切削原理的基本應(yīng)用

1、第四章 切削原理的基本應(yīng)用第一節(jié)切 屑 控 制第二節(jié)工件材料的切削加工性第三節(jié)切削液的選用第四節(jié)已加工表面質(zhì)量第五節(jié)刀具幾何參數(shù)的合理選擇第六節(jié)切削用量的合理選擇第七節(jié)現(xiàn)代切削新技術(shù)簡介第一節(jié)切 屑 控 制一、切屑形狀的分類二、切屑的流向和折斷三、斷屑措施一、切屑形狀的分類表4-1切屑形狀的分類1帶狀切屑1 1長1 2短1 3亂2管狀切屑2 1長2 2短2 3纏亂3盤旋狀切屑3 1平3 2錐表4-1切屑形狀的分類4環(huán)形螺旋切屑4 1長4 2短4 3纏亂5錐形螺旋切屑5 1長5 2短5 3纏亂6弧形切屑6 1連接6 2松散7單元切屑8針形切屑二、切屑的流向和折斷1.切屑的流向2.切屑的折斷1.切

2、屑的流向圖4-1流屑角圖4-2刃傾角對切屑流向的影響a)-b)+2.切屑的折斷圖4-3切屑折斷原理a)切屑受力后卷曲b)影響卷曲半徑參數(shù)c)斷屑槽尺寸三、斷屑措施1.作出斷屑槽2.改變切削用量3.其他斷屑方法1.作出斷屑槽圖4-4斷屑槽型式a)折線型b)直線圓弧型c)全圓弧型表4-2斷屑槽寬度(單位：mm)進(jìn)給量f/mm背吃刀量/mm斷屑槽寬低碳鋼、中碳鋼合金鋼、工具鋼020503050306132536323535404550283030323235圖4-5斷屑槽位置及刃傾角作用a)外傾式b)平行式c)內(nèi)斜式2.改變切削用量3.其他斷屑方法(1) 固定附加斷屑擋塊在刀具前刀面上固定著可調(diào)距離

3、和角度的擋塊，能達(dá)到穩(wěn)定斷屑，但其不足之處是減小了出屑空間且易被切屑阻塞。(2) 采用間斷切削采用斷續(xù)切削或振動(dòng)切削方式，獲得斷屑或使切削厚度周期性變化和切屑截面積變化，致使狹小截面處應(yīng)力集中，強(qiáng)度減弱，達(dá)到斷屑目的。(3) 切削刃上開分屑槽這是較為常見的方法。第二節(jié)工件材料的切削加工性一、切削加工性指標(biāo)二、常用材料切削加工性簡述三、改善材料切削加工性途徑一、切削加工性指標(biāo)1.加工材料的性能指標(biāo)2.相對加工性指標(biāo)3.刀具壽命指標(biāo)1.加工材料的性能指標(biāo)表4-3工件材料切削加工性分級表切削加工性易切削較易切削較難切削難切削等級代號(hào)0123456789硬度HBW5050100100150150200

4、200250250300300350350400400480480635635HRC14248248323323381381434350506060抗拉強(qiáng)度/GPa0196019604410441058805880784078409809811761176137213721568156817641764196196245245表4-3工件材料切削加工性分級表伸長率100101015152020252530303535404050506060100100沖擊韌度/kJ19619639239258858878478498098013721372176417641962196224502450294

5、029403920熱導(dǎo)率/Wm4186829308293081674716747837483746280628041874187335335251225121675167583702.實(shí)際粗糙度(1) 積屑瘤和鱗刺影響圖4-8a為加工表面上產(chǎn)生的均勻殘留面積的縱向痕跡；圖4-8b是粘附在切削刃上的積屑瘤進(jìn)行切削情況；圖4-8c為高低不平的積屑瘤頂端切入加工表面后使已加工表面粗糙不平。(2) 刀具磨損影響圖4-10a是當(dāng)?shù)毒吆竺婺p或刀尖處產(chǎn)生微崩時(shí)，它對加工表面摩擦使已加工表面上形成不均勻的劃痕；圖4-10b為刃磨切削刃口留下的毛刺、微小裂口或細(xì)微崩刃，這些缺陷均會(huì)復(fù)映在已加工表面上形成較均勻

6、溝痕。(3) 振動(dòng)影響切削時(shí)工藝系統(tǒng)的振動(dòng)，不僅會(huì)明顯加大工件的表面粗糙度，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響機(jī)床精度和損壞刀具。圖4-8積屑瘤影響表面粗糙度a)不存在積屑瘤b)積屑瘤切入加工表面c)積屑瘤對粗糙度影響圖4-9鱗刺a)鱗刺分布b)鱗刺突出的形態(tài)加工條件：工件材料45鋼、切削速度=32m/min圖4-10刀具后面磨損和切削刃微崩對表面粗糙度影響a)刀具后面磨損影響b)崩刃復(fù)映影響圖4-11已加工表面上振紋a)切削力波動(dòng)圖形b)縱向振紋三、影響表面粗糙度的因素(一) 切削用量影響(二) 刀具幾何參數(shù)影響(三) 刀具材料的影響(四) 切削液的影響(一) 切削用量影響1.切削速度vc2.進(jìn)給量f1.切削速度

7、vc圖4-12切削速度對表面粗糙度影響a)切削速度對表面粗糙度的影響曲線b)不同切削速度時(shí)的表面粗糙度波形2.進(jìn)給量f(二) 刀具幾何參數(shù)影響1.前角o2.后角o3.主偏角r、副偏角r和刀尖圓弧半徑r1.前角o圖4-13前角對表面粗糙度影響2.后角o3.主偏角r、副偏角r和刀尖圓弧半徑r圖4-14副偏角和刀尖圓弧半徑對表面粗糙度Ra影響a)-Ra曲線b)-Ra曲線圖4-15在前角、主偏角和副偏角不同組合時(shí)，對表面粗糙度Ra波形的影響加工條件：工件45鋼、刀具P10(YT15)、=8、=0.2mm、f=0.1mm/r、=0.5mm、=150m/min(三) 刀具材料的影響(四) 切削液的影響圖4

8、-16干切削和使用切削液對表面粗糙度的影響a)干切削b)使用切削液第五節(jié)刀具幾何參數(shù)的合理選擇一、前角o的選擇二、后角o的選擇三、副后角o的選擇四、主偏角r的選擇五、副偏角r的選擇六、刃傾角s的選擇七、刀尖修磨形式八、刃口修磨形式一、前角o的選擇(一) 前角的作用(二) 前角的選擇原則1.根據(jù)被加工材料選擇2.根據(jù)加工要求選擇3.根據(jù)刀具材料選擇1.根據(jù)被加工材料選擇表4-5硬質(zhì)合金刀具的前角推薦值工件材料碳鋼/GPa40Cr調(diào)質(zhì)40Cr不銹鋼高錳鋼鈦和鈦合金044505580784098前角253015201215101318101515303-3510工件材料淬硬鋼灰鑄鐵銅鋁及鋁合金384

9、1HRC4447HRC5052HRC5458HRC6065HRC220HBW220HBW純銅黃銅青銅表4-5硬質(zhì)合金刀具的前角推薦值前角0-3-5-7-101282530152551525302.根據(jù)加工要求選擇3.根據(jù)刀具材料選擇表4-6不同刀具材料加工鋼時(shí)前角值刀具材料碳鋼/GPa高速鋼硬質(zhì)合金陶瓷078407842520121510105二、后角o的選擇1.根據(jù)加工精度選擇2.根據(jù)加工材料選擇圖4-18后角重磨后圖4-18后角重磨后對加工精度影響三、副后角o的選擇四、主偏角r的選擇1.根據(jù)加工材料選擇2.根據(jù)加工工藝系統(tǒng)剛性選擇3.根據(jù)加工表面形狀要求選擇圖4-19主偏角與刀具壽命的關(guān)系

10、加工條件：工件材料Cr-Mo鋼、刀具P10(YT15)、=3mm、f=0.2mm/r五、副偏角r的選擇六、刃傾角s的選擇1.根據(jù)加工要求選擇2.根據(jù)加工條件選擇六、刃傾角s的選擇表4-7主偏角、副偏角選用值適用范圍加工條件加工系統(tǒng)剛性差的臺(tái)階軸、細(xì)長軸、多刀車、仿形車加工系統(tǒng)剛性較差，粗車，強(qiáng)力車削加工系統(tǒng)剛性較好，可中間切入，加工外圓、端面、倒角加工系統(tǒng)剛性足夠的碎硬鋼、冷硬鑄鐵加工不銹鋼加工高錳鋼加工鈦合金主偏角/（）副偏角/（）7593106607015104545103010545758152545102030451015七、刀尖修磨形式1.修圓刀尖2.倒角刀尖3.倒角帶修光刃圖4-2

11、0刀尖修磨形式a)修圓刀尖b)倒角刀尖c)倒角帶修光刃1.修圓刀尖圖4-21刀尖圓弧半徑對刀具壽命與刀具磨損的關(guān)系a)刀尖圓弧半徑與刀具壽命關(guān)系b) 刀尖圓弧半徑與刀具磨損關(guān)系2.倒角刀尖3.倒角帶修光刃圖4-22刃口修磨幾種形式a)鋒刃(未修磨)b)刃口修圓c)刃口負(fù)倒棱d)刃口平棱e)負(fù)后角倒棱八、刃口修磨形式圖4-23刃口修磨對刀具壽命的影響曲線加工條件：工件Ni-Co-Mo鋼、280HBW刀具P10(YT15)=200m/min、=1.5mm、f=0.33mm/r第六節(jié)切削用量的合理選擇1.選擇背吃刀量ap2.選擇進(jìn)給量f2.加工耐熱鋼及其合金時(shí)，不采用大于1.0mm/r的進(jìn)給量。3.

12、加工淬硬鋼時(shí)，表內(nèi)進(jìn)給量應(yīng)乘系數(shù)K=0.8(當(dāng)材料硬度為4456HRC時(shí))及K=0.5(當(dāng)材料硬度為5762HRC時(shí))。3.選擇切削速度vc4.機(jī)床功率檢驗(yàn)1.選擇背吃刀量ap2.選擇進(jìn)給量f表4-8硬質(zhì)合金車刀粗車外圓時(shí)的進(jìn)給量工件材料車刀刀桿尺寸BH/(mmmm)工件直徑/mm背吃刀量/mm3355881212以上進(jìn)給量f/mm表4-8硬質(zhì)合金車刀粗車外圓時(shí)的進(jìn)給量碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼1625204060100400030404050507060908120304040605070710030505060608040505062030252520406010060003040405060

13、70810121403040507070910120406050708100407060904062.加工耐熱鋼及其合金時(shí)，不采用大于1.0mm/r的進(jìn)給量。3.加工淬硬鋼時(shí)，表內(nèi)進(jìn)給量應(yīng)乘系數(shù)K=0.8(當(dāng)材料硬度為4456HRC時(shí))及K=0.5(當(dāng)材料硬度為5762HRC時(shí))。表4-9不同刀尖圓弧半徑時(shí)的最大進(jìn)給量刀尖圓弧半徑/mm0408121624最大推薦進(jìn)給量f/(mm/r)0250350407051007131018表4-10不同表面粗糙度和刀尖圓弧半徑時(shí)的進(jìn)給量f(單位：mm/r)2.512.56.32.54.96.34.04.92.54.01.62.51.01.60.40.27

14、0.250.220.200.150.100.80.510.430.370.320.280.220.131.20.690.560.490.410.360.290.181.60.880.680.570.470.390.310.203.選擇切削速度vc表4-11國產(chǎn)焊接和機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀切削用量選用參考表工件材料熱處理狀態(tài)刀具材料032mmf00803mm/r26mmf0306mm/r610mmf061mm/r/(m/min)碳素鋼正火YT15 YT30YT5R YC35 YC45160130110908060調(diào)質(zhì)1301009070合金鋼正火YT30 YT5R YM1013011090707050調(diào)

15、質(zhì)YW1 YW2 YW3 YC451108070506040表4-11國產(chǎn)焊接和機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀切削用量選用參考表工件材料熱處理狀態(tài)刀具材料032mmf00803mm/r26mmf0306mm/r610mmf061mm/r/(m/min)不銹鋼正火YG8 YG6A YG8NYW3 YM051 YM10807070606050淬火鋼45HRCYT510 YM051 YM05240HRC503060HRC3020高錳鋼(=13%)YT5R YW3YC35 YS30 YM05230202010表4-11國產(chǎn)焊接和機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀切削用量選用參考表高溫合金(GH135)YM051 YM052 YD1550

16、(K14)YS2T YD154030鈦合金YS2T YD1511mmf0103mm/r20mmf0103mm/r30mmf0103mm/r653649284426灰鑄鐵(190HBW)YG8 YG8N1209080607050(190225HBW)YG3X YG6X YG6A1108070506040冷硬鑄鐵45HRCYG6X YG8M YM053YD15 YS2 YDS1536mmf01503mm/r15174.機(jī)床功率檢驗(yàn)表4-12瑞典SANDVIK數(shù)控刀具切削用量推薦表加工材料加工條件刀片幾何槽形刀片牌號(hào)對應(yīng)ISO牌號(hào)正前角型主要切削性能背吃刀量/mm刀尖圓弧半徑/mm進(jìn)給量f/mm切削

17、速度/mmi表4-12瑞典SANDVIK數(shù)控刀具切削用量推薦表低合金鋼260HBW粗加工適用于斷續(xù)切削有鍛造硬皮PR槽形GC4025牌號(hào)ISOP25正前角有增強(qiáng)棱邊耐磨性高1040120332508025350半精加工能有微振PM槽形GC4025牌號(hào)ISOP25能確保斷屑耐磨性良好1040080237504014410精加工輕負(fù)荷小背吃刀量、小進(jìn)給PF槽形GC4015牌號(hào)ISOP15刃口鋒利斷屑好0117040153002008545表4-12瑞典SANDVIK數(shù)控刀具切削用量推薦表奧氏體不銹鋼180HBW粗加工在不良條件下加工斷續(xù)切削、有鍛造硬皮MR槽形GC2025牌號(hào)ISOM25高強(qiáng)度正前

18、角切削刃強(qiáng)度高1040120319008025200半精加工切削力小切削穩(wěn)定MM槽形GC2025牌號(hào)ISOM25耐磨性較好韌性較好033080221504014235精加工精度高公差小MF槽形GC2015牌號(hào)ISOM15耐磨性高0117040128002007285表4-12瑞典SANDVIK數(shù)控刀具切削用量推薦表灰鑄鐵260HBW粗加工抗拉強(qiáng)度高輕負(fù)荷切削斷續(xù)切削KR槽形GC3015牌號(hào)ISOK10從一般切削到輕負(fù)荷都有良好切削性能，切削刃堅(jiān)韌，有增強(qiáng)刃帶10400120323008025245半精加工可適用球墨鑄鐵KM槽形GC3015牌號(hào)ISOK10鋒利的正前角槽形切削力小，切削輕快033080225004014260精加工鑄鐵精加工首選KF槽形GC3005牌號(hào)ISOK10切削刃鋒利切削力小，切削無毛刺，能降低崩刃01170401265第七節(jié)現(xiàn)代切削新技術(shù)簡介一、超高速切削二、精密和超精密加工三、干切削四、硬切削一、超高速切削1.超高速切削速度2.超高速切削過程的主要特點(diǎn)3.超高速切削條件二、精密和超精密加工