金屬切削的基本要素

第一章金屬切削加工的基礎(chǔ)知識(shí)第一節(jié)切削運(yùn)動(dòng)和切削要素第二節(jié)刀具的結(jié)構(gòu)和幾何角度第三節(jié)切削層參數(shù)與切削方式第四節(jié)刀具材料第一節(jié)切削運(yùn)動(dòng)和切削要素一、零件表面的種類及組成第一節(jié)切削運(yùn)動(dòng)和切削要素一、零件表面的種類及組成第一節(jié)切削運(yùn)動(dòng)和切削要素一、零件表面的種類及組成完成切削加工必須具備的兩個(gè)條件：切削刀具與工件之間必須有一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；切削刃有一定的形狀。二、切削運(yùn)動(dòng)分析切削運(yùn)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)：直接切除工件上的切削層，使之變?yōu)榍行?，以形成工件新表面的運(yùn)動(dòng)。通常用切削速度Vc(m/s)表示。特點(diǎn)：速度高、功耗大、只能有一個(gè)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：不斷地把切削層投入切削的運(yùn)動(dòng)。通常用Vf、f或fz

表示。特點(diǎn)：速度低、功耗小、可以是斷續(xù)運(yùn)動(dòng)、可以有多個(gè)。合成切削運(yùn)動(dòng)：主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)合成的運(yùn)動(dòng)。用Ve表示。二、切削運(yùn)動(dòng)分析二、切削運(yùn)動(dòng)分析三、切削用量三要素切削速度：(Vc)“切削刃選定點(diǎn)相對(duì)與工件主運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度”。通常以最大線速度為準(zhǔn)。主運(yùn)動(dòng)是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)：主運(yùn)動(dòng)是直線運(yùn)動(dòng)時(shí)：進(jìn)給量：(f)背吃刀量：(ap)三、切削用量三要素切削速度切削速度：(Vc)進(jìn)給量：(f)背吃刀量：(ap)“工件或刀具每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時(shí)，兩者沿進(jìn)給方向的相對(duì)位移”。vf(mm/s),f(mm/r),fz(mm/z)三、切削用量三要素進(jìn)給量切削速度：(Vc)進(jìn)給量：(f)背吃刀量：(ap)“工件上已加工表面和待加工表面之間的垂直距離”。對(duì)于外圓車削：三、切削用量三要素背吃刀量第二節(jié)刀具的結(jié)構(gòu)和幾何角度一、刀具切削部分的結(jié)構(gòu)要素歸結(jié)起來：“三面兩刃一尖”前刀面Ar后刀面Aα副后刀面Aα’交線交線主切削刃s副切削刃s’刀尖連接部分第二節(jié)刀具的結(jié)構(gòu)和幾何角度二、刀具標(biāo)注角度參考系前提條件：

不考慮進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；車刀刀尖與工件中心等高；刀桿中心線與進(jìn)給方向垂直；刀具的安裝面與基面Pr平行。正交平面參考系：基面Pr：“通過主切削刃上選定點(diǎn)垂直于主運(yùn)動(dòng)方向的平面”切削平面Ps：“通過主切削刃上選定點(diǎn)，與切削刃相切并垂直于基面的平面”。正交平面參考系：正交平面（主剖面）Po：“通過主切削刃上選定點(diǎn)，并同時(shí)垂直于基面和切削平面的平面”。正交平面參考系：在基面內(nèi)測量的角度：主偏角：“主切削刃在基面上的投影與進(jìn)給方向的夾角”。三、刀具的標(biāo)注角度在基面內(nèi)測量的角度：副偏角：“副切削刃在基面上的投影與進(jìn)給方向的夾角”。三、刀具的標(biāo)注角度在基面內(nèi)測量的角度：刀尖角：“主切削刃與副切削刃之間的夾角”。εr=180o-(Кr+Кr’)三、刀具的標(biāo)注角度三、刀具的標(biāo)注角度在正交平面內(nèi)測量的角度：在正交平面內(nèi)：前角：γo“前刀面與基面之間的夾角”。后角：αo“后刀面與切削平面的夾角”三、刀具的標(biāo)注角度在切削平面內(nèi)：刃傾角：λS“主切削刃與基面之間的夾角”三、刀具的標(biāo)注角度四、刀具的工作角度四、刀具的工作角度假定工作平面（進(jìn)給剖面）Pf：“通過主切削刃上選定點(diǎn)，平行于進(jìn)給方向并垂直于基面的平面”假定工作平面參考系：假定工作平面參考系：背平面（切深剖面）Pp:“通過主切削刃上選定點(diǎn)，同時(shí)垂直于基面和假定工作平面的平面”。第三節(jié)切削層參數(shù)一、切削層參數(shù)

“刀具沿進(jìn)給方向移動(dòng)一個(gè)進(jìn)給量f，由一個(gè)刀齒正在切削著的金屬層”。切削層的大小和形狀直接影響：①刀具切削部分承受的載荷大??；②決定了切屑的尺寸和形狀。

第三節(jié)切削層參數(shù)切削層截面尺寸稱為切削層參數(shù)。切削層參數(shù)通常在垂直于主運(yùn)動(dòng)方向的基面內(nèi)測量。

第三節(jié)切削層參數(shù)第四節(jié)刀具材料一、刀具材料應(yīng)具備的基本性能：高的硬度：必須高于工件硬度，通常應(yīng)在60HRC以上；足夠的強(qiáng)度和韌性；較高的耐磨性；較高的耐熱性；良好的導(dǎo)熱性和工藝性。二、常用刀具材料高速鋼（1900年首次使用）基本性能：

硬度：62～65HRC

耐熱性：500～600℃

切削速度：V<30m/min

工藝性好，適用于制造復(fù)雜刀具。常用牌號(hào)：W18Cr4VW6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2Al普通高速鋼(屬鎢系高速鋼)，國內(nèi)使用最為普遍。主要用于制造鉆頭、鉸刀、銑刀、拉刀、絲錐、齒輪刀具等。普通高速鋼(屬鎢鉬系高速鋼)。碳化物分布的均勻性、韌性和高溫塑性均勝過W18Cr4V，但可磨性不如W18Cr4V。主要用于制造熱軋鉆頭。高性能高速鋼(屬鋁高速鋼)。是在W6Mo5Cr4V2的基礎(chǔ)上加工Al增C形成的，具有良好的綜合性能，價(jià)格低廉。是我國獨(dú)創(chuàng)的新型高速鋼材料。高速鋼是加入了W、Mo、Cr、V等合金元素的一種合金工具鋼。二、常用刀具材料硬質(zhì)合金（1930年出現(xiàn)）

基本性能：硬度：74～82HRC

耐熱性：800～1000℃

切削速度：V=100～300m/min

工藝性差，不適用于制造整體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜刀具。典型牌號(hào)：鎢鈷類YG（K類）鎢鈷鈦類YT（P類）通用類YW（M類）成分：WC+Co多用于加工短切屑的金屬或非金屬，如：鑄鐵、青銅等。常用牌號(hào)：YG3(K01)、YG6(K20)、YG8(K40)等精加工粗加工成分：WC+TiC+Co多用于加工長切屑的黑色金屬，如：鋼材等。常用牌號(hào)：YT5(P30)、YT15(P20)、YT30(P10)等粗加工精加工成分：WC+TiC+TaC(NbC)+Co既可用于加工短切屑的鑄鐵，也可用于加工長切屑的鋼材。常用牌號(hào)：YW1(M10)、YW2(M20)、YW3(M30)等精加工粗加工硬質(zhì)合金是由金屬碳化物粉末和金屬粘結(jié)劑經(jīng)粉末冶金方法制成。硬質(zhì)合金是當(dāng)今最主要的刀具材料之一。金屬碳化物有：WC、TiC、TaC、NbC，為1～4μm的粉末。金屬粘結(jié)劑有：Co、Mo、Ni。三、超硬刀具材料

陶瓷人造聚晶金剛石（PCD）立方氮化硼（CBN）“Al2O3或Si3N4添加不同的金屬元素(Ni、Co、Mo、W)或金屬炭化物(TiC、WC)，采用熱壓和燒結(jié)的方法獲得”。特點(diǎn)：硬度高、耐磨性好，91～95HRA。耐熱性高，1200℃。切削速度高達(dá)100～400m/min?？箯潖?qiáng)度、沖擊韌性較差。缺點(diǎn)：脆、易崩刃。主要用于平穩(wěn)車削的冷硬鑄鐵、高硬鋼等精加工和半精加工。

“高溫下借助合金觸媒的作用，由石墨轉(zhuǎn)化而成”。特點(diǎn)：硬度高、耐磨性極好。10000HV以上。耐熱性：700～800℃，不能在高溫下切削，800℃以上會(huì)石墨化。沖擊韌性、抗彎強(qiáng)度