刀具切屑原理和选择.doc

刀具按切削速度依次分为：炭素工具钢—高速钢—硬质合金—金刚石刀具--金属陶瓷—陶资刀具—超高温烧结体--立方氮化硼。 切削用量三要素:切削速度、进给量、切削深度。 高速钢是在钢中加入较多的钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金工具钢。钨、铬、钒与碳形成高硬度的碳化合物，钼细化晶粒，提高韧性。切削速度30M/MIN，切削温度500-650℃，硬度HRC63-66，其制造工艺性能好，在复杂刀具如钻头、丝锥、成形刀具、拉刀、齿轮刀具等制造中占主要地位。表面化学处理后（盐浴软氯化、气体软氮化），可形成0.02-0.1MM高硬度薄层。 硬质合金是用高硬度、高熔点的金属碳化物各金属粘结剂高压成形，硬度HRC89-95，耐热800-1000℃，脆性大，制造工艺差。切削速度可达100M/MIN，能够切削淬火钢等硬材料。YG类硬质合金耐冲击，适用于铸铁、青铜的粗加工，易与钢料粘结。YT硬度较YG高，强度下降，不宜加工含钛的不锈钢。YT5粗加工，YT15半精加工，YT30精加工。YW（钨钛钽）通用型，韧性和硬度都有提高，适用于钢、铸铁和有色金属粗、精加工。YN（碳化钛），适用于高速切削硬度低HB300的钢料。涂层硬质合金是采用韧性较好的基体通过化学气相沉积和真空溅射等方法，对硬质合金表面喷涂厚度为5~12um的涂层，以提高刀具的抗磨能力。TIC硬度高达3200HV，耐磨性好，结合比较牢固。TIN的硬度为1950HV，与基体结合较差，但与铁基金属之间摩擦系数很小，抗粘结与扩散能力强。AL2O3硬度为3000HV，高温化学性能稳定，适用于高速切速。 陶瓷（AL2O3、NI、MO、TIC）热压成形，硬度HRC93-94，耐温1200℃，切削速度比硬质合金提高2-5倍，冲击韧性很差，主要用于钢、铸铁、有色金属半精加工和精加工。 金刚石分天然和人造的两种，都是碳的同素异形体。硬度HV10000，耐温900℃,不适合加钢铁材料，因为金刚石中的碳原子和铁有很强的化学结合力，高温下会化为石墨结构。用于高硬度、高耐磨材料加工及有色金属的半精加工和精加工。 立方氮化硼硬度HV8000-9000，耐热1400℃。用于高温合金、淬火钢、冷硬铸铁进行半精加工和精加工。 金属的切削过程实质就是产生切屑和形成已加工表面的过程,其基本物理现象包括:切削变形、切削力、切削温度、和刀具磨损。带状切屑一般是在加工塑性钢材、铝料，采用大的前角，小的切削厚度，高的切削速度时形成的，其切削力小，表面质量好，但影响加工。挤裂切屑是在加工塑性材料，小的前角，大的切削厚度，小的切削的速度时形成。 积屑瘤是在中等切削速度下加工中碳钢形成的,它影响表面粗糙度,而陶瓷刀具和镀钛刀具不易形成粘附积屑瘤。控制积屑瘤的措施：1）、降低材料的延展性，提高硬度。2）、控制切速度。也可以采用切削液、增大前角、减少切削厚度等方法。高速钢低速车螺纹或用铰刀低速铰孔可得到较小的表面粗糙度。硬质合金高速加工积屑瘤消失，也能获得小的表面粗糙度。 加工时材料表皮因刀具挤压而加工硬化，通常会提高硬度20%-30%。因切削热会引起淬火钢硬度下降。 残余应力：1）机械应力的作用（刃口的挤压），2）切削热的作用（热胀冷缩），3）体积变化（碳钢在720℃时，就发生相变形成奥氏体，冷却后变为马氏体，马氏体比奥氏体的体积大）。 表面质量它决定零件磨损、密封、接触强度、耐腐蚀等。表面粗糙度原因：1）刀具几何原因形成过大的残留高度。2）、切削过程中不稳定因素形成鳞刺、积屑瘤等。增大前角和采用适宜的切削液可改善鳞刺。 切削力：硬质合金和高速钢在加工钢件时，高速钢主切削力较硬质合金少，但在加工铸铁时高速钢主切削力反之。 影响切削力的因素：工件材料的强度愈高剪应力愈大，切削力越大，材料硬度高切削力就越大。奥氏体不锈钢的强度、硬度都较低，但加工强化能力大，加工硬化明显，切削力也大。切削深度增大一倍时，切削力也增大一倍。进给量增大一倍时，切削力增加70%-80%。切削力随切削速度的增大而减少。在选择切削用量时，应采用大的切削速度、较大的进给量、小的切削深度。刀具几何形状的影响：1）、前角对主切削力影响不大，而对进给抗力和切深抗力影响较大。前角大切削力小，但过大影响刀具强度，塑性大的材料可取大的前角。2）、主偏角增大，切削宽度减少，切削力减小。70°切削力为最小。3）、刃倾角对主切削力影响不大，但对进给抗力和切深抗力影响较大，刃倾角大切削力小，精加工时为使工件变形小，宜采用正的刃倾角。4）、刀尖圆弧半径大面切削面积增大，切削力增大。5）、刀具材料，相同条件下，陶瓷刀具的切削力最小，硬质合金次之，高速钢最大。6）、刀具磨损大，切削力大，切削液可降低切削力。 切削热：q=9.81FZV,为使切削温度较低，应选用大的切削深度，较小的进给量，低的切削速度，加注冷却液