第一章+金屬切削基礎(chǔ)知識

1、刀具幾何角度切削層參數(shù)刀具材料切削運(yùn)動與切削用量 指直接切除工件上的余量形成加工表面的運(yùn)動。主運(yùn)動的速度即切削速度，用v（m/s）表示。 指為不斷把余量投入切削的運(yùn)動。進(jìn)給運(yùn)動的速度用進(jìn)給量（fmm/r）或進(jìn)給速度（vf mm/min）表示。工件在車削過程中有三個不斷變化著的表面：圖 外圓車削運(yùn)動和加工表面 式中 n 主運(yùn)動轉(zhuǎn)速（r/s）； d 刀具或工件的最大直徑（mm）。1000dnvc2mwPdda圖 外圓車刀切削部分的結(jié)構(gòu)要素（主剖面坐標(biāo)系）主切削刃主后刀面前刀面副切削刃主剖面 PoA1）基面 Pr ：通過切削刃選定點(diǎn)與主運(yùn)動方向垂直的平面?；媾c刀具底面平行。切削平面 Ps基面 Pr

2、圖 車刀主剖面坐標(biāo)系2）切削平面 Ps：通過切削刃選定點(diǎn)與主切削刃相切且垂直于基面Pr的平面。3）主剖面 Po：通過切削刃選定點(diǎn)垂直于基面Pr和切削平面 Ps的平面。ArA 向f圖 車刀在主剖面參考系中的主要角度0000rrs0ArA 向f圖 車刀在主剖面參考系中的主要角度0000rrs0q 主偏角應(yīng)根據(jù)加工對象正確選取，車刀常用的主偏角有45、60、75、90幾種。ArA 向f圖 車刀在主剖面參考系中的主要角度0000rrsrrAA 向f圖 車刀在主剖面參考系中的主要角度0000rrsrq 在切深、進(jìn)給量和主偏角相同的情況下，減小副偏角可使殘留面積減小，表面粗糙度降低。a）b）c）圖 刃傾角

3、對排屑方向的影響5）刃傾角s切削平面內(nèi)測量，是主切削刃與基面的夾角。當(dāng)?shù)都馐乔邢魅凶罡唿c(diǎn)時,s定為正值；反之位負(fù)。q s影響刀尖強(qiáng)度和切屑流動方向。粗加工時為增強(qiáng)刀尖強(qiáng)度，s常取負(fù)值；精加工時為防止切屑劃傷已加工表面，s常取正值或零。當(dāng)進(jìn)給量f一定時，隨 d 值 值，接近中心oe為負(fù)值。 當(dāng) f 值橫車時 f 不宜過大，并應(yīng)適當(dāng)加大o。圖 橫向進(jìn)給運(yùn)動對刀具工作角度的影響ooe)/(arctandfooe圖 縱向進(jìn)給運(yùn)動對刀具工作角度的影響車右螺紋時左側(cè)刃角度變化換算到主剖面內(nèi)： rfsintantanooeooef f 或或dwdw時，時，f f 、均均車削右螺紋時左側(cè)刃應(yīng)車削右螺紋時左側(cè)刃

4、應(yīng)oofofefofe)/(tanwfdf圖 刀具安裝高低對工作角度的影響假定車刀s0,刀尖高于工件中心若刀尖低于工件中心，角度變化與上述相反。22)2/(tanhdhppeppeArreArre； rDfhsin sinfbD圖 切削層參數(shù)bDhD = ffdwDmapa）rhDbD = apb）c） DDDbhA 1）高的硬度和耐磨性2）足夠的強(qiáng)度和韌性3）較好的熱硬性4）良好的導(dǎo)熱性和耐熱沖擊性能 5）良好的工藝性6）經(jīng)濟(jì)性 切削速度（m/min）200010005002001005020101800 1850 1900 1950 2000 年代碳素工具鋼合金工具鋼WC系硬質(zhì)合金高速鋼W

5、C-TiC系硬質(zhì)合金涂層硬質(zhì)合金TiAlN涂層硬質(zhì)合金DLC涂層硬質(zhì)合金TiC-TiN金屬陶瓷聚晶立方氮化硼 （PCBN）陶瓷聚晶金剛石（PCD） 刀具材料種類很多，常用的有工具鋼（包括碳素工具鋼、合金工具鋼和高速鋼）、硬質(zhì)合金、陶瓷、金剛石（天然和人造）和立方氮化硼等。碳素工具鋼和合金工具鋼，因其耐熱性很差，目前僅用于手工工具。表 常用高速鋼牌號及其應(yīng)用范圍類別牌 號主 要 用 途普通高速鋼W18Cr4V廣泛用于制造鉆頭、絞刀、銑刀、拉刀、絲錐、齒輪刀具等W6Mo5Cr4V2用于制造要求熱塑性好和受較大沖擊載荷的刀具，如軋制鉆頭等W14Cr4VmnRe用于制造要求熱塑性好和受較大沖擊載荷的刀

6、具，如軋制鉆頭等高性能高速鋼高碳95W18 Cr4V用于制造對韌性要求不高，但對耐磨性要求較高的刀具高礬W12Cr4V4 Mo用于制造形狀簡單，對耐磨性要求較高的刀具超硬W6Mo5Cr4V2Al用于制造復(fù)雜刀具和難加工材料用的刀具W10Mo4Cr4V3Al耐磨性好，用于制造加工高強(qiáng)度耐熱鋼的刀具W6Mo5Cr4V5SiNbAl用于制造形狀簡單的刀具，如加工鐵基高溫合金的鉆頭W12Cr4V3 Mo3Co5Si耐磨性、耐熱性好，用于制造加工高強(qiáng)度鋼的刀具W2Mo9Cr4VCo8（M42）用作難加工材料的刀具，因其磨削性好可作復(fù)雜刀具，價格昂貴 表 常用硬質(zhì)合金牌號及應(yīng)用范圍牌 號應(yīng) 用 范 圍YG

7、3硬度、 抗彎耐磨 強(qiáng)度、性、 韌性、切削 進(jìn)給速度 量鑄鐵、有色金屬、高溫合金的精、半精加工，無沖擊YA6冷硬鑄鐵、淬硬鋼、有色金屬及合金的精、半精加工YG6X鑄鐵、冷硬鑄鐵、高溫合金的精、半精加工，YG6鑄鐵、有色金屬、高溫合金的半精加工和粗加工YG8鑄鐵、有色金屬、高溫合金粗加工，可用于斷續(xù)切削YT30硬度、 抗彎耐磨 強(qiáng)度、切削 韌性、速度 進(jìn)給碳素鋼、合金鋼的精加工YT15碳鋼、合金鋼連續(xù)切時粗、半精加工，斷續(xù)切精加工YT5碳素鋼、合金鋼的粗加工，可用于斷續(xù)切削YW1同 上高強(qiáng)度鋼、碳鋼、鑄鐵、有色金屬等的精、半精加工YW2高強(qiáng)度鋼、碳鋼、鑄鐵、有色金屬等的半精與粗加工YN05同 上

8、碳鋼、合金鋼的高速精車，系統(tǒng)剛性好的細(xì)長軸精車YN10碳鋼、合金鋼、淬硬鋼連續(xù)表面的精加工天然金剛石是自然界最硬的材料，耐磨性極好，刃口鋒利，切削刃的鈍圓半徑可達(dá)0.01m，刀具壽命可達(dá)數(shù)百小時。因價格昂貴，主要用于高速、精密加工。聚晶金剛石由金剛石微粉在高溫高壓下聚合而成，硬度比天然金剛石略低（HK65008000），價格便宜，焊接方便，可磨削性好，已成為金剛石刀具主要材料。金剛石刀具不適于加工鋼及鑄鐵。聚晶立方氮化硼（CBN）由單晶立方氮化硼微粉在高溫高壓下聚合而成。硬度為HV 30004500，耐熱性達(dá)1200，化學(xué)惰性很好，在1000的溫度下不與鐵、鎳和鈷等金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。主要用于加

9、工淬硬工具鋼、冷硬鑄鐵、耐熱合金及噴焊材料等。用于高精度銑削時可以代替磨削加工。 刀具材料種類 合金 高速鋼 硬質(zhì)合金 陶瓷 天然 聚晶金剛石 聚晶立方氮工具鋼 W18Cr4V YG6 Si3N4 金剛石 PCD 化硼 PCBN材料性能 硬度 HRC65 HRC66 HRA90 HRA93 HV10000 HV7500 HV4000抗彎強(qiáng)度 2.4GPa 3.2GPa 1.45GPa 0.8GPa 0.3GPa 2.8GPa 1.5GPa導(dǎo)熱系數(shù) 40-50 20-30 70-100 30-40 146.5 100-120 40-100熱穩(wěn)定性 350 620 1000 1400 800 600-800 1000 化學(xué)惰性 低 惰性大 惰性小 惰性小 惰性大 耐磨性 低 低 較高 高 最高 最高 很高 一般精度 Ra0.8 高精度 Ra=0.4-0.2加工質(zhì)量 Ra0.8 IT7-8 R