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1、,机械基础（初级）,国家职业资格培训教材编审委员会 编,李培根 主编,金属切削知识和常用刀具,第六章,第六章 金属切削知识和常用刀具,培训学习目标,了解金属切削过程中的一些现象；了解常用刀具材料的种类、性能、用途和牌号；了解刀具切削部分的几何参数及其对切削性能的影响；熟悉车刀、铣刀、钻头、铰刀及丝锥的种类、特点及用途。,第三节 刀具的几何参数及其对切削性 能的影响 一、刀具的几何参数 二、刀具几何参数对切削性能的影响 第四节 常用刀具 一、车刀 二、铣刀 三、钻头 四、铰刀 五、丝锥 复习思考题,目 录,第六章 金属切削知识和常用刀具,第一节 金属切削概述 一、切屑的形成 二、切屑收缩现象 三
2、、积屑瘤 四、已加工表面的冷硬现象 五、切削热对切削过程的影响 第二节 刀具的材料 一、刀具材料的基本要求 二、刀具材料的种类,第一节 金属切削概述,一、切屑的形成,切屑和已加工表面的形成过程，实质上是工件受到刀具挤压以后发生弹性变形和塑性变形，而使切削层与母体分离的过程。,图61 切屑的类型 a)带状切屑b)挤裂切屑 c)粒状切屑d)崩碎切屑,第一节 金属切削概述,二、切屑收缩现象,切屑长度L屑切削长度L 切屑厚度a屑背吃刀量ap 切屑宽度b屑切削宽度b 通常切屑宽度的变化不大，所以可以略去不计。 切屑变形的大小用收缩率“K”表示，即： K=L/L屑=a屑/a K的大小可以近似反映切削层的平
3、均变形程度。,图62 切屑的收缩,第一节 金属切削概述,三、积屑瘤,图63 滞流层,图64 积屑瘤,切削塑性材料时，切屑从前面流出，这时切屑底层受前面摩擦力的作用降低了流动速度，这层流速较慢的金属称为滞流层，如图63所示。 在高温高压的作用下，当摩擦力大于滞流层与切屑分子之间的结合力时，滞流层就粘结在刀具的前面上，堆积成一个瘤，这个瘤称为积屑瘤，如图64所示。,第一节 金属切削概述,四、已加工表面的冷硬现象,图65 已加工表面冷硬的情形,不同的金属有不同的冷硬性能，它们的硬度在切削过程中的增加也有所不同。被加工金属的塑性越高、硬度越低，冷硬的性能也越高。脆性金属(如铸铁)，冷硬性低。 冷硬是被
4、加工金属塑性变形的结果，变形越大，时间越长，冷硬层就越深。所以当切削速度增加时，切屑来不及变形，因而冷硬范围较小，硬度稍低。,第一节 金属切削概述,五、切削热对切削过程的影响,切削热主要是由三个变形区中，变形、摩擦而消耗的能量转变而来的，是切削过程中最重要的现象之一。 1对刀具使用寿命的影响 切削热直接影响到刀具的磨损和刀具的寿命，限制切削速度的提高，所以切削热对刀具来说是极为不利的。 2对工件的影响 切削热对工件的尺寸精度和表面质量也是不利的。 降低切削热的方法： 除了改善刀具的几何参数与适当降低切削速度和进给量以外，主要是采用切削液。使用切削液一方面可以起润滑作用，同时又能使切削热迅速地由
5、冷却液带走。,第二节 刀具的材料,一、刀具材料的基本要求,1高硬度 刀具切削部分材料的硬度必须高于工件材料的硬度。 2高耐磨性 刀具材料必须具有良好的抵抗磨损的能力。通常刀具材料的硬度越高，耐磨性越好。 3足够的强度和韧性 一般情况下，刀具材料硬度越高，强度和韧性就越低。 4高耐热性(又称热硬性) 它是评定刀具材料切削性能优劣的主要指标，一般用温度来表示。 5良好的工艺性 包括锻轧、焊接、切削加工、磨削加工和热处理特性等。 上述几项性能之间是相互矛盾的，对刀具材料应根据具体加工条件有选择地使用。同时还应考虑到刀具材料的经济性，应尽可能满足资源丰富、价格低廉的要求，否则便不能大量推广使用。,第二
6、节 刀具的材料,二、刀具材料的种类,1碳素工具钢和合金工具钢 2高速钢 3硬质合金 4非金属材料简介,(1)钨钴类硬质合金(YG) (2)钨钛钴类硬质合金(YT) (3)钨钛钽(铌)钴类硬质合金(YW) (4)碳化钛基类硬质合金(YN),(1)陶瓷 (2)人造金刚石 (3)立方氮化硼,(1)通用型高速钢 (2)高生产率高速钢,1)W18Cr4V是属钨系高速钢 2)W6Mo5Cr4V2是属钼系高速钢,第三节 刀具的几何参数及其对切削性能的影响,一、刀具的几何参数,1切削运动和形成的表面,图66 车削运动和工件上的表面,图67 车刀的组成,2车刀的组成 (1)三个刀面 (2)两个切削刃 (3)一个
7、刀尖 指主切削刃与副切削刃的连接处相当少的一部分切削刃。,面前面A 主后面A 副后面A,分主切削刃 副切削刃,第三节 刀具的几何参数及其对切削性能的影响,一、刀具的几何参数,图68 刀具静止参考系平面,3刀具静止参考系平面 (1)基面p (2)主(副)切削平面ps(ps) (3)正交平面po pr、ps和po构成正交平面坐标系，它是生产中最常用的一个坐标系，用以设计、计算和测量刀具的几何角度。 (4)法平面pn (5)假定工作平面pf (6)背平面pp,第三节 刀具的几何参数及其对切削性能的影响,一、刀具的几何参数,图69 刀具的静止 几何角度,4刀具的静止几何角度 (1)在基面内测量的角度
8、(2)在主切削刃正交平面内测量的角度 在副切削刃正交平面内 也有类似的角度： (3)在主切削平面内测量的角度 刃倾角s,1)主偏角kr 2)副偏角 3)刀尖角r,1)前角o 2)后角o 3)楔角o,图610 车刀前、后角正、负的规定,图611 刃倾角正、负的规定,1)副前角o 2)副后角o,(4)前角、后角、刃倾角正负的规定,第三节 刀具的几何参数及其对切削性能的影响,一、刀具的几何参数,5切削要素 (1)切削用量要素 1)切削速度vc 2)进给量f 3)背吃刀量ap (2)切削层要素 1)切削层公称横截面积AD 2)切削层公称宽度bD 3)切削层公称厚度hD,图612 切削层要素,6切削刃形
9、状,图614 过渡刃和修光刃形式,第三节 刀具的几何参数及其对切削性能的影响,一、刀具的几何参数,7切削刃区的剖面形式 (1)锋刃 (2)前面负倒棱型 1)正前角平面带倒棱型 2)正前角曲面带倒棱型 (3)消振棱 8前面形式 常见的前面形式有：卷屑槽、断屑槽等。选择合理的刀面形式及其参数对切屑的变形、卷曲和折断，对切削力、切削热、刀具磨损及寿命有着直接影响。,图615刃区剖面形式 a)锋刃b)正前角平面带倒棱型 c)正前角曲面带倒棱型d)消振棱,第三节 刀具的几何参数及其对切削性能的影响,二、刀具几何参数对切削性能的影响,1前角对切削性能的影响 2后角和副后角对切削性能的影响 3主偏角及副偏角
10、对切削性能的影响 4刃倾角对切削性能的影响,图616 负 刃倾角对刀尖 的保护作用,第四节 常 用 刀 具,一、车刀,图617车刀类型 1成形车刀2切断刀3左刃90偏刀4右刃90偏刀5外圆车刀 6宽刃精车刀7外螺纹车刀8端面车刀9内螺纹车刀10内槽车刀 11通孔车刀12不通孔车刀,1外圆车刀 2端面车刀 3切断车刀 4内孔车刀 5成形车刀,第四节 常 用 刀 具,二、铣刀,图621 铣刀的类型及用途 a)圆柱形铣刀b)、c)面铣刀d)键槽铣刀e)立铣刀f)模具铣刀 g)半圆键铣刀h)交错齿三面刃铣刀i)双角铣刀j)成形铣刀k)锯片铣刀,1铣刀的特点 2铣刀的类型 (1)按铣刀切削部分的材料分类
11、 1)高速钢铣刀 2)硬质合金铣刀 (2)按铣刀用途分类 1)加工平面用的铣刀 2)加工沟槽和台阶面用的铣刀 3)加工成形表面用的铣刀 4)切断用的铣刀 5)加工特种沟槽用的铣刀 (3)按铣刀切削部分的材料分类 1)尖齿铣刀 2)铲齿铣刀 (4)按铣刀结构分类 1)整体铣刀 2)镶齿铣刀,第四节 常 用 刀 具,三、钻头,1钻头的种类 2麻花钻的结构及几何参数 (1)标准麻花钻的组成,图625 麻花钻基面与切削平面,图624 麻花钻的组成,第四节 常 用 刀 具,三、钻头,(2)麻花钻的几何参数 1)螺旋角 2)顶角(锋角),图626 麻花钻的螺旋角和顶角,3)主偏角 4)前角o 5)后角f,
12、图627 钻头主偏角、刃倾角、前角和后角,第四节 常 用 刀 具,三、钻头,6)横刃角度 横刃斜角 横刃前角,图6-28 钻头的后角,图6-29 横刃角度,第四节 常 用 刀 具,五、丝锥,图630 铰刀的种类 a)直柄手用铰刀b)可调节手用铰刀 c)直柄机用铰刀d)锥柄机用铰刀 e)套式机用铰刀f)硬质合金机用铰刀,1铰刀的种类及应用 2铰刀的结构组成,图631 铰刀的结构,第四节 常 用 刀 具,一、车刀,1丝锥的种类及应用 (1)手用丝锥 (2)机用丝锥 (3)螺母丝锥 (4)内容屑丝锥 (5)锥形螺纹丝锥 (6)挤压丝锥 (7)拉削丝锥,图633 丝锥 a)手用、机用丝锥b)螺母丝锥c
13、)内容屑丝锥,第四节 常 用 刀 具,一、车刀,2丝锥的结构组成 1)切削部分一般作成圆锥形 2)丝锥的校准部分具有完整的齿， 3)槽数与丝锥类型、直径、被加工材料及加工要求有关 4)丝锥的前角p和后角p均在端剖面中标注和测量 5)普通丝锥做成直槽,图637 丝锥的结构及几何参数 a)丝锥的结构b)丝锥切削部分工作情况,1常见的切屑类型有哪四类? 2金属切屑的收缩现象指什么?它与哪些因素有关? 3什么叫积屑瘤? 4已加工表面的冷硬现象是如何形成的?有何危害?它与哪些因素 有关? 5切削热对刀具和工件材料各有哪些影响?试作简单分析。 6刀具切削部分的材料必须具备哪些基本要求? 7高速钢的特点是什
14、么?怎样分类? 8硬质合金的特点是什么?常用硬质合金可分为几类? 9普通外圆车刀的切削部分由哪些刃、面组成? 10普通外圆车刀有哪几个基本角度?试画出图，并在图上标注出 车刀角度。,复习思考题,第六章 金属切削知识和常用刀具,11按图639所示，作出车刀车孔时的主运动方向，进给运动方向和主偏角、副偏角的位置。 12试述前角、后角、主偏角及 刃倾角的功用。 13试述铣削特点及加工范围。 14试写出图640所示中标准 麻花钻的各部分名称。 15简述铰刀的齿数对切削加工 的影响与刀齿分布的形式。 16试述丝锥的种类。,复习思考题,图6-39 车刀车孔,图640标准麻花钻各部分名称 1_2 _ 3 _ 4 _ 5 _ 6 _ 7 _ ,第六章 金属切削知识和常用刀具,
