金属切削加工工艺详解

图1－3常用刀具材料的耐热性
2.常用刀具材料
种
类
常用牌号
主要性能
主要应用
碳素工具钢 合金工具钢
高速钢
含碳量较高的优质 碳钢
碳素工具钢中加入 少量Cr、Si、W、
Mn等元素
含Cr、W、V等元 素较多的合金工具
钢
钨钴类【由WC和 Co组成】
以高硬度、高熔点
硬
的金属炭化物
质 钨钴钛类【由WC、 （WC、TiC等）
2、工件表面
（1）待加工表面 工件上即将切 去切屑的表面。 （2）已加工表面 工件上已切去 切屑的表面。 （3）过渡表面 工件上由切削刃 形成的那部分表面，即已加工表 面和待加工表面之间的过渡表面。
3、切削运动
刀具与工件间的相对运动。
1.主运动：主要完成切削的动，消耗功率最多，一种加工
主运动只有一个。（ c ）
3.背吃刀量ap：垂直与进给速度方向测量的切削层最
（切削深度） 大尺寸（mm）
ap
dw dm 2
式中：dm为已加工表面的直径mm） dw为已加工表面的直径mm）
三、切削层参数
1．切削面积AD：给定瞬间，
切削层在切削层尺寸平面里 的横截面积。 ( AD fap bDhD )
2．切削宽度bD：沿切削刃方 向度量的切削层截面的尺 寸。(mm)
（3）人造金刚石：硬度极高，可制成刀具或砂轮 ， 可加工硬质合金、陶瓷、玻璃和有色金属及其合金， 但不宜加工铁族金属。
（4）立方氮化硼（CBN）：高硬度、耐热、稳定性 都高于金刚石。能加工铁族金属，但较脆。
二、刀具角度 各种刀具就一个刀齿而言，都相当于车刀的刀头。
1.车刀切削部分的组成 三个刀面、两个刀刃、一个尖
合 TiC和Co组成】 作基体，以Co等为
金
粘结剂的粉末冶金
钨钛钽（铌）钴类
制品
【由WC、TiC、
TaC（NbC）和Co
组成】
陶瓷材料
，它通常制成刀片
T8A、T10A、T12A
9SiCr、CrWMn、 CrW5、GCr15
W18Cr4V、 W6Mo5Cr4V2
YG3、YG6、YG8(数 字表示含钴量的百分 数)【相当于ISO标准
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主切削刃 刀尖
n
副切削刃
前面
f
2．车刀切削部分的主要角度
（1）刀具静止参考系
① 基面：过切削刃选定点，垂直于该点假定主运动
方向的平面（Pr）；
② 切削平面：过切削刃选定点，与切削刃相切，并 垂直于基面的平面，主切削平面（Ps），
副切削平面（P´s）；
③ 正交平面：过切削刃选定点，并同时垂直于基面 和切削平面的平面（Po）；
3．切削厚度hD：垂直与切削 刃的方向上度量的切削层 截面的尺寸。（mm） 在车削中可近似认为： AD≈fap mm2
第二节 刀具材料及刀具结构
刀具组成＝切削部分＋夹持部分
n
切削部分
f
夹持部分
第二节 刀具材料及刀具结构
一、刀具材料 1.对刀具材料的基本要求
（1）高硬度 （2）足够的强度和韧度 （3）高耐磨性 （4）高的耐热性 （5）良好的工艺性
的K类】 YT5、YT15、 YT30(数字表示TiC含 量的百分数)【相当于 ISO标准的P类】
YW1、YW2【相当于 ISO标准的M类】
淬火后硬度高（达63～65HRC）、价廉，但 耐热性差（200℃以下）
淬透性、耐热性（220～250℃）有所提高， 热处理变形小，
它的耐热性大大提高（540～650℃），从而 耐磨性也有所提高，强度、韧度和工艺性都 较好
既可加工铸铁也可加工钢， 适合耐热钢、高锰钢和不绣 钢的加工
可用于切削高硬度等难加工 材料的精加工
3．其他新型刀具材料简介
（1）高速钢的改进:添加新元素，提高其硬度和耐热 性（如加Al）;或细化其晶粒，消除碳化物偏析。
（2）硬质合金的改进：添加合金成分（如TaC或 NbC）来细化其晶粒，提高其强度和韧性；或采用 涂层刀片（涂TiC或TiN），提高其表层的耐磨性。
切削加工
切削加工：用切削工具（刀具、磨具和磨料）， 在工具和工件的相对运动中，把工件上多余材料 层切除，使工件获得规定的几何参数（形状、尺 寸、位置）和表面质量的加工方法。
分类：加工和钳工 机加工：工人操作机床完成。 钳工：工人用手持工具来加工的。
•目前绝大多数零件的质量还要靠切削加工的方法来保证。
制造小型、手动和低速切削 工具，如手用锯条和锉刀等
制造手用铰刀、圆板牙、丝 锥、刮刀等
广泛用于制造较为复杂的各 种刀具，如麻花钻、铣刀、 拉刀和齿轮刀具等，也可用 以制作车刀、刨刀等简单刀 具。
其相对塑韧性好，但切削塑性材料时耐磨性 差，Co含量少的，相对较脆、较耐磨
适用于加工铸铁、青铜等脆 性材料
其耐热性，耐磨性均优于YG类，但韧性较差。 TiC含量愈多，则耐热性、耐磨性愈高，韧性 适用加工一般钢件 愈小。
兼有YG、YT类的大部分优良性能，被称为 通用合金，但价高
陶瓷刀片硬度高，耐磨性好，耐热性高，许 用的切削速度较高，且价廉，它的主要缺点 是性脆，怕冲击，抗弯强度低，在加入各种 金属元素制成“金属陶瓷”后，其抗弯强度 可大大提高
一般算工件最大切削直径处的线速度。
vc
dn 1000 60
式中：d为工件待加工表面的直径（mm）； n为转速（r/min）。
2.进给量f：刀具在进给运动方向上相对工件的位移量;车削时为
（mm/r）,刨削时为（mm/str），其 他切削加工也可以用进 给速度 （mm/s、mm/min、 m/min），和每齿进给量 （mm/z）来衡量。
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
第七章
金属切削的基础知识 金属切削机床的基本知识
常用加工方法综述 精密加工和特种加工简介
典型表面加工分析 工艺过程的基本知识
零件结构的工艺性
第一节 切削运动及切削要素
一、零件表面的形成及切削运动
1、 零件 表面
基本表面：平面、外、内圆面； 成 形 面：沟、槽、螺纹及齿面等。
④ 假定工作平面：过切削刃选定点，垂直于基面并 平行于假定进给运动方向的平面（Pf）。
2.进给运动：使切削加工保持连续进行，一种加工可以
有一种（或以上）的进给运动。（ f ）
进给运动可以是连续的也可以是间歇的）
3.实际的切削运动是一个合成运动。
合成切削速度： e
c
f
（矢量和）
切削运动的形式有：旋转或直线
二、切削用量
切削速度、进给量和背吃刀量。常称为切削用量三要素。
1.切削速度Vc : 切削刃上选定点的主运动速度（m/s或m/min）,车削时