第一章金屬切削原理與刀

第一章金屬切削原理與刀具一.金屬切削加工的基本概念1.切削運(yùn)動(dòng)：切削時(shí)，刀具和工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。§1.1切削運(yùn)動(dòng)及刀具結(jié)構(gòu)切削運(yùn)動(dòng)在切削過程中，消耗功率最多，速度最高的運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)使金屬層不斷投入切削，以加工出整個(gè)工件表面的運(yùn)動(dòng)＊主運(yùn)動(dòng)的速度（線速度），就是切削速度。＊主運(yùn)動(dòng)只有一個(gè)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以有兩個(gè)以上。零件不同表面加工時(shí)的切削運(yùn)動(dòng)2.切削用量（切削用量三要素）（1）切削速度v

—在單位時(shí)間內(nèi)，工件和刀具沿住運(yùn)動(dòng)方向的相對(duì)位移（主運(yùn)動(dòng)的速度）。單位：m/s或m/min。主運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：V=————（m/s）π·d·n1000式中：d——工件待加工表面或刀具直徑（mm）；n——工件或刀具轉(zhuǎn)速（r/s）。主運(yùn)動(dòng)為直線運(yùn)動(dòng)：V=—————（m/s）2Lnr1000×60式中：L——往復(fù)運(yùn)動(dòng)行程長度（mm）；

nr

——主運(yùn)動(dòng)每分鐘往復(fù)次數(shù)。（2）進(jìn)給量f

—工件或刀具的運(yùn)動(dòng)再一個(gè)工作循環(huán)（或單位時(shí)間）內(nèi)，刀具與工件之間沿進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向的相對(duì)位移（也稱進(jìn)給速度）。單位：mm/s,mm/r或mm/min。（3）切削深度ap

—工件上的已加工表面與待加工之間的距離（也稱背吃刀量，進(jìn)刀深）。單位：mm。3.切削時(shí)的工件表面：＊已加工表面＊過渡表面（加工表面）＊待加工表面已加工表面過渡表面待加工表面4.切削層幾何參數(shù)＊切削層：由刀具在切削部位的一個(gè)單一動(dòng)作所切除的工件材料層。＊切削層幾何參數(shù)：反映切削層截面幾何形狀尺寸的數(shù)據(jù)。（1）切削層厚度ac:兩相鄰加工表面間的垂直距離。ac=fSinκγ（2）切削層長度aw:沿主切削刃度量的切削層尺寸。aw=ap/Sinκγ（3）切削面積AC：切削層在垂直于切削速度截面內(nèi)的面積。Ac=ac·aw=f·apf（1）刀具材料應(yīng)具備的性能高硬度（刀具硬度大于HRC60）；高耐磨性；強(qiáng)度高，韌性好；熱穩(wěn)定性、導(dǎo)熱性和耐熱沖擊性好；工藝性能好（包括鍛造性能、焊接性能、熱處理性能、磨削加工性能等）；經(jīng)濟(jì)性好；二.金屬切削刀具的基本知識(shí)1.刀具材料

金屬切削技術(shù)的發(fā)展，實(shí)際上就是刀具材料的發(fā)展和由此帶來的機(jī)床的發(fā)展。①工具鋼（2）常用刀具材料工具鋼碳素工具鋼（T8，T等）低合金工具鋼（CrWMn,9SiCr等）②

高速鋼（含W、Mo、Cr、V等元素比較多的高合金工具鋼

）

高速鋼的硬度、耐熱性比工具鋼高得多，允許的切削速度也高得多，突出優(yōu)點(diǎn)是工藝性好（鍛造性能、焊接性能、機(jī)械加工性能等）。因此，形狀較為復(fù)雜的刀具（如：鉆頭、齒輪滾刀等）基本上是用高速鋼制造。特點(diǎn)＊硬度高，耐磨性好，化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好好，耐高溫，因而允許使用的切削速度可達(dá)100～300m/min，大大高于高速鋼；＊抗彎強(qiáng)度低，沖擊韌性不好，工藝性能較差；種類③

硬質(zhì)合金（高耐熱性和高耐磨性的金屬碳化物與金屬粘結(jié)劑在高溫下燒結(jié)而成的粉末冶金制品）

硬質(zhì)合金鎢鈷類（代號(hào)YG）：YG3，YG6，YG8鎢鈦鈷類（代號(hào)YT）：YT5，YT15，YT30鎢鈦鉭（鈮）鈷類（代號(hào)YW）：YW1，YW2碳化鈦基類（代號(hào)YN）：YN05，YN10特點(diǎn)＊硬度高（達(dá)HRA91～95），耐磨，耐高溫（1200℃時(shí)，HRA80），化學(xué)穩(wěn)定性好，不易與其他元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。＊抗彎強(qiáng)度低，沖擊韌性差。④

陶瓷刀具常用材料有：氧化鋁陶瓷（Al2O3）；金屬陶瓷（

Al2O3+TiC）；氮化硅陶瓷（Al2O3+Si3N4）；⑤

涂層刀具在高速鋼（或韌性較好的硬質(zhì)合金）的刀具基體上涂敷一層耐磨性好的難熔金屬化合物。此類刀具的耐用度比高速鋼高2～10倍，比硬質(zhì)合金高1～3倍；加工件硬度越高，涂層刀具的效果越好。金剛石特點(diǎn)＊硬度特高，耐磨性特好，刀刃異常鋒利，用于超精密加工。＊與鐵的親和力好，因而不宜加工鋼，鑄鐵等材料，用于加工有色金屬，硬質(zhì)合金。立方氮化硼特點(diǎn)＊硬度和耐磨性特僅次于金剛石，與鐵系元素不易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，可加工淬硬鋼、淬硬鑄鐵等。＊高溫時(shí)易于水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，只能干切削。⑥超硬材料車刀切削部分的組成:

3個(gè)刀面

2個(gè)刀刃

1個(gè)刀尖2.車刀的形狀及幾何角度（1）刀具切削部分的幾何要素前刀面主后刀面副后刀面刀尖主切削刃副切削刃（2）定義刀具角度的參考系

刀具角度是為刀具設(shè)計(jì)、制造、刃磨和測量時(shí)所使用的幾何參數(shù)，它們是確定刀具切削部分幾何形狀（各表面空間位置）的重要參數(shù)。用于定義和規(guī)定刀具角度的各基準(zhǔn)坐標(biāo)面稱為參考系;

參考系可分為刀具靜止參考系和刀具工作參考系兩類。

在設(shè)計(jì)、制造、刃磨和測量時(shí)，用于定義刀具幾何參數(shù)的參考系稱為刀具靜止參考系或標(biāo)注角度參考系。

在該參考系中定義的角度稱為刀具的標(biāo)注角度。刀具在切削過程中，基面、切削平面和主剖面的位置會(huì)發(fā)生變化，使刀具靜止參考系變?yōu)榈毒吖ぷ鲄⒖枷怠Ｔ诖藚⒖枷抵卸攘康牡毒呓嵌燃礊榈毒叩墓ぷ鹘嵌?。三個(gè)坐標(biāo)平面主剖面參考系（正交平面參考系）基面（Pr）切削平面（Ps）主剖面（Po）通過主切削刃上選定點(diǎn)且垂直于該點(diǎn)切削速度方向的平面通過主切削刃上選定點(diǎn)，與主切削刃相切且垂直該點(diǎn)基面的平面通過主切削刃上選定點(diǎn)，且垂直于基面和切削平面的平面＊基面、切削平面和主剖面（也稱正交平面）組成了一個(gè)空間坐標(biāo)參考系，即：主剖面參考系，也稱正交平面參考系。＊選擇不同平面，就可組成不同參考系（如：法剖面參考系）。前角γ0—主剖面內(nèi)測量的前刀面與基面之間的夾角后角α0—主剖面內(nèi)測量的主后刀面與切削平面之間的夾角主偏角κr—基面內(nèi)測量的主切削刃在基面上的投影與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向的夾角副偏角κr′—

基面內(nèi)測量的副切削刃在基面上的投影與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)反方向的夾角刃傾角λ