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1、第二章 制造工艺装备,全书重点 内容： 金属切削刀具 机床 机床夹具,2-1 金属切削刀具,一.金属切削加工的基本概念 切削运动与切削用量 为了切除多余的金属，刀具和工件之间必须有相对运动，即切削运动。切削运动可分为主运动和进给运动。 切削用量 是指切削速度Vc，进给量f(或进给速度Vf)和背吃刀量ap三者的总称。,切削运动：主运动-工件与刀具产生相对运动以进行切削的最基本运动；进给运动-使切削层不断投入切削以逐渐切出整个表面的运动。 工件表面：待加工表面；已加工表面；过度表面,外圆车削的切削运动与加工表面,平面刨削的切削运动与加工表面,外圆磨削,内圆与平面磨削,镗削,齿面加工,切削用量（切削
2、三要素）,切削速度vc=Pidn/1000 进给量f或进给速度vf 背吃刀量ap=(dw-dm)/2,切削层参数 切削层指刀具在切削部分的一个单一（单位）动作所切除的工件材料层。,公称厚度hD 公称宽度bD 公称横截面积 AD=hDbD=fap,沿过渡表面所测量的切削尺寸,二. 金属切削刀具的基本概念,切削部分组成（车刀） 前刀面 主后刀面 副后刀面 主切削刃 副切削刃 刀尖,其它各类刀具可看作为车刀的演变和组合。,(a)刨刀 (b)钻头 (c)铣刀,刀具切削部分的几何角度,刀具标注角度参考系 基面Pr 切削平面Ps 正交平面Po 以上为正交平面参考系,刀具标注角度,前角 后角 主偏角 刃倾角
3、 刃倾角,刀具标注角度,刃倾角正负的规定,作业与思考题为 课后2-1和2-5题,刀具的工作角度（实际角度）,横向进给的影响,刀具的工作角度（实际角度）,横向进给的影响,轴(纵)向进给的影响,轴向进给的影响,刀具安装高度的影响,刀具安装高度的影响,刀杆中心线偏斜的影响,三.刀具材料,问题1：刀具材料有那些？刀具材料的性能与特点？ 问题2：普通高速钢有什么特点?常用的牌号有哪些?主要用来制造哪些刀具? 问题3：什么是硬质合金?常用的牌号有哪几大类?一般如何选用?,三.刀具材料 刀具切削性能的好坏取决于构成刀具切削部分的材料、几何形状和结构尺寸。,高的硬度 ：比工件高，HRC60 高的耐磨性：耐用度
4、 足够的强度和韧性：不崩刃，不断 高的耐热性（热稳定性）：高温时可以加工 良好的热物理性能和耐热冲击性能 良好的工艺性能：刀具制造成本低,常用刀具材料,刀具材料有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石、立方炭化硼等 高速钢表2-1 含有较多钨、钼、铬、钒等元素的高合金工具钢 较高的硬度（热处理硬度达HRC6267）和耐热性（切削温度可达550600） 切速比碳素工具钢和合金工具钢高13倍（因此而得名），刀具耐用度高1040倍，甚至更多 可以加工从有色金属到高温合金的范围广泛的材料 制造工艺简单，能锻造，容易磨出锋利的刀刃 在复杂刀具（钻头、丝锥、成形刀具、拉刀、齿轮刀具等）的制
5、造中占有重要地位。 用途分：通用型高速钢和高性能高速钢 制造工艺分：熔炼高速钢和粉末冶金高速钢,硬质合金,用高耐热性和高耐磨性的金属碳化物（碳化钨，碳化钛，碳化钽，碳化铌等）与金属粘结剂（钴，镍，钼等）在高温下烧结而成的粉末冶金制品。 硬度：HRA89-93，能耐850-1000C的高温，良好的耐磨性，切速可达100-300m/min，可加工包括淬硬钢在内的多种材料， 广泛应用 硬质合金的抗弯强度低，冲击韧性差，不锋利，较难加工，不易做成形状复杂的整体刀具 常用的硬质合金有钨钴类（YG类），钨钛钴类（YT类）和通用硬质合金（YW类）3类,涂层刀具和其它刀具材料,涂层刀具：耐磨性高的难熔金属化合
6、物 耐用度至少可提高13倍（硬质合金刀片），或210倍（高速钢）。加工材料的硬度愈高，效果愈好。陶瓷材料：以氧化铝为主要成分，经压制而成 在1200C时可保持HRA80的硬度，脆 人造金刚石：在高温高压下由石墨转化而成 极高的硬度（显微硬度可达HV10000）和耐磨性，摩擦系数小，切削刃非常锋利。很高的加工表面质量 热稳定性较差（不得超过700800），与铁元素的化学亲和力很强，不宜加工钢铁件。加工硬质合金 立方氮化硼：由六方氮化硼在高温高压下转变而成 硬度热稳定性很高（可达13001400C） 最大的优点：在高温（12001300C）时也不易与铁族金属起反应。,刀具角度的选择,1.选择前角g
7、0 2.选择后角o 3.选择主偏角r和副偏角r 4.选择刃倾角ls应当指出，刀具各角度之间是相互联系，相互影响的，孤立地选择某一角度并不能得到所希望的合理值。,选择前角g0,影响： 切削的难易程度-很大。 前角，使刀刃变得锋利，使切削更轻快，切屑变形，切削力和切削功率 前角，刀刃和刀尖强度 ，散热体积 ，影响刀具寿命。对表面粗糙度，排、断屑等有一定的影响。主要取决于：工件材料、刀具材料、加工要求 工件强度、硬度较低时，取较大的前角，反之取较小的前角；加工塑性材料（如钢）选较大的前角，脆性材料（如铸铁）选较小的前角。刀具材料韧性好（如高速钢），前角可选得大些，反之（如硬质合金）则前角应选得小一些
8、。粗加工时，特别是断续切削时，应选用较小的前角，精加工时应选用较大前角。硬质合金车刀的前角0在520范围内选，高速钢刀具的前角应比硬质合金刀具大510，而陶瓷刀具的前角一般取515。,选择后角,影响： 加工表面的质量。主要取决于：工件材料、切削厚度和工艺系统的刚性有关刀具材料、加工要求 后角的主要功用是减小后刀面与工件的摩擦和后刀面的磨损，其大小对刀具耐用度和加工表面质量都有很大影响。 切削厚度越大，刀具后角；工件材料越软、塑性越大，后角越大；工艺系统刚性较差时，应适当减小后角；刀具尺寸精度要求较高的刀具，后角宜取小值。 车削一般钢和铸铁时，车刀后角常选用46。,选择主偏角和副偏角,影响： 刀
9、具的耐用度、工艺系统的变形和振动。 减小主偏角和副偏角，刀具耐用度，加工表面的粗糙度。 主偏角和副偏角还会影响各切削分力的大小和比例。如车削外圆时，主偏角，背向力Fp明显，进给力Ff增大，工艺系统的弹性变形和振动。在工艺系统刚性较好时，主偏角宜取较小值，如3045；当工艺系统刚性较差或强力切削时，一般取6075；车削细长轴时，取9093，以减小背向力Fp。 副偏角的大小主要根据表面粗糙度的要求选取，一般为515，粗加工时取大值，精加工时取小值。,选择刃倾角,刃倾角入主要影响刀头的强度和切屑流动的方向。在加工一般钢料和铸铁时，无冲击的粗车取0-5，精车取05；有冲击负荷时，取-5-15 ；当冲击特别大时，取-30-45。切削高强度钢、冷硬钢时，为提高刀头强度，可取-30-10。,作业与思考题,2-6 刀具的工作角度和标注角度有什么区别?影响刀具工作角度的主要因素有哪些?试举例说明。 2-9 刀具的前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角各有何作用?如何选用合理的刀具切削角度?,
