机械制造基础 作者 张辛喜 一、二章.ppt

机械制造基础 (5)磨具类　它是指用于表面精加工和超精加工的刀具，如砂轮、砂带、抛光轮等。 二、刀具切削部分的基本定义 金属切削刀具的种类繁多，形状各异，但其切削部分的几何形 状和参数都有着共性，无论刀具结构如何复杂，其基本形态都近 似于外圆车刀的切削部分。国际标准化组织(ISO)在确定金属切削 刀具切削部分几何形状的一般术语时，都是以车刀为基础的。车 刀是最常用、最典型、最简单的刀具之一，其他刀具均可认为是 由其演变和组合而成。 它不受刀具工作条件变化的影响，即只考虑主运动和进给运动的方向，并以切削刃选定点位于工件中心高时的主运动方向为假定主运动方向，不考虑进给运动的大小，刀具的安装定位基准与主运动方向平行或垂直，刀尖与工件中心等高。(1)刀具静止参考系　由坐标平面和测量平面两部分组成。坐标平面包括基面和切削平面，最常用的测量平面为正交平面。我们把由相互垂直的基面、切削平面和正交平面所构成的直角坐标系称为正交平面参考系，如图1-5所示。1)基面通 过切削刃某选定点，垂直于该点主运动方向的平面，以pr表示。2)切削平面　通过切削刃某选定点，切于切削刃并垂直于该点基面的平面，以ps表示。3)正交平面　通过切削刃某选定点，同时垂直于基面和切削平面的平面，以po表示。 第三节　刀具材料的性能及分类 第四节　刀具磨损和刀具寿命 刀具在切削时，承受着很高切削温度、摩擦力以及冲击力，使刀具逐渐磨损或破损。磨损是指刀具材料在摩擦作用下发生的逐渐损耗；破损是指刀具在短时间内发生的非正常损坏。磨损和破损是刀具损坏的两种主要形式。刀具磨损会导致切削力增大，切削温度升高，甚至引起振动，影响加工质量、生产率和成本；刀具破损会使刀具丧失切削性能，无法继续使用。 一、刀具的磨损和破损1.刀具磨损形式(1)前面磨损　刀具磨损主要发生在前面上，如图2-18a所示。在切削塑性材料时，若切削厚度较大(hD＞0.5mm)及切削速度较高时，切屑底部与前面的接触压力较大，摩擦严重，易在前面上形成月牙洼形磨损。月牙洼处是切削温度最高的地方。随着切削过程的进行，月牙洼的宽度、深度不断加大，当其扩展到切削刃边缘时，则易造成切削刃崩刃。前面磨损量的大小，用月牙洼的最大深度KT值表示。 (2)后面磨损　刀具磨损主要发生在后面上，如图2-18b所示。后面磨损后，在近切削刃处形成后角等于零度的小棱面。在切削塑性金属时，若切削厚度较小(hD＜0.1mm)、切削速度较低，或切削脆性材料时，因前面摩擦较小，温度较低，所以磨损主要发生在后面。后面的磨损量用棱面的宽度VB值表示。(3)前、后面同时磨损　在切削塑性材料，若切削速度中等、切削厚度适中(hD＝0.1～0.5mm)时，则经常会发生前、后面同时磨损。如图2-18c所示。这是常见的刀具磨损形式。 2.刀具破损形式及原因刀具破损也是刀具损坏的主要形式之一。它主要发生在刀具材料脆性大、工件材料硬度较高或切削过程不平稳，有冲击、振动的场合。刀具破损的主要形式有以下5种： (1)卷刃　它是指刃口受挤压后发生塑性变形而损坏。主要原因是刀具的硬度，尤其是高温硬度较低，而工件材料硬度较高。(2)崩刃　它是指切削刃脆性破碎。刀具脆性大，工艺系统刚性差，断续切削，毛坯余量不均或工件材料中有硬质点等是造成崩刃的主要原因。 (3)碎裂　它也称打刀，是指刀具呈较大块状的破碎。主要原因是刀具脆性大，切削过程有较大的冲击力，刀具材料质量差或达到疲劳强度极限等。 (4)剥落　它是指刀具表面材料呈片状脱落。刀具焊接、刃磨不当，使表层存在残余应力，切削时受到冲击力作用，容易造成表层剥落。积屑瘤脱落时，也容易造成刀具表层剥落。(5)裂纹　它是指刀具在加工中受周期性冲击或热效应作用，使刀具产生裂纹而损坏，如断续切削。 二、刀具磨损的原因刀具磨损主要是由机械作用和热化学作用造成的，具体原因如下： 　 (1)磨料磨损 (2)粘结磨损　(3)氧化磨损 (4)扩散磨损　 (5)相变磨损　 　 三、刀具磨损过程及刀具磨损限度1.刀具磨损过程随着切削时间的延长，刀具的磨损量不断增大。刀具的磨损过程可用刀具的磨损曲线表示，大致可分为以下三个阶段，如图2-19所示。 (1)初期磨损阶段(Ⅰ)　新刃磨的刀具，在刚开始切削的短时间内，磨损较快，主要是由于刀具表面粗糙度的影响。此时，表面粗糙度值较大，刀具与工件的接触面积小，则单位面积上的摩擦力大，所以磨损较快。此阶段的磨损速度与刀具的刃磨和研磨质量有关。(2)正常磨损阶段(Ⅱ)　经初期磨损阶段后，刀具表面粗糙度减小，接触面积增大，压强减小，所以磨损量增长缓慢。这一阶段较长，也是刀具正常切削使用的阶段。(3)急剧磨损阶段(Ⅲ)　　随着切削过程的进行，磨损量不断增大，当磨损量达到一定值时，摩擦力增大