金属切削加工基础知识解析

(3)切削深度 a p ——指待加工表面与已
加工表面的距离（单位mm）。
车外圆时：a p
dw
2
dm
钻孔是：a p
dm 2
dm 已加工表面的直径 (mm) 。
vc、f、a
称为切削用量三要素。
p
4. 切削层几何参数（见下图）
切削层——在各种切削加工中，刀具同工 件沿进给运动方向每移动 f 后，由一个刀 齿正在切削的金属层。
＊刀具材料应具有的性能如下：
a)较高的硬度（一般62HRC）。 b)较好的强度和韧性以承受切削力、
冲击和振动。 c)耐磨型好，以抵抗切削中的磨损。 d)红硬性（耐高温性）较好。 e)工艺性和化学稳定性要好。
＊刀具材料的选用 主要有：①工具钢、②高速钢、③硬质合 金、④陶瓷、⑤金刚石、⑥立方氮化硼 下面我们只介绍主要的几种刀具材料：
待加工表面 切削表面 已加工表面
车削外圆时的切削要素
3. 切削用量
切削用量是指：Vc、f、a p
(1) 切削速度Vc——指在单位时间内工件和刀
具沿主运动方向的相对位移（单位m/s 或
m/min ）。
·车削等回转运动：
vc
dwn (m / s)
1000 60
或vc
d w n
1000
(m /
min)
·刨削等直线运动：
vc
2Lnr 1000 60
(2)进给量 f——指工件或刀具每回转一周时 两者沿进给运动方向上的相对位移（单位 mm/r 或mm/双行程)。
v f fn/ 60 nfzZ / 60 v f 进给速度(mm / s或mm/min); n 刀具每分钟转数（r/min)； Z 刀具的齿数； fz 每齿进给量（mm/z)
第四章 金属切削加工基础知识
概述
金属切削加工是用切削工具将坯料或工件 上的多余材料切除，以获得所要求的尺寸、 形状、位置精度和表面质量的零件的加工 方法。 分为钳工和机械加工两部分 我们着重研究机械加工过程的现象和规律
§4-1 工作运动及切削要素
1. 工作运动
工作运Fra Baidu bibliotek——机床为实现切削加工所必须具有 的加工工具与工件间的相对运动。
包括：Ⅰ—主运动 Ⅱ—进给运动
主运动 ：是指在切削加工中形成机床切削速度 或消耗主要动力的工作运动。
进给运动：在切削中，使工件的多余材料不断 被切除的工作运动。
Ⅰ—主运动；Ⅱ—进给运动
a) 车外圆面
b) 磨外圆面
c) 钻孔
d) 车床上镗孔
e) 刨平面
f ) 铣平面
g) 车成形面
前面看到的是： 各种切削加工的工作运动
2. 高速钢
▲它是一种含W、Cr、V、Mo等合金元素较高 的合金工具钢。又称“风钢”或“白钢”。
▲按其性能分为两大类：
①普通高速钢（62 ~ 66HRC、抗弯强度3.43G Pa、耐热性可达600℃)。
代表牌号W18Cr4V
用于制造中等切削速度（Vc<30m/min)下工作， 形状复杂的刀具（如机用丝锥、车刀、钻头、 拉刀、齿轮刀具、螺纹刀具）。
1. 工具钢
包括碳素工具钢和合金工具钢
①碳素工具钢：是含碳较高的优质钢，含碳量为 0.72%~1.2%，淬火后硬度可达60~64HRC。 其特点是价格低廉，耐热性较差，切削速度较 低，淬透性差，热处理变形大，易产生裂纹。
②合金工具钢：在碳素工具钢中加入一定量合金 元素（如Cr、W、Mn等）而形成。 其硬度与碳素工具钢差不多，但其耐热性、耐 磨性和韧性比碳素工具钢好得多。
注：Ac为名义切削面积（图4 - 2中ABCD);
实际切削面积A
等于名义切削面积
ce
减残留面积（ABE)。
E 残留面积
§4 -2 切削刀具
切削中，刀具直接完成切除余量和形成已加 工表面的任务。其性能的优劣取决于构成切 削部分的材料、几何形状、几何角度和刀具 的合理结构。
一、刀具材料
刀具材料种类繁多，且应具有一定的性能。
硬质合金分类及应用范围
分类 类 型 代表牌号
应用范围
(ISO) WC YG (K) YG3、YG8 铸铁、青铜等脆性材料 基 YT (P) YT5、YT30 碳素钢、合金钢等塑性材料
YA (K) YA6(YG6A) 冷硬铸铁、淬火钢等 YW (M) YW1、YW2 各 种 材 料 ( 有 通 用 合 金 之
h) 铣成形面
由上述各种切削加工的工作运动，可以看出： ➢主运动只有一个，而进给运动可有几个。
➢工作运动有旋转运动也有直线运动; 有连续 运动也有间歇运动。
➢工作运动可由刀具或工件分别完成或单独 完成。
2. 工件表面 切削过程中工件上常存在三个表面：
·待加工表面 ·已加工表面 ·过渡表面（切削表面） 下图为车削外圆时的切削情况
★切削层尺寸称为几何参数，
通常在垂直切削速度的 平面内观察和度量 （即在基面内度量）。
切削层
（Pr）
切削层几何参数：
a）切削厚度 ac (hd )
ac f sin r (mm)
b)切削宽度aw (bd )
aw a p / sin r (mm)
c)切削面积Ac acaw a p f (mm2 )
▲抗弯强度低，冲击韧性差（常温下其韧 性仅为高速钢的1/8 ~1/30），是典型的脆性 材料。
▲绝大多数车刀、端铣刀和部分立铣刀、 深孔钻、浅孔钻、铰刀等均已采用硬质合 金制造。是目前最主要的刀具材料之一。
▲硬质合金按其基体分为两大类：
①WC基硬质合金；②Ti C基硬质合金
下表是硬质合金分类和应用范围
②高性能高速钢（通过调整基本化学成分,或填 加其他元素如V、Co、Al等提高其耐热性和耐 磨性）
其切削速度在 50 ~ 100 m/min 之间。主要有以 下几种：
·高碳高速钢（如95W18Cr4V)可切不锈钢、钛 合金等。
·钴高速钢（如美国的M42，特点是综合性能好， 加工高温合金、不锈钢效果好)
·铝高速钢（我国独创的无钴含铝高速钢）
3. 硬质合金
▲ 它是高硬度、难熔的金属化合物（主要 是WC、Ti C)微米级的粉末，用Co或Ni等 金属作粘结剂烧结而成的粉末冶金制品。
▲ 硬度89 ~ 93HRA，耐磨性好，耐热性为 800 ~ 1000℃。
切削速度可达100 ~ 300m/min,比高速钢高4 ~10 倍。
称）
Ti C 基
YN (P)
(Ti C+WC+ Ni-Mo)
YN10 YN05
碳素钢、合金钢、调质钢等 材料的连续精加工