5-2 切削刀具.ppt

§5.2 切削刀具 刀具切削性能的优劣主要取决于 切削部分的材料 刀具切削时的几何角度 一、刀具材料 1．刀具材料的基本要求 （1）刀具的硬度必须高于工件，一般60HRC。 （2）足够的强度和韧性，承受切削力和冲击。 （3）高的耐磨性，以抵抗切削磨损，保持一定的刀具寿命。 （4）高的热硬性，高温下保持较高的硬度和耐磨性。 （5）较好的工艺性、导热性、抗粘结性及热处理性能。 2．常用刀具材料 碳素工具钢 合金工具钢 高速工具钢 硬质合金 陶瓷材料 （1）碳素工具钢 钢号：T7、T8、T10A、T12A等； 热处理：淬火硬度可达60～66HRC； 性能：刀刃锋利，价格低廉，但热硬性差，200～250℃，切削速度8～10m/min； 应用：制造手工刀具，如锯条、锉刀或低速机用刀具。 （2）合金工具钢 合金元素含有Si、Mn、Mo、W、V等，含碳量为0.85～1.5%； 常用牌号：9SiCr、CrWMn等； 性能：具有较好的耐磨性和韧性，350℃，切削速度为10～12m/min； 热处理：淬火60～66HRC； 应用：切削速度不高的刀具，如丝锥、板牙、铰刀等。 （3）高速工具钢 含有钨、铬、钼、钒等合金元素； 常用牌号：为W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2； 性能：耐磨性和热硬性高于工具钢，500～650℃，切削速度在40m/min。与硬质合金相比，抗弯强度、冲击韧性较高，工艺性能和热处理性能较好，刃磨易锋利； 应用：特别适于制造形状复杂的刀具如钻头、孔加工铰刀、铣刀、拉刀及齿轮刀具等，以及中低速切削的刀具。 （4）硬质合金 由WC、TiC、TaC、NbC等粉末压制、烧结而成； 常用型号：YT15、YT30 YG6、YG8 性能：硬度高达89～94HRA，相当于74～82HRC，850～1000℃使用，切削速度100～300m/min。抗弯强度较低，承受冲击能力较差，刃口不如高速钢锋利。很少用于制造整体刀具。 （5） 陶瓷材料 硬度比硬质合金高，耐热性好（1200℃）、摩擦系数小，化学稳定性好。 陶瓷刀具可以加工钢和铸铁以及高硬度合金。由于其抗弯强度低和冲击韧性较差，通常用于精加工和半精加工。 二、刀具几何形状 切削加工离不开刀具。刀具是整个机械加工工艺系统中的一个重要环节。 刀具的几何结构 刀具角度 刀具角度的选择 刀具的常见形式 1、车刀的组成 外圆车刀是最基本、最典型的切削刀具，其切削部分（又称刀头）。 刀具切削部分组成 组成： “三面两刃一尖” 1) 前刀面Ar 刀具上切屑流过的表面。 2) 主后刀面Aα 与工件过渡表面（正在切削表面）相对的刀面。 3) 副后刀面A’α 与工件已加工表面相对的刀面。 刀具的几何结构 刀具切削部分组成 4) 主切削刃S 前刀面与主后刀面的交线，它承担主要的切削工作，并形成工件上的过渡表面。 5) 副切削刃S’ 前刀面与副后刀面的交线，协助主切削刃切除多余金属，形成已加工表面。 6) 刀尖 主切削刃和副切削刃相交部分。它可以是小的直线段，折线段，或圆弧。 2、确定刀具切削角度的参考平面 1）基面Pr 通过主切削刃上选定点，垂直于主运动速度方向的平面。 参考平面 2）主切削平面Ps 通过切削刃上选定点与切削刃相切，并垂直于基面Pr的平面。 参考平面 3）正交平面Po 通过切削刃上选定点，同时垂直于基面Pr和切削平面Ps的平面。 3、刀具的标注角度 （1）在正交平面Po内(N-N向剖面)的标注角度 ①前角γo 基面Pr与前刀面Ar的夹角 ②后角αo 主后刀面与切削平面Ps的夹角。 （2）在基面Pr内的标注角度 ①主偏角κr 主切削平面与进给运动方向的夹角。 ②副偏角κ’r 副切削平面与进给运动反方向的夹角。 4、刀具角度的选择 1） 前角γo的功用及选择 （1） 增大前角能减小切屑变形，减小切削力和切削功率； （2） 增大前角能改善刀－屑接触面上的摩擦状况，降低切削温度和刀具磨损，提高刀具耐用度； （3） 增大前角能减小或抑制积屑瘤，减少振动，从而改善加工表面质量。 前角的选择原则 工件材料：塑性材料选用较大的前角；脆性材料选用较小的前角 刀具材料：高速钢选用较大的前角；硬质合金选用较小的前角 加工性质：精加工选用较大的前角；粗加工选用较小的前角 2）后角的功用及选择 （1）增大后角可以减少刀具的磨损，提高加工表面质量； （2） 后角增大，刀楔角减小，刀尖圆弧半经减小，刀尖锋利，易切入工件，减小变质层深度。 但后角太大时，刀楔角显著减小，散热条件变差，同时削弱刀尖强度，使刀具耐用度降低或者发生刀具破损