機(jī)械基礎(chǔ)及實(shí)務(wù)(初級資料)-第六章：金屬切削知識和常用刀具

1、第六章 金屬切削知識和常用刀具國家職業(yè)資格培訓(xùn)教材技能型人才培訓(xùn)用書機(jī)械基礎(chǔ)（初級）國家職業(yè)資格培訓(xùn)教材編審委員會 編李培根 主編依據(jù)依據(jù) 勞動和社會保障部勞動和社會保障部 制定的制定的國家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)國家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求編寫要求編寫國家職業(yè)資格培訓(xùn)教材技能型人才培訓(xùn)用書金屬切削知識和常用刀具第六章第六章 金屬切削知識和常用刀具第六章 金屬切削知識和常用刀具培訓(xùn)學(xué)習(xí)目標(biāo) 了解金屬切削過程中的一些現(xiàn)象；了解了解金屬切削過程中的一些現(xiàn)象；了解常用刀具材料的種類、性能、用途和牌號；常用刀具材料的種類、性能、用途和牌號；了解刀具切削部分的幾何參數(shù)及其對切削性了解刀具切削部分的幾何參數(shù)及其對切削性能的影響；熟悉

2、車刀、銑刀、鉆頭、鉸刀及能的影響；熟悉車刀、銑刀、鉆頭、鉸刀及絲錐的種類、特點(diǎn)及用途。絲錐的種類、特點(diǎn)及用途。第六章 金屬切削知識和常用刀具第三節(jié)刀具的幾何參數(shù)及其對切削性第三節(jié)刀具的幾何參數(shù)及其對切削性能的影響能的影響一、刀具的幾何參數(shù)一、刀具的幾何參數(shù)二、刀具幾何參數(shù)對切削性能的影響二、刀具幾何參數(shù)對切削性能的影響第四節(jié)常用刀具第四節(jié)常用刀具一、車刀一、車刀二、銑刀二、銑刀三、鉆頭三、鉆頭四、鉸刀四、鉸刀五、絲錐五、絲錐復(fù)習(xí)思考題復(fù)習(xí)思考題目目 錄錄第六章 金屬切削知識和常用刀具第一節(jié)金屬切削概述第一節(jié)金屬切削概述一、切屑的形成一、切屑的形成二、切屑收縮現(xiàn)象二、切屑收縮現(xiàn)象三、積屑瘤三、積

3、屑瘤四、已加工表面的冷硬現(xiàn)象四、已加工表面的冷硬現(xiàn)象五、切削熱對切削過程的影響五、切削熱對切削過程的影響第二節(jié)刀具的材料第二節(jié)刀具的材料一、刀具材料的基本要求一、刀具材料的基本要求二、刀具材料的種類二、刀具材料的種類第六章 金屬切削知識和常用刀具第一節(jié)第一節(jié) 金屬切削概述金屬切削概述一、切屑的形成切屑和已加工表面的形成過程，實(shí)質(zhì)上是工件受到切屑和已加工表面的形成過程，實(shí)質(zhì)上是工件受到刀具擠壓以后發(fā)生彈性變形和塑性變形，而使切削層與刀具擠壓以后發(fā)生彈性變形和塑性變形，而使切削層與母體分離的過程。母體分離的過程。圖圖61切屑的類型切屑的類型a)帶狀切屑帶狀切屑b)擠裂切屑擠裂切屑c)粒狀切屑粒狀切

4、屑d)崩碎切屑崩碎切屑第六章 金屬切削知識和常用刀具第一節(jié) 金屬切削概述二、切屑收縮現(xiàn)象切屑長度切屑長度L屑屑切削長度切削長度L切屑厚度切屑厚度a屑屑背吃刀量背吃刀量ap切屑寬度切屑寬度b屑屑切削寬度切削寬度b通常切屑寬度的變化不大，通常切屑寬度的變化不大，所以可以略去不計。所以可以略去不計。切屑變形的大小用收縮率切屑變形的大小用收縮率“K”表示，即：表示，即：K=L/L屑屑=a屑屑/aK的大小可以近似反映切削的大小可以近似反映切削層的平均變形程度。層的平均變形程度。圖圖62切屑的收縮切屑的收縮第六章 金屬切削知識和常用刀具第一節(jié)第一節(jié) 金屬切削概述金屬切削概述三、積屑瘤圖圖63滯流層滯流層圖

5、圖64積屑瘤積屑瘤切削塑性材料時，切屑從前面流出，切削塑性材料時，切屑從前面流出，這時切屑底層受前面摩擦力的作用降低這時切屑底層受前面摩擦力的作用降低了流動速度，這層流速較慢的金屬稱為了流動速度，這層流速較慢的金屬稱為滯流層，如圖滯流層，如圖63所示。所示。在高溫高壓的作用下，當(dāng)摩擦力大在高溫高壓的作用下，當(dāng)摩擦力大于滯流層與切屑分子之間的結(jié)合力時，于滯流層與切屑分子之間的結(jié)合力時，滯流層就粘結(jié)在刀具的前面上，堆積成滯流層就粘結(jié)在刀具的前面上，堆積成一個瘤，這個瘤稱為積屑瘤，如圖一個瘤，這個瘤稱為積屑瘤，如圖64所示。所示。第六章 金屬切削知識和常用刀具第一節(jié)第一節(jié) 金屬切削概述金屬切削概述四

6、、已加工表面的冷硬現(xiàn)象圖圖65已加工表面冷硬的情形已加工表面冷硬的情形不同的金屬有不同的冷硬性不同的金屬有不同的冷硬性能，它們的硬度在切削過程中的能，它們的硬度在切削過程中的增加也有所不同。增加也有所不同。被加工金屬的被加工金屬的塑性越高、硬度越低，冷硬的性塑性越高、硬度越低，冷硬的性能也越高。能也越高。脆性金屬脆性金屬(如鑄鐵如鑄鐵)，冷硬性低。冷硬性低。冷硬是被加工金屬塑性變形冷硬是被加工金屬塑性變形的結(jié)果，變形越大，時間越長，的結(jié)果，變形越大，時間越長，冷硬層就越深。冷硬層就越深。所以當(dāng)切削速度所以當(dāng)切削速度增加時，切屑來不及變形，因而增加時，切屑來不及變形，因而冷硬范圍較小，硬度稍低。

7、冷硬范圍較小，硬度稍低。第六章 金屬切削知識和常用刀具第一節(jié)第一節(jié) 金屬切削概述金屬切削概述五、切削熱對切削過程的影響切削熱主要是由三個變形區(qū)中，變形、摩擦而消耗的切削熱主要是由三個變形區(qū)中，變形、摩擦而消耗的能量轉(zhuǎn)變而來的，是切削過程中最重要的現(xiàn)象之一。能量轉(zhuǎn)變而來的，是切削過程中最重要的現(xiàn)象之一。1對刀具使用壽命的影響對刀具使用壽命的影響切削熱直接影響到刀具的磨損和刀具的壽命，限制切切削熱直接影響到刀具的磨損和刀具的壽命，限制切削速度的提高，所以切削熱對刀具來說是極為不利的。削速度的提高，所以切削熱對刀具來說是極為不利的。2對工件的影響對工件的影響切削熱對工件的尺寸精度和表面質(zhì)量也是不利的

8、。切削熱對工件的尺寸精度和表面質(zhì)量也是不利的。降低切削熱的方法：降低切削熱的方法：除了改善刀具的幾何參數(shù)與適當(dāng)降低切削速度和進(jìn)給除了改善刀具的幾何參數(shù)與適當(dāng)降低切削速度和進(jìn)給量以外，主要是采用切削液。使用切削液一方面可以起潤量以外，主要是采用切削液。使用切削液一方面可以起潤滑作用，同時又能使切削熱迅速地由冷卻液帶走?；饔?，同時又能使切削熱迅速地由冷卻液帶走。第六章 金屬切削知識和常用刀具第二節(jié)第二節(jié)刀具的材料刀具的材料一、刀具材料的基本要求1高硬度高硬度刀具切削部分材料的硬度必須高于工件材料的硬度。刀具切削部分材料的硬度必須高于工件材料的硬度。2高耐磨性高耐磨性刀具材料必須具有良好的抵抗磨損

9、的能力。通常刀具材料的刀具材料必須具有良好的抵抗磨損的能力。通常刀具材料的硬度越高，耐磨性越好。硬度越高，耐磨性越好。3足夠的強(qiáng)度和韌性足夠的強(qiáng)度和韌性一般情況下，刀具材料硬度越高，強(qiáng)度和韌性就越低。一般情況下，刀具材料硬度越高，強(qiáng)度和韌性就越低。4高耐熱性高耐熱性(又稱熱硬性又稱熱硬性)它是評定刀具材料切削性能優(yōu)劣的主要指標(biāo)，一般用溫度來它是評定刀具材料切削性能優(yōu)劣的主要指標(biāo)，一般用溫度來表示。表示。5良好的工藝性良好的工藝性包括鍛軋、焊接、切削加工、磨削加工和熱處理特性等。包括鍛軋、焊接、切削加工、磨削加工和熱處理特性等。上述幾項(xiàng)性能之間是相互矛盾的，對刀具材料應(yīng)根據(jù)具體加工條件有選上述幾

10、項(xiàng)性能之間是相互矛盾的，對刀具材料應(yīng)根據(jù)具體加工條件有選擇地使用。同時還應(yīng)考慮到刀具材料的經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)盡可能滿足資源豐富、價擇地使用。同時還應(yīng)考慮到刀具材料的經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)盡可能滿足資源豐富、價格低廉的要求，否則便不能大量推廣使用。格低廉的要求，否則便不能大量推廣使用。第六章 金屬切削知識和常用刀具第二節(jié)第二節(jié)刀具的材料刀具的材料二、刀具材料的種類1碳素工具鋼和合金工具鋼碳素工具鋼和合金工具鋼2高速鋼高速鋼3硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金4非金屬材料簡介非金屬材料簡介(1)鎢鈷類硬質(zhì)合金鎢鈷類硬質(zhì)合金(YG)(2)鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金(YT)(3)鎢鈦鉭鎢鈦鉭(鈮鈮)鈷類硬質(zhì)合金鈷類硬質(zhì)合金(YW)(

11、4)碳化鈦基類硬質(zhì)合金碳化鈦基類硬質(zhì)合金(YN)(1)陶瓷陶瓷(2)人造金剛石人造金剛石(3)立方氮化硼立方氮化硼(1)通用型高速鋼通用型高速鋼(2)高生產(chǎn)率高速鋼高生產(chǎn)率高速鋼1)W18Cr4V是屬鎢系高速鋼是屬鎢系高速鋼2)W6Mo5Cr4V2是屬鉬系高速鋼是屬鉬系高速鋼第六章 金屬切削知識和常用刀具第三節(jié)刀具的幾何參數(shù)第三節(jié)刀具的幾何參數(shù)及其對切削性能的影響及其對切削性能的影響一、刀具的幾何參數(shù)1切削運(yùn)動和形成的表面切削運(yùn)動和形成的表面圖圖66車削運(yùn)動和工件上的表面車削運(yùn)動和工件上的表面圖圖67車刀的組成車刀的組成2車刀的組成車刀的組成(1)三個刀面三個刀面(2)兩個切削刃兩個切削刃 (

12、3)一個刀尖一個刀尖指主切削刃與副切削刃的連指主切削刃與副切削刃的連接處相當(dāng)少的一部分切削刃。接處相當(dāng)少的一部分切削刃。面前面面前面A主后面主后面A副后面副后面A分主切削刃分主切削刃副切削刃副切削刃第六章 金屬切削知識和常用刀具第三節(jié)刀具的幾何參數(shù)第三節(jié)刀具的幾何參數(shù)及其對切削性能的影響及其對切削性能的影響一、刀具的幾何參數(shù)圖圖68刀具靜止參考系平面刀具靜止參考系平面3刀具靜止參考系平面刀具靜止參考系平面(1)基面基面p(2)主主(副副)切削平面切削平面ps(ps) (3)正交平面正交平面popr、ps和和po構(gòu)成正交平面坐構(gòu)成正交平面坐標(biāo)系，它是生產(chǎn)中最常用的一個標(biāo)系，它是生產(chǎn)中最常用的一個

13、坐標(biāo)系，用以設(shè)計、計算和測量坐標(biāo)系，用以設(shè)計、計算和測量刀具的幾何角度。刀具的幾何角度。(4)法平面法平面pn (5)假定工作平面假定工作平面pf (6)背平面背平面pp第六章 金屬切削知識和常用刀具第三節(jié)刀具的幾何參數(shù)第三節(jié)刀具的幾何參數(shù)及其對切削性能的影響及其對切削性能的影響一、刀具的幾何參數(shù)圖圖69刀具的靜止刀具的靜止幾何角度幾何角度4刀具的靜止幾何角度刀具的靜止幾何角度(1)在基面內(nèi)測量的角度在基面內(nèi)測量的角度(2)在主切削刃正交平面內(nèi)測量的角度在主切削刃正交平面內(nèi)測量的角度在副切削刃正交平面內(nèi)在副切削刃正交平面內(nèi)也有類似的角度：也有類似的角度：(3)在主切削平面內(nèi)測量的角度在主切削平

14、面內(nèi)測量的角度刃傾角刃傾角s1)主偏角主偏角kr2)副偏角副偏角3)刀尖角刀尖角r1)前角前角o2)后角后角o3)楔角楔角o圖圖610車刀前、后角正、負(fù)的規(guī)定車刀前、后角正、負(fù)的規(guī)定圖圖611刃傾角正、負(fù)的規(guī)定刃傾角正、負(fù)的規(guī)定1)副前角副前角o2)副后角副后角o (4)前角、后角、刃傾角正負(fù)的規(guī)定前角、后角、刃傾角正負(fù)的規(guī)定第六章 金屬切削知識和常用刀具第三節(jié)刀具的幾何參數(shù)第三節(jié)刀具的幾何參數(shù)及其對切削性能的影響及其對切削性能的影響一、刀具的幾何參數(shù)5切削要素切削要素(1)切削用量要素切削用量要素1)切削速度切削速度vc2)進(jìn)給量進(jìn)給量f3)背吃刀量背吃刀量ap(2)切削層要素切削層要素1)

15、切削層公稱橫截面積切削層公稱橫截面積AD2)切削層公稱寬度切削層公稱寬度bD3)切削層公稱厚度切削層公稱厚度hD圖圖612切削層要素切削層要素6切削刃形狀切削刃形狀圖圖614過渡刃和修光刃形式過渡刃和修光刃形式第六章 金屬切削知識和常用刀具第三節(jié)刀具的幾何參數(shù)第三節(jié)刀具的幾何參數(shù)及其對切削性能的影響及其對切削性能的影響一、刀具的幾何參數(shù)7切削刃區(qū)的剖面形式切削刃區(qū)的剖面形式(1)鋒刃鋒刃(2)前面負(fù)倒棱型前面負(fù)倒棱型1)正前角平面帶倒棱型正前角平面帶倒棱型2)正前角曲面帶倒棱型正前角曲面帶倒棱型(3)消振棱消振棱8前面形式前面形式常見的前面形式有：卷屑槽、常見的前面形式有：卷屑槽、斷屑槽等。選

16、擇合理的刀面形式斷屑槽等。選擇合理的刀面形式及其參數(shù)對切屑的變形、卷曲和及其參數(shù)對切屑的變形、卷曲和折斷，對切削力、切削熱、刀具折斷，對切削力、切削熱、刀具磨損及壽命有著直接影響。磨損及壽命有著直接影響。圖圖615刃區(qū)剖面形式刃區(qū)剖面形式a)鋒刃鋒刃b)正前角平面帶倒棱型正前角平面帶倒棱型c)正前角曲面帶倒棱型正前角曲面帶倒棱型d)消振棱消振棱第六章 金屬切削知識和常用刀具第三節(jié)刀具的幾何參數(shù)第三節(jié)刀具的幾何參數(shù)及其對切削性能的影響及其對切削性能的影響二、刀具幾何參數(shù)對切削性能的影響1前角對切削性能的影響前角對切削性能的影響2后角和副后角對切削性能的影響后角和副后角對切削性能的影響3主偏角及副

17、偏角對切削性能的影響主偏角及副偏角對切削性能的影響4刃傾角對切削性能的影響刃傾角對切削性能的影響圖圖616負(fù)刃傾角對刀尖負(fù)刃傾角對刀尖的保護(hù)作用的保護(hù)作用第六章 金屬切削知識和常用刀具第四節(jié)第四節(jié)常常 用用 刀刀 具具一、車刀圖圖617車刀類型車刀類型1成形車刀成形車刀2切斷刀切斷刀3左刃左刃90偏偏刀刀4右刃右刃90偏刀偏刀5外圓車刀外圓車刀6寬刃精車刀寬刃精車刀7外螺紋車刀外螺紋車刀8端面端面車刀車刀9內(nèi)螺紋車刀內(nèi)螺紋車刀10內(nèi)槽車刀內(nèi)槽車刀11通孔車刀通孔車刀12不通孔車刀不通孔車刀1外圓車刀外圓車刀2端面車刀端面車刀3切斷車刀切斷車刀4內(nèi)孔車刀內(nèi)孔車刀5成形車刀成形車刀第六章 金屬切削

18、知識和常用刀具第四節(jié)第四節(jié)常常 用用 刀刀 具具二、銑刀圖圖621銑刀的類型及用途銑刀的類型及用途a)圓柱形銑刀圓柱形銑刀b)、c)面銑刀面銑刀d)鍵槽銑刀鍵槽銑刀e)立銑刀立銑刀f)模具銑刀模具銑刀g)半圓鍵銑刀半圓鍵銑刀h)交錯齒三面刃銑刀交錯齒三面刃銑刀i)雙雙角銑刀角銑刀j)成形銑刀成形銑刀k)鋸片銑刀鋸片銑刀1銑刀的特點(diǎn)銑刀的特點(diǎn)2銑刀的類型銑刀的類型(1)按銑刀切削部分的材料分類按銑刀切削部分的材料分類1)高速鋼銑刀高速鋼銑刀2)硬質(zhì)合金銑刀硬質(zhì)合金銑刀(2)按銑刀用途分類按銑刀用途分類1)加工平面用的銑刀加工平面用的銑刀2)加工溝槽和臺階面用的銑刀加工溝槽和臺階面用的銑刀3)加工

19、成形表面用的銑刀加工成形表面用的銑刀4)切斷用的銑刀切斷用的銑刀5)加工特種溝槽用的銑刀加工特種溝槽用的銑刀(3)按銑刀切削部分的材料分類按銑刀切削部分的材料分類1)尖齒銑刀尖齒銑刀2)鏟齒銑刀鏟齒銑刀(4)按銑刀結(jié)構(gòu)分類按銑刀結(jié)構(gòu)分類1)整體銑刀整體銑刀2)鑲齒銑刀鑲齒銑刀第六章 金屬切削知識和常用刀具第四節(jié)第四節(jié)常常 用用 刀刀 具具三、鉆頭1鉆頭的種類鉆頭的種類2麻花鉆的結(jié)構(gòu)及幾何參數(shù)麻花鉆的結(jié)構(gòu)及幾何參數(shù)(1)標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆的組成標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆的組成圖圖625麻花鉆基面與切削平面麻花鉆基面與切削平面圖圖624麻花鉆的組成麻花鉆的組成第六章 金屬切削知識和常用刀具第四節(jié)第四節(jié)常常 用用 刀刀 具

20、具三、鉆頭(2)麻花鉆的幾何參數(shù)麻花鉆的幾何參數(shù)1)螺旋角螺旋角2)頂角頂角(鋒角鋒角)圖圖626 麻花鉆的麻花鉆的螺旋角和頂角螺旋角和頂角3)主偏角主偏角4)前角前角o5)后角后角f圖圖627 鉆頭主偏角、刃傾角、前角和后角鉆頭主偏角、刃傾角、前角和后角第六章 金屬切削知識和常用刀具第四節(jié)第四節(jié)常常 用用 刀刀 具具三、鉆頭6)橫刃角度橫刃角度 橫刃斜角橫刃斜角 橫刃前角橫刃前角圖圖6-28 鉆頭的后角鉆頭的后角圖圖6-29 橫刃角度橫刃角度第六章 金屬切削知識和常用刀具第四節(jié)第四節(jié)常常 用用 刀刀 具具五、絲錐圖圖630鉸刀的種類鉸刀的種類a)直柄手用鉸刀直柄手用鉸刀b)可調(diào)節(jié)手用鉸刀可調(diào)

21、節(jié)手用鉸刀c)直柄機(jī)用鉸刀直柄機(jī)用鉸刀d)錐柄機(jī)用鉸刀錐柄機(jī)用鉸刀e)套式機(jī)用鉸刀套式機(jī)用鉸刀f)硬質(zhì)合金機(jī)用鉸刀硬質(zhì)合金機(jī)用鉸刀1鉸刀的種類及應(yīng)用鉸刀的種類及應(yīng)用2鉸刀的結(jié)構(gòu)組成鉸刀的結(jié)構(gòu)組成圖圖631鉸刀的結(jié)構(gòu)鉸刀的結(jié)構(gòu)第六章 金屬切削知識和常用刀具第四節(jié)第四節(jié)常常 用用 刀刀 具具一、車刀1絲錐的種類及應(yīng)用絲錐的種類及應(yīng)用(1)手用絲錐手用絲錐(2)機(jī)用絲錐機(jī)用絲錐(3)螺母絲錐螺母絲錐(4)內(nèi)容屑絲錐內(nèi)容屑絲錐(5)錐形螺紋絲錐錐形螺紋絲錐(6)擠壓絲錐擠壓絲錐(7)拉削絲錐拉削絲錐圖圖633絲錐絲錐a)手用、機(jī)用絲錐手用、機(jī)用絲錐b)螺母絲錐螺母絲錐c)內(nèi)容屑絲錐內(nèi)容屑絲錐第六章 金

22、屬切削知識和常用刀具第四節(jié)第四節(jié)常常 用用 刀刀 具具一、車刀2絲錐的結(jié)構(gòu)組成絲錐的結(jié)構(gòu)組成1)切削部分一般作成圓切削部分一般作成圓錐形錐形2)絲錐的校準(zhǔn)部分具有絲錐的校準(zhǔn)部分具有完整的齒，完整的齒，3)槽數(shù)與絲錐類型、直槽數(shù)與絲錐類型、直徑、被加工材料及加工要求徑、被加工材料及加工要求有關(guān)有關(guān)4)絲錐的前角絲錐的前角p和后角和后角p均在端剖面中標(biāo)注和測量均在端剖面中標(biāo)注和測量5)普通絲錐做成直槽普通絲錐做成直槽圖圖637絲錐的結(jié)構(gòu)及幾何參數(shù)絲錐的結(jié)構(gòu)及幾何參數(shù)a)絲錐的結(jié)構(gòu)絲錐的結(jié)構(gòu)b)絲錐切削部分工作情況絲錐切削部分工作情況第六章 金屬切削知識和常用刀具1常見的切屑類型有哪四類常見的切屑類型有哪四類?2金屬切屑的收縮現(xiàn)象指什么金屬切屑的收縮現(xiàn)象指什么?它與哪些因