金屬切削原理與刀具20110221

1、金屬切削原理與刀具09機(jī)電、機(jī)設(shè)專(zhuān)業(yè)使用課程教學(xué)模塊序號(hào)模塊名稱(chēng)學(xué)時(shí)1金屬切削加工基本知識(shí)102刀具材料、壽命、刀具幾何角度及選擇103金屬切削過(guò)程基本理論的應(yīng)用44常用機(jī)加工技術(shù)及刀具165綜合實(shí)訓(xùn)8考核方法項(xiàng)目項(xiàng)目平時(shí)平時(shí)知識(shí)知識(shí)能力素質(zhì)能力素質(zhì)百分比百分比30%50%20%時(shí)間時(shí)間教學(xué)全過(guò)程教學(xué)全過(guò)程相關(guān)理論學(xué)完后形式形式逐項(xiàng)考核筆試動(dòng)手/論述內(nèi)容內(nèi)容出勤提問(wèn)作業(yè)答題模塊一：金屬切削加工基本知識(shí)o 1、切削運(yùn)動(dòng)及形成的表面o 2、切削要素與切削方式，切削用量的選擇o 3、切削過(guò)程中的金屬變形o 4、切削力與切削功率；切削熱與切削溫度一、切削運(yùn)動(dòng)及形成的表面1.1切削運(yùn)動(dòng)切削運(yùn)動(dòng)金屬切削加

2、工金屬切削加工是用金屬切削刀具切除工件上多是用金屬切削刀具切除工件上多余的或預(yù)留的金屬，使工件的余的或預(yù)留的金屬，使工件的形狀、尺寸及形狀、尺寸及表面質(zhì)量表面質(zhì)量都達(dá)到預(yù)定要求的加工。都達(dá)到預(yù)定要求的加工。o 按作用分：切削運(yùn)動(dòng)可分為主運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。動(dòng)。o 1、主運(yùn)動(dòng)o 刀具和工件之間相對(duì)刀具和工件之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)的主要主要運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)o 切削速度最高，消耗切削速度最高，消耗功率最大功率最大o 由刀具或工件完成由刀具或工件完成o 主運(yùn)動(dòng)只有一個(gè)主運(yùn)動(dòng)只有一個(gè)o 2、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)o 刀具和工件之間相對(duì)刀具和工件之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)的附加附加運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)o 間歇運(yùn)動(dòng)或連續(xù)運(yùn)動(dòng)間歇運(yùn)動(dòng)或連續(xù)運(yùn)動(dòng)o

3、 只消耗很少的功率只消耗很少的功率o 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以是一個(gè)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以是一個(gè)、兩個(gè)或兩個(gè)以上，也兩個(gè)或兩個(gè)以上，也可沒(méi)有可沒(méi)有模塊二：刀具材料、壽命、刀具幾何角度及選擇o 1、刀具切削部分幾何角度o 2、刀具幾何參數(shù)的合理選擇o 3、刀具材料及其合理選用o 4、刀具磨損與刀具壽命常用刀具材料其他刀具材料刀具材料刀具材料刀具材料應(yīng)具備的性能概述 三、刀具材料及其合理選擇o 刀具材料是指刀具上參與切削部分的材料。刀具材料是指刀具上參與切削部分的材料。 刀具的切削部分不但要求具有一定的幾何形狀，刀具的切削部分不但要求具有一定的幾何形狀，還要求有相應(yīng)的刀具材料。還要求有相應(yīng)的刀具材料。 目前廣泛應(yīng)用的

4、刀具材料有目前廣泛應(yīng)用的刀具材料有高速鋼高速鋼和和硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金。（一）高的硬度和良好的耐磨性（一）高的硬度和良好的耐磨性（二）高的強(qiáng)度和韌性（二）高的強(qiáng)度和韌性（三）高的耐熱性（三）高的耐熱性（四）良好的工藝性（四）良好的工藝性 總之，刀具應(yīng)具備的性能主要就這四個(gè)方面，當(dāng)然還有經(jīng)濟(jì)性、切削性能的可預(yù)測(cè)性等要求。 2.1 刀具材料應(yīng)具備的性能2.2 常用刀具材料及選用 目前在切削加工中常用的刀具材料有：目前在切削加工中常用的刀具材料有：碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼、硬質(zhì)合金及陶瓷。碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼、硬質(zhì)合金及陶瓷。2.2.1 2.2.1 高速鋼高速鋼 高速鋼是一種高合金工具鋼

5、，鋼中含有W、Mo、Cr、V等合金元素。 o ( (一一) )高速鋼的性能高速鋼的性能o （二）高速鋼的分類(lèi)（二）高速鋼的分類(lèi)o 2.3.2 硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金 = 硬質(zhì)相（TiC或WC）+ 粘結(jié)相（Co、Ni、Mo等，其中Co比較常用）（一）主要性能（二）分類(lèi)（二）分類(lèi)鎢鈷類(lèi)硬質(zhì)合金（YG） 鎢鈷鈦類(lèi)硬質(zhì)合金（YT） 添加稀有金屬硬質(zhì)合金（YA、YW）碳化鈦基硬質(zhì)合金（YN）硬質(zhì)合金o 1、鎢鈷鈦類(lèi)硬質(zhì)合金YG： WC + Coo 常用牌號(hào)：YG3、YG6、YG8（3、6、8、代表Co含量占3%、6%、8%）o 應(yīng)用：主要用于加工鑄鐵、青銅等脆性材料，不適合加工鋼料，因?yàn)樵?40時(shí)發(fā)生嚴(yán)重粘結(jié)

6、，使刀具磨損，耐用度下降。o 2、鎢鈷鈦類(lèi)硬質(zhì)合金（YT）：硬質(zhì)相（WC+TiC）+粘結(jié)相（Co）o 常用牌號(hào)：YT5、YT14、YT15、YT30（數(shù)字表示TiC的百分含量）YT5（粗加工） YT14、YT15（半精加工） YT30（精加工） TiC含量 硬度 耐磨性 脆性 韌性 TiC含量 硬度 耐磨性 脆性 韌性 o 應(yīng)用：主要用于加工鋼材及有色金屬，一般不用與加工含Ti的材料,如1Cr15Ni9Ti,Ti與Ti的親合力較大，使刀具磨損較快。o 3、添加稀有金屬硬質(zhì)合金o 鎢鉭（鈮）鈷類(lèi)硬質(zhì)合金（YA）和鎢鈦鉭（鈮）鈷類(lèi)硬質(zhì)合金（YW），是在鎢鈷鈦類(lèi)硬質(zhì)合金（YT）中加入TaC(NbC)

7、o 用于提高其抗彎強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度和沖擊韌性，提高和金的高溫硬度和高溫強(qiáng)度，提高抗氧化能力和耐磨性。o 應(yīng)用：可以用于加工鑄鐵及有色金屬，也可用于加工鋼材，因此常成為通用硬質(zhì)合金，他們主要用于加工難加工材料。o 4、碳化鈦基硬質(zhì)合金（YN）o 特點(diǎn)：這種合金有很高的耐磨性，有較高的耐熱性和抗氧化能力，化學(xué)穩(wěn)定性好，與工件材料的親合力小，抗粘結(jié)能力較強(qiáng)。o 應(yīng)用：主要用于鋼材、鑄鐵的精加工、半精加工和粗加工。o （三）涂層硬質(zhì)合金o 涂層材料為T(mén)iC、TiN、Al2O3等。o 涂層硬質(zhì)合金是采用韌性較好的基體（如硬質(zhì)合金刀片或高速鋼等），通過(guò)化學(xué)氣相沉積和真空濺射等方法，對(duì)硬質(zhì)合金表面涂層厚度為5

8、12m的涂層材料以提高刀具的抗磨損能力。o 應(yīng)用：適合于各種鋼材、鑄鐵的半精加工和精加工，也適合于負(fù)荷較小的精加工。2.3.3 其他刀具材料o （一）陶瓷材料（一）陶瓷材料o 陶瓷材料主要是以氧化鋁（Al2O3）或氮化硅（Si3N4）等為主要成分，經(jīng)壓制成型后燒結(jié)而成的刀具材料。陶瓷的硬度高，化學(xué)性能穩(wěn)定，耐氧化，所以被廣泛用于高速切削加工中。陶瓷刀具和傳統(tǒng)硬質(zhì)合金刀具相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：（二）金剛石 分為人造和天然兩種，是目前已知最硬的材料，硬度約為HV10000,故其耐磨性好。不足之處是抗彎強(qiáng)度和韌性差，對(duì)鐵的親和作用大，故金剛石刀具不能加工黑色金屬。在800時(shí)，金剛石中的碳與鐵族金屬發(fā)生

9、擴(kuò)散反應(yīng)，刀具急劇磨損。應(yīng)用：由于價(jià)格昂貴，刃磨困難，應(yīng)用較少。主要用作磨具及磨料，有時(shí)用于修整砂輪。（三）立方氮化硼 立方氮化硼在高溫、其硬度很高，可達(dá)80009000HV,僅次于金剛石，并具有很好的熱穩(wěn)定性，可承受1000以上的切削溫度，它的最大的優(yōu)點(diǎn)是在高溫12001300時(shí)也不會(huì)與鐵族金屬起反應(yīng)。應(yīng)用：因此既能勝任淬火鋼、冷硬鑄鐵的粗車(chē)和精車(chē)，又能勝任高溫合金、熱噴涂材料、硬質(zhì)合金及其他難加工材料的高速切削。 它是一種人工合成的新型刀具材料。四、刀具磨損與壽命模塊三：金屬切削加工基本理論的應(yīng)用o 1、切削的種類(lèi)及控制o 2、金屬材料切削加工性的改善o 3、切削液的合理選用o 4、提高已加工表面質(zhì)量的措施模塊四：常用機(jī)加工技術(shù)及刀具o 1、車(chē)刀種類(lèi)及用