第一篇第一章 金屬切削加工的基礎(chǔ)知識

第一篇第一章金屬切削加工的基礎(chǔ)知識第一頁，共三十七頁，2022年，8月28日金屬切削原理：研究金屬切削機理的一門基礎(chǔ)科學。研究內(nèi)容：闡述金屬切削的基本概念。解釋金屬切削的物理現(xiàn)象。介紹生產(chǎn)中實用的金屬切削常識。研究目的：后續(xù)課程的基礎(chǔ)知識。第二頁，共三十七頁，2022年，8月28日第一章金屬切削加工的基礎(chǔ)知識第一節(jié)切削運動和切削要素第二節(jié)刀具的幾何角度和結(jié)構(gòu)第三節(jié)切削層參數(shù)第四節(jié)刀具材料第三頁，共三十七頁，2022年，8月28日金屬切削加工:是在機床上，用金屬切削刀具將坯料或工件上多余金屬材料切除，以獲得所要求的幾何形狀、尺寸精度和表面質(zhì)量的方法。研究地方：機床上普通加工：用金屬切削刀具切加工對象：金屬相關(guān)鏈接：切削加工概述第四頁，共三十七頁，2022年，8月28日完成切削加工必須具備的三個條件：切削刀具與工件之間必須有相對運動；刀具材料必須有一定的切削性能；刀具必須有適當?shù)膸缀谓嵌?。第五頁，共三十七頁?022年，8月28日第一節(jié)切削運動和切削要素零件的種類及組成相關(guān)鏈接：金屬零件表面成形第六頁，共三十七頁，2022年，8月28日一、切削運動分析切削運動直線運動旋轉(zhuǎn)運動第七頁，共三十七頁，2022年，8月28日一、切削運動分析主運動：直接切除工件上的切削層，使之變?yōu)榍行?，以形成工件新表面的運動。通常用切削速度vc(m/s)表示。特點：速度高、功耗大、只能有一個。進給運動：不斷地把切削層投入切削的運動。通常用vf、f或fz表示。特點：速度低、功耗小、可以是斷續(xù)運動、可以有多個。合成切削運動：主運動和進給運動合成的運動。用ve表示。相關(guān)鏈接：金屬切削運動實例第八頁，共三十七頁，2022年，8月28日第九頁，共三十七頁，2022年，8月28日二、工件加工表面相關(guān)鏈接：工件上的三種表面第十頁，共三十七頁，2022年，8月28日三、切削用量三要素切削速度：(vc)

進給量：(f)背吃刀量：(ap)“工件上已加工表面和待加工表面之間的垂直距離”。對于外圓車削：“切削刃選定點相對于工件主運動的瞬時速度”。通常以最大線速度為準。主運動是旋轉(zhuǎn)運動時：主運動是直線運動時：“工件或刀具每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時，兩者沿進給方向的相對位移”。f(mm/r),vf

(mm/s),fz(mm/z)切削速度進給量背吃刀量第十一頁，共三十七頁，2022年，8月28日第二節(jié)刀具的幾何角度和結(jié)構(gòu)一、刀具切削部分的結(jié)構(gòu)要素車刀切削部分的組成第十二頁，共三十七頁，2022年，8月28日第二節(jié)刀具的幾何角度和結(jié)構(gòu)歸結(jié)起來：“三面兩刃一尖”前刀面Ar主后刀面Aα副后刀面Aα’交線交線主切削刃s副切削刃s’刀尖連接部分一、刀具切削部分的結(jié)構(gòu)要素第十三頁，共三十七頁，2022年，8月28日參考系：

工作（切削）角度參考系：它是度量刀具切削時實際幾何角度的基準，由它度量的刀具角度稱為刀具工作（切削）角度。標注角度參考系：它是刀具在設(shè)計時計算、繪圖制造、刃磨、測量時的基準，由它確定的刀具角度稱為刀具的標注角度。二、刀具標注角度參考系標注角度參考系的兩個假設(shè)：

假設(shè)運動條件：不考慮進給運動；假設(shè)安裝條件：車刀刀尖與工件中心等高；刀桿中心線與進給方向垂直；刀具的安裝面與基面Pr平行；第十四頁，共三十七頁，2022年，8月28日正交平面參考系：基面Pr：“通過主切削刃上選定點垂直于主運動方向的平面”輔助平面第十五頁，共三十七頁，2022年，8月28日正交平面參考系：切削平面Ps：“通過主切削刃上選定點，與切削刃相切并垂直于基面的平面”。第十六頁，共三十七頁，2022年，8月28日正交平面參考系：正交平面（主剖面）Po：“通過主切削刃上選定點，并同時垂直于基面和切削平面的平面”。第十七頁，共三十七頁，2022年，8月28日法平面參考系：法平面Pn:“通過主切削刃上選定點，并垂直于切削刃的平面”。第十八頁，共三十七頁，2022年，8月28日假定工作平面、背平面參考系：假定工作平面（進給剖面）Pf：“通過主切削刃上選定點，平行于進給方向并垂直于基面的平面”第十九頁，共三十七頁，2022年，8月28日假定工作平面、背平面參考系：背平面（切深剖面）Pp:“通過主切削刃上選定點，同時垂直于基面和假定工作平面的平面”。第二十頁，共三十七頁，2022年，8月28日三、刀具的標注角度在基面內(nèi)測量的角度：主偏角：“主切削刃在基面上的投影與進給方向的夾角”。副偏角：“副切削刃在基面上的投影與進給方向的夾角”。刀尖角：“主切削刃與副切削刃之間的夾角”。εr=180o-(Кr+Кr’)車刀的主要幾何角度2第二十一頁，共三十七頁，2022年，8月28日三、刀具的標注角度在正交平面內(nèi)測量的角度后角：αo“后刀面與切削平面的夾角”前角：γo“前刀面與基面之間的夾角”。車刀的主要幾何角度1第二十二頁，共三十七頁，2022年，8月28日三、刀具的標注角度第二十三頁，共三十七頁，2022年，8月28日在切削平面內(nèi)：刃傾角：λS“主切削刃與基面之間的夾角”車刀的主要幾何角度3第二十四頁，共三十七頁，2022年，8月28日四、刀具的工作角度第二十五頁，共三十七頁，2022年，8月28日四、刀具的工作角度第二十六頁，共三十七頁，2022年，8月28日刀具安裝高低對工作角度的影響：四、刀具的工作角度第二十七頁，共三十七頁，2022年，8月28日四、刀具的工作角度第二十八頁，共三十七頁，2022年，8月28日刀具安裝偏斜對工作角度的影響：四、刀具的工作角度第二十九頁，共三十七頁，2022年，8月28日第三節(jié)切削層參數(shù)一、切削層：“刀具沿進給方向移動一個進給量f，由刀具正在切削著的金屬層”。切削層的大小和形狀直接影響：刀具切削部分承受的載荷大??；決定了切屑的尺寸和形狀；第三十頁，共三十七頁，2022年，8月28日二、切削層的參數(shù)切削厚度：hD“垂直于過渡表面度量的切削層尺寸”hD=f?sinКr(mm)切削寬度：bD“沿著過渡表面度量的切削層尺寸”bD=ap/sinКr(mm)切削面積：ADAD=hD?bD

(mm2)對于外圓車削：AD=f?ap

(mm2)

第三十一頁，共三十七頁，2022年，8月28日三、殘留面積：第三十二頁，共三十七頁，2022年，8月28日第四節(jié)刀具材料一、刀具材料應(yīng)具備的基本性能：高的硬度與耐磨性：必須高于工件硬度，通常應(yīng)62HRC以上，硬度高，耐磨性好；足夠的強度和韌性：強度高，韌性好，但硬度低，耐磨性差；較高的耐熱性和化學穩(wěn)定性；良好的熱物理性能和耐熱沖擊性能；良好的工藝性；良好的經(jīng)濟性。第三十三頁，共三十七頁，2022年，8月28日二、常用刀具材料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、陶瓷以及超硬材料等。機械制造中應(yīng)用最廣的刀具材料有高速鋼和硬質(zhì)合金。高速鋼是加入了鎢（W）、鉬（Mo）、鉻（Cr）、釩（V）等合金元素的高合金工具鋼。硬質(zhì)合金是用高硬度、高熔點的金屬碳化物微米數(shù)量級的粉末和金屬黏結(jié)劑高壓成形經(jīng)高溫燒結(jié)而成的粉末冶金材料。碳素工具鋼和合金工具鋼耐熱性差。用于制造簡單手工工具。第三十四頁，共三十七頁，2022年，8月28日二、常用刀具材料高速鋼（1900年首次使用）基本性能：硬度：62~65HRC耐熱性：500~600℃切削速度：V<30m/min工藝性好，適用于制造復(fù)雜刀具。常用牌號：W18Cr4VW6MO5Cr4V2分類：按成份、性能、制造工藝分類。第三十五頁，共三十七頁，2022年，8月28日二、常用刀具材料硬質(zhì)合金：硬質(zhì)相和粘結(jié)相構(gòu)成

基本性能：硬度：74~82HRC耐熱性：800~1000℃切削速度：V=100~300m/min工藝性差，不適用于制造整體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜刀具。典型牌號：鎢鈷類YG（K類）鎢鈷鈦類YT（P類）通用類YW（M類）成分：WC+Co其強度、韌性較好，可加工鑄鐵等脆性材料不易崩刃；導熱性能好可加工不銹鋼、鈦合金等導熱性差的材料；刃磨性好可加工有色金屬等韌性好的材料。常用牌號：YG3(K01)、YG6(K20)、YG8(K40)等精加工粗加工成分：WC+TiC+Co硬度、耐磨性好且耐熱性好可加工鋼材等塑性材料；因含Ti不能加工含Ti工件。常用牌號：YT5(P30)、YT15(P20)、YT30(P10)等粗加工精加工成分：WC+TiC+TaC(NbC)+Co既可用于加工短切屑的鑄鐵，也可用于加工長切屑的鋼材。常用牌號：YW1(M10)、YW2(M20)、YW3(M30)等精加工粗加工第三十六頁，共三十七頁，2022年，8月28日三、超硬刀具材料

陶瓷金剛石立方氮化硼（CBN）“Al2O3或Si3N4添加不同的金屬元素(Ni、Co、Mo、W)或金屬炭化物(TiC、WC)，采用熱壓和燒結(jié)的方法獲得”。特點：硬度高、耐磨性好。91~95HRA耐熱性高。1200℃切削速度高達100~400m/min抗彎強度、沖擊韌性較差。主要用于冷硬鑄鐵、高硬鋼等精加工和半精加工。“高溫下借助合金觸媒的作用，由石墨轉(zhuǎn)化而成”。