第1章金属切削原理与刀具课件.ppt

第1章 金属切削原理与刀具 1.1 切削运动及刀具结构 1.2 金属切削基本规律 1.3 刀具磨损与耐用度 1.4 金属切削效益分析 1.1 切削运动及刀具结构 1.1.1 切削运动及切削用量 1.1.2 刀具材料 1.1.3 车刀的形状及几何角度 1.1.4 刀杆中心线与进给方向不垂直时工件角度的变化 1.1.1 切削运动及切削用量 1. 零件表面的形成及切削运动 2. 切削用量 3. 切削层几何参数 1. 零件表面的形成及切削运动 机器零件的形状虽很多，但分析起来，主要由下列几种表面组成，即外圆面、内圆面（孔）、平面和成形面。因此，只要能对这几种表面进行加工，就基本上能完成所有机器零件的加工。 外圆面和内圆面（孔）是以某一直线为母线，以圆为轨迹，作旋转运动时所形成的表面。 平面是以一直线为母线，以另一直线为轨迹，作平移运动时所形成的表面。 成形面是以曲线为母线，以圆或直线为轨迹，作旋转或平移运动时所形成的表面。 上述各种表面，可分别用图1-1所示的相应的加工方法来获得。由图可知，要对这些表面进行加工，刀具与工件必须有一定的相对运动，就是所谓切削运动 切削运动包括主运动（图中Ⅰ）和进给运动（图中Ⅱ）。主运动是切下切屑最基本的运动；进给运动是使金属层不断投入切削，从而加工出完事表面所需的运动。各种切削加工方法（车削、钻削、刨削、铣削、磨削和齿轮加工等）都是为了加工某种表面而发展起来的，因此，也都有其特定的切削运动。切削运动有旋转的，也有直行的；有连续的，也有间歇的。 图1-1 零件不同表面加工时的切削运动 图1-2 车外圆的切削要素 2. 切削用量 （1）切削速度υ 在单位时间内，工件和刀具沿主运动方向的相对位移。单位为m/s或m/min。 （2）进给量 工件或刀具运动在一个工作循环（或单位时间）内，刀具与工件之间沿进给运动方向的相对位移。 （3）切削深度ap 待加工表面与已加工表面间的垂直距离，单位为mm。 3. 切削层几何参数 切削层是指工件上正被切削刃切削的一层材料，即两个相邻加工表面之间的那层材料。以车外圆为例（图1-2），切削层就是工件每转一转，切削刃所切下的一层材料。为简化计算工作，切削层的几何参数一般在垂直于切削速度的平面内观察和度量，它们包括切削厚度、切削宽度和切削面积。 （1）切削厚度 ac 两相邻加工表面间的垂直距离，单位为mm。如图1-2所示，车外圆时： ac= f·sinkr (mm) （2）切削宽度 aw 沿主切削刃度量的切削层尺寸，单位为mm。车外圆时（图1-2）： aw= ap/sinkr (mm) （3）切削面积A 切削层在垂直于切削速度截面内的面积，单位为mm2。 1.1.2 刀具材料 1. 刀具材料应具备的性能 2. 常用的刀具材料 1. 刀具材料应具备的性能 2. 常用的刀具材料 （1）碳素工具钢及合金钢 碳素工具钢是含碳量较高的优质钢（含碳量0.7%—1.2% 如T10、T12A等）淬火后碳度较高的耐热性较差（表1-1）。在碳素工具钢中加入少量的Cr、W、Mn、Si等元素形成合金工具钢，如（9SiCr、CWMn等）。可适当减少热处理变形和提高耐热性（表1-1），由于这两种材料的耐热性较低，目前主要用来制造一些切削速度不太高的手动工具，如锉刀、锯条、铰刀等较少用来制造其它刀具。 表1-4 硬质合金的用途 （4） 陶瓷刀具 陶瓷刀具的主要成分是Al2O3，陶瓷刀具的硬度高、耐磨性好、耐热性高（表1-1），允许使用较高的切削速度，加工Al2O3的价格低廉、原料丰富，因此有很好的发展前途。但陶瓷材料性脆怕冲击，切削时易崩刃，所以如何提高其抗弯强度已成为各国研究的工作重点。近十年来，各国已先后研制成功“金属陶瓷”，如我国研制成的AM、AMF、AMT、AMMC等牌号的金属陶瓷，其成分除Al2O3外，还含有各种金属元素，抗弯强度比普通陶瓷刀片高。 （5） 其它刀具材料 1） 人造金刚石 人造金刚石硬度极高（10000HV），耐热性为700~800℃。聚晶金刚石大颗粒可制成一般切削刀具，单晶微粒主要制成砂轮，金刚石可以加工高硬度而具耐磨的硬合金、陶瓷、玻璃外，还可以加工有色金属及其合金，但不宜加工铁族金属，这是由于铁和碳原子的亲和力较强，易产生粘结作用而加快刀具磨损。 2）立方氮化硼（CBN） 立方氮化硼是人工合成的又一种高硬材料，硬度（7300~9000HV）仅次于金刚石。但它的耐热性为化学稳定性大大高于金刚石，能耐1300~1500℃的高温，并且与铁族金属的亲和力小，因此它的切削性能好，不但适合于非铁族难加工材料的加工，也适合于铁族材料的加工。 1.1.3 车刀的形状及几何角度 1. 刀具切削部分的结构要素。 2. 刀具角度参考系 3. 刀具的标注角