第一章 金屬切削原理與刀具一切削運(yùn)動

第一章金屬切削原理與刀具一.金屬切削加工的基本概念1.切削運(yùn)動：切削時，刀具和工件的相對運(yùn)動。§1.1切削運(yùn)動及刀具結(jié)構(gòu)切削運(yùn)動在切削過程中，消耗功率最多，速度最高的運(yùn)動。主運(yùn)動進(jìn)給運(yùn)動使金屬層不斷投入切削，以加工出整個工件表面的運(yùn)動＊主運(yùn)動的速度（線速度），就是切削速度。＊主運(yùn)動只有一個，切削運(yùn)動可以有兩個以上。零件不同表面加工時的切削運(yùn)動各種切削加工的切削運(yùn)動都是由一些簡單的運(yùn)動單元組合而成。

主運(yùn)動

進(jìn)給運(yùn)動車削工件旋轉(zhuǎn)

車刀軸向運(yùn)動和切入運(yùn)動鉆削鉆頭旋轉(zhuǎn)

鉆頭軸向運(yùn)動拉削拉刀直線運(yùn)動

拉刀直線運(yùn)動磨削砂輪旋轉(zhuǎn)

工件旋轉(zhuǎn)及工件與砂輪移動銑削銑刀旋轉(zhuǎn)

工件移動刨削刨刀往返運(yùn)動

工件橫向運(yùn)動（牛頭刨床）

工件往返運(yùn)動

刨刀往返運(yùn)動（龍門刨床）2.切削用量（切削用量三要素）（1）切削速度v—在單位時間內(nèi)，工件和刀具沿住運(yùn)動方向的相對位移（主運(yùn)動的速度）。單位：m/s或m/min。主運(yùn)動為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動：V=————（m/s）π·d·n1000式中：d——工件待加工表面或刀具直徑（㎜）；n——工件或刀具轉(zhuǎn)速（r/s）。主運(yùn)動為直線運(yùn)動：V=—————（m/s）2Lnr1000×60式中：L——往復(fù)運(yùn)動行程長度（㎜）；nr——主運(yùn)動每分鐘往復(fù)次數(shù)。（2）進(jìn)給量f—工件或刀具的運(yùn)動再一個工作循環(huán)（或單位時間）內(nèi)，刀具與工件之間沿進(jìn)給運(yùn)動方向的相對位移（也稱進(jìn)給速度）。單位：mm/s,mm/r或mm/min。（3）切削深度ap

—工件上的已加工表面與待加工之間的距離（也稱背吃刀量，進(jìn)刀深）。單位：mm。3.切削時的工件表面：＊已加工表面＊過渡表面（加工表面）＊待加工表面4.切削層幾何參數(shù)＊切削層：由刀具在切削部位的一個單一動作所切除的工件材料層。＊切削層幾何參數(shù)：反映切削層截面幾何形狀尺寸的數(shù)據(jù)。（1）切削層厚度ac:兩相鄰加工表面間的垂直距離。ac=fSinκγ（2）切削層長度aw:沿主切削刃度量的切削層尺寸。aw=ap/Sinκγ（3）切削面積AC：切削層在垂直于切削速度截面內(nèi)的面積。Ac=ac·aw=f·ap（1）刀具材料應(yīng)具備的性能高硬度（刀具硬度大于HRC60）；高耐磨性；強(qiáng)度高，韌性好；熱穩(wěn)定性、導(dǎo)熱性和耐熱沖擊性好；工藝性能好（包括鍛造性能、焊接性能、熱處理性能、磨削加工性能等）；經(jīng)濟(jì)性好；二.金屬切削刀具的基本知識1.刀具材料＊金屬切削技術(shù)的發(fā)展，實際上就是刀具材料的發(fā)展和由此帶來的機(jī)床的發(fā)展。①工具鋼（2）常用刀具材料工具鋼碳素工具鋼（T8，T等）低合金工具鋼（CrWMn,9SiCr等）②

高速鋼（含W、Mo、Cr、V等元素比較多的高合金工具鋼

）W18Cr4V——經(jīng)典高速鋼W6Mo5Cr4V2——通用型高速鋼W2Mo9Cr4VCo8——高性能高速鋼W3Mo2Cr4VSi

——低合金高速鋼鋼號常溫硬度HRC抗彎強(qiáng)度GPa沖擊韌度MJ/m2高溫硬度HRC500℃600℃W18Cr4V63～663～3.40.18～0.325648.5W6Mo5Cr4V263～663.5～40.3～0.455～5647～48W2Mo9Cr4VCo867～692.7～3.80.23～0.3～60～55高速鋼的性能比較＊高速鋼的硬度、耐熱性比工具鋼高得多，允許的切削速度也高得多，突出優(yōu)點(diǎn)是工藝性好（鍛造性能、焊接性能、機(jī)械加工性能等）。因此，形狀較為復(fù)雜的刀具（如：鉆頭、齒輪滾刀等）基本上是用高速鋼制造。特點(diǎn)＊硬度課高，啦耐磨瞞性好收，化恭學(xué)穩(wěn)妄定性您和熱居穩(wěn)定躬性好堡好，委耐高冊溫，蘆因而籃允許仙使用旁的切址削速愧度可蠢達(dá)10捕0～30柱0m遣/m庫in，大瘡大高課于高脫速鋼；＊抗彎參強(qiáng)度即低，作沖擊公韌性瓶不好寬，工漆藝性帶能較怪差；種類③硬質(zhì)女合金（高躁耐熱瘡性和默高耐德磨性溉的金疾屬碳我化物摩與金舞屬粘存結(jié)劑獄在高搞溫下謙燒結(jié)姑而成塞的粉嶼末冶次金制乘品）硬質(zhì)普合金鎢鈷群類（堤代號YG）：YG棋3，YG盼6，YG著8鎢鈦婆鈷類拔（代瓜號YT）：YT需5，YT爭15，YT暫30鎢鈦緊鉭（穴鈮）尾鈷類揉（代飛號YW）：YW烏1，YW箱2碳化討鈦基誤類（殲代號YN）：YN衣05，YN老10硬質(zhì)毛合金訴的性征能與府用途幕比較類型特點(diǎn)用途YG能在較高硬度時獲得較高的抗彎強(qiáng)度，特別適合于在較低切削速度下工作主要用于加工鑄鐵、耐熱合金、不銹鋼、有色合金及絕緣材料等YT隨著TiC含量提高和Co含量降低，與YG類相比，硬度和耐磨性提高，韌性降低因抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性比較低，不適合加工脆性材料，如鑄鐵，主要用于加工鋼材YW加入了TaC（或NbC）,提高了抗彎強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、沖擊韌性和高溫硬度與強(qiáng)度既可用于加工鑄鐵及有色合金，也可用于加工一般鋼材，常稱為通用型硬質(zhì)合金YN硬度很高，耐磨性、耐熱性和抗氧化能力高，化學(xué)穩(wěn)定性好，抗彎強(qiáng)度和韌性稍差可用于加工鋼，也可用于加工鑄鐵，特別適合半精加工和精加工，不適于重切削特點(diǎn)＊硬度允高（房誠達(dá)HR橫A9扶1～95），飽耐磨覽，耐德高溫扣（12擦00加℃時，HR懇A8雪0），霞化學(xué)代穩(wěn)定挪性好閱，不甜易與便其他尾元素跑發(fā)生天化學(xué)蠶反應(yīng)叛。＊抗彎幟強(qiáng)度部低，鞠沖擊重韌性專差。④陶瓷解刀具常用鞠材料倚有：斃氧化尺鋁陶盤瓷（Al2O3）；逗金遭屬陶廊瓷（Al2O3+Ti困C）；秧氮化晉硅陶喘瓷（Al2O3+Si3N4）；⑤涂層側(cè)刀具在高燈速鋼揚(yáng)（或險韌性撈較好錫的硬必質(zhì)合處金）游的刀括具基焦體上立涂敷雜一層男耐磨路性好欣的難森熔金獲屬化吹合物況。此招類刀呀具的符耐用狐度比嚴(yán)高速藝鋼高2～10倍，扯比硬質(zhì)效合金瞞高1～3倍；拐加工給件硬敘度越罷高，取涂層棄刀具檔的效驕果越隨好。金剛宴石特點(diǎn)＊硬度勺特高閑，耐爪磨性魄特好蠢，刀閥刃異病常鋒舍利，膝用于弊超精悉密加粒工。＊與鐵屑的親土和力聯(lián)好，停因而紛不宜銷加工悔鋼，繳鑄鐵和等材充料，愧用于偉加工塔有色使金屬級，硬振質(zhì)合跪金。立方素氮化崗硼特點(diǎn)＊硬度朝和耐漆磨性掠特僅碑次于精金剛橋石，犧與鐵壞系元診素不旅易發(fā)暮生化艷學(xué)反辦應(yīng)，扁可加治工淬萌硬鋼賊、淬晚硬鑄循鐵等盛。＊高溫仆時易塊于水惠發(fā)生疑化學(xué)玩反應(yīng)由，只車能干襖切削喊。⑥超硬般材料車刀內(nèi)切削茄部分腿的組耀成:3個刀面2個刀刃1個刀尖2.車刀訊的形謊狀及恒幾何萍角度（1）刀具車切削舉部分砍的幾扶何要加素前傍刀插面主后堪刀面副后疊刀面刀敲尖主切何削刃副切澆削刃車刀它切削古部分示的組居成:3個刀面＊前刀里面—切屑祖流過館的表肥面(直接棒與切坦屑接內(nèi)觸)＊主后霉刀面—與工鼠件上稱的過而渡表談面相貨對的委表面＊副后糕刀面—與工馳件上汽已加辟工表明面相要對的慈表面2個刀刃＊主切瘋削刃—前刀揚(yáng)面與將主后兼刀面晚的交鴨線＊副切縣削刃—前刀廁面與錢副后支刀面鴉的交險線1個刀尖＊刀尖—主切黃削刃秤與副早切削劣刃連照接處賽的那斬一部憐分切遵削刃三個魔坐標(biāo)果平面（2）定懼義刀炕具角悅度的餃參考暮系基面嶺（Pr）切削殃平面專（Ps）主剖漲面（Po）通過面主切始削刃瘋上選糠定點(diǎn)換且垂室直于率該點(diǎn)稼切削脹速度儀方向猜的平神面通過翻主切尋削刃礎(chǔ)上選裂定點(diǎn)神，與千主切丙削刃分相切丈且垂渾直該臂點(diǎn)基鋪面的腎平面通過盤主切捉削刃污上選懂定點(diǎn)邁，且牲垂直紐奉于基嶄面和宅切削系平面聰?shù)钠綋p面＊基面發(fā)、切務(wù)削平要面和弄主剖陡面（簽也稱筐正交選平面李）組屢成了愧一個崇空間梨坐標(biāo)賀參考匙系，盜即：擇主剖肚面參當(dāng)考系優(yōu)，也卸稱正屠交平稱面參坐考系賤。＊選擇摟不同掀平面晉，就礙可組炸成不叼同參慶考系查（如知：法眠剖面翠參考保系）缺。前角γ0—主剖距面內(nèi)飽測量芬的前她刀面塘與基撞面之毯間的驅(qū)夾角后角α0—主剖賓面內(nèi)識測量埋的主斃后刀移面與鋒切削脂平面石之間僻的夾前角主偏繞角κr—基面先內(nèi)測堅量的坦主切咳削刃偶在基限面上輩的投守影與肥進(jìn)給替運(yùn)動撞方向組的夾法角副偏難角κr′—基面誤內(nèi)測示量的屯副切探削刃銜在基劣面上匙的投著影與極進(jìn)給肆運(yùn)動良反方立向的交夾角刃傾求角λs—切削量平面日內(nèi)測敘量的玩主切框削刃勉與基格面間格的夾梢角＊副后雖角α0′—副剖料面內(nèi)杏測量悟的副銀后刀殺面與在副切咐削平暗面之投間的背夾角（3）刀床具的姥標(biāo)注絹角度①進(jìn)給市運(yùn)動橫向炸進(jìn)給：車叼刀加倦工端閑面或乏切斷迅時，顛切削滿平面陷變?yōu)閷彝ㄟ^沸切削擇刃切度于（瞎端面看內(nèi)）覽螺旋拐面的手平面污，基飄面也竿隨之慕變化支，此洞時，動刀具聾實際北的前春角和返后角凍為：（4）刀紹具的肺工作意角度刀具鄉(xiāng)豐在切研削過尼程中駕，基面完、切送削平浪面和董主剖繭面的位鵝置會憲發(fā)生凍變化膽，使束標(biāo)注駱角度雖參考石系變垃為工影作角河度參?？枷敌?，在吳此參障考系歉中度驢量的乘刀具峰角度竹即為刀具培的工耍作角忙度。刀餃具的鄉(xiāng)豐進(jìn)給格運(yùn)動訊和實棗際安政裝位兵置對罵刀具繼工作膀角度幟都有捐影響付。γ0e=γ0+μ；α0e=α0–μ；（μ為兩攻平面懶的變燭化量若）縱向吼進(jìn)給：車刀隸加工州零件幕的外隙圓時鄰，切架削平醋面變闖為通渴過切錘削刃購切于睬（圓付柱面留內(nèi)）粉螺旋滔面的戀平面派，基目面也孕隨之釘變化雙，此久時，續(xù)刀具貿(mào)實際楚的前術(shù)角和飄后角驢為：γ0e=γ0+μ；α0e=α0–μ；②刀具媽安裝換位置刀尖啦安裝瞧高低（a）刀化尖與廈工件男中心竄線等吩高，素正常版。（b）刀尖稼高于若工件縮慧中心蜘線，構(gòu)前角形增大宣，后佳角減筒小。γ0e=γ0+θ；α0e=α0–θ；（c）刀尖揭低于掌工件花中心眾線，管前角宋減小澆，后蒼角增句大。γ0e=γ0－θ；α0e=α0+θ；刀桿掠中心劈燕線偏壇斜（a）刀粥桿中言心線棵垂直稻于工違件軸訪線，稿正常天。（b）刀桿報中心捷線朝左沃偏轉(zhuǎn)廈，主認(rèn)偏角κr減小村，副佛偏角κr′增大葵；κre=κr－φ；κre′=κr′+戲φ；φ為偏港轉(zhuǎn)角如。（c）刀桿恥中心勁線朝右政偏轉(zhuǎn)承，主逃偏角κr增大殲，副伯偏角κr′減小近；κre=κr+φ；κre′=κr′－φ；φ為偏寒轉(zhuǎn)角閃。進(jìn)給社運(yùn)動亦方向濕與工網(wǎng)件軸旱線方宣向不礎(chǔ)一致與刀塘桿中市心線洋朝左婚偏轉(zhuǎn)良時類吩似。κre=κr－φ；κre′=κr′+印φ；整體廉式：切壘削部尊分與皺刀體耗是一河整體僚材料狹。高撇速鋼質(zhì)車刀視多作云成整裳體式更，截捐面為音矩形裝或長等方形杏。焊接叮式：在思普通庸碳鋼遠(yuǎn)刀桿靈上鑲盆焊硬思質(zhì)合切金刀掙片，勻經(jīng)刃攪磨而葬成。扭其結(jié)流構(gòu)簡汪單、渠制造候方便濱、剛懷性好衫，在喜車刀瓶中占層相當(dāng)繞比例線。機(jī)夾葛車刀：將性硬質(zhì)葬合金纖刀片根用機(jī)五械夾陸固的壩方法灑安裝統(tǒng)在刀罰桿上婚。它待只有服一個蠻主切姜削刃撞，用改鈍后倉必須糾刃磨麥?？赊D(zhuǎn)明位車抖刀：是頑機(jī)夾翠車刀午的一索類，面其刀呼片為右多邊苦形，少每一難邊都脈可作凈為切訓(xùn)削刃紅，用價鈍后只只須攝將刀臣片轉(zhuǎn)謀位即六可重勻新投畏入切憂削。3.刀具依的結(jié)在構(gòu)4.刀具目角度亮的選磚擇（1爬）前角γOγO刀刃欣鋒利，切覆屑變獵形切削搭力和王切削餃功率刀刃熱和刀群尖強(qiáng)鉛度，散循熱體樣積刀具防壽命γo1Prγo2功用選擇刀具銜前角投大小鋼的選第擇取珠決于東：工罵件材紛料、噴刀具分材料瘡及加薄工要棄求。工件奇材料執(zhí)強(qiáng)度慚、硬仇度較翼低時喬，應(yīng)歌取較剝大前雜角，益反之其應(yīng)取剝較小驕的前槐角。加工范塑性排材料啞時，回應(yīng)取楚較大啄前角煌，加址工脆仰性材邁料時鐘，應(yīng)樸取較肉小的蟻前角些。刀具逢材料仍韌性僵好（捏高速否鋼）旅，取董較大剃前角鼓，反嬸之（律硬質(zhì)鋤合金秒）取澡較小附前角副。粗加威工時壁，取欺較小否前角延，精亡加工糧時，缸取較瓣大前罪角。（2丘）后角αo功用αo后刀嘗面與寸工件野的摩潛擦后刀主面的鳳磨損耗率選擇后角借大小