单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,机械制造工程学,Machine Manufacturing Engineering,机 械 制 造 工 程 学,2024年10月9日,第一章 金属切削加工的基础知识,第一节 切削运动和切削要素,第二节 刀具的几何角度和结构,第三节 切削层参数与切削方式,第四节 刀具材料,第一节 切削运动和切削要素,一、零件的种类及组成,第一节 切削运动和切削要素,一、零件的种类及组成,平面,第一节 切削运动和切削要素,一、零件的种类及组成,圆柱面,第一节 切削运动和切削要素,一、零件的种类及组成,完成切削加工必须具备的两个条件：,切削刀具与工件之间必须有一定的相对运动,机床提供；,切削刃有一定的形状,刀具保证二、切削运动分析,切削运动,直线运动,旋转运动,简单成形运动,直线运动,旋转运动,复合成形运动,主运动：直接切除工件上,的切削层,，使之变为切屑，以形成工件新表面的运动通常用切削速度,Vc(m/s,、,m/min),表示特点：速度高、功耗大、只能有一个进给运动：不断地把切削层投入切削的运动通常用,V,f,、,f,或,fz,表示，,单位分别为,mm/s,、,mm/r,、,mm/z,。
特点：速度低、功耗小、可以是断续运动、也可有多个合成切削运动：主运动和进给运动合成的运动用,Ve,表示二、切削运动分析,二、切削运动分析,三、切削用量三要素,切削速度,：,(,Vc),进给量：,(f),背吃刀量：,(a,p,),“,切削刃选定点相对与工件主运动的瞬时速度”通常以最大线速度为准主运动是旋转运动时：,主运动是直线运动时：,三、切削用量三要素,切削速度,切削速度,：,(,Vc),进给量：,(f),背吃刀量：,(a,p,),“,工件或刀具每转一转时，两者沿进给方向的相对位移”v,f,(mm/s),f(mm/r),fz(mm/z),三、切削用量三要素,进给量,切削速度,：,(,Vc),进给量：,(f),背吃刀量：,(a,p,),“,工件上已加工表面和待加工表面之间的垂直距离”对于外圆车削：,三、切削用量三要素,背吃刀量,第二节 刀具的几何角度和结构,一、刀具切削部分的结构要素,归结起来：“三面两刃一尖”,前刀面,A,r,后刀面,A,副后刀面,A,交线,交线,主切削刃,s,副切削刃,s,刀尖,连接部分,第二节 刀具的几何角度和结构,二、刀具标注角度参考系,前提条件：,不考虑进给运动；,车刀刀尖与工件中心等高；,刀杆中心线与进给方向垂直；,刀具的安装面与基面,Pr,平行。
归纳为假定工作条件：,假定运动条件和假定安装条件刀具标注角度参考系是用于设计、制造、刃磨和测量刀具几何角度的参考系正交平面参考系：,基面,P,r,：,“通过主切削刃上选定点垂直于主运动方向的平面”,切削平面,P,s,：,“通过主切削刃上选定点，与切削刃相切并垂直于基面的平面”正交平面参考系：,正交平面（主剖面）,P,o,：,“通过主切削刃上选定点，并同时垂直于基面和切削平面的平面”正交平面参考系：,法平面参考系：,法平面,P,n,:,“,通过主切削刃上选定点，并垂直于切削刃的平面”假定工作平面（进给剖面）,P,f,：,“通过主切削刃上选定点，平行于进给方向并垂直于基面的平面”,假定工作平面、背平面参考系：,假定工作平面、背平面参考系：,背平面（切深剖面）,P,p,:,“,通过主切削刃上选定点，同时垂直于基面和假定工作平面的平面”在基面内测量的角度：,主偏角：,“主切削刃在基面上的投影与进给方向的夹角”三、刀具的标注角度,在基面内测量的角度：,副偏角：,“副切削刃在基面上的投影与进给相反方向的夹角”三、刀具的标注角度,在基面内测量的角度：,刀尖角：,“主切削刃与副切削刃之间的夹角”r,=180,-(,r,+,r,),三、刀具的标注角度,三、刀具的标注角度,在正交平面内测量的角度：,在正交平面内：,前角：,o,“,前刀面与基面之间的夹角”。
后角：,o,“,后刀面与切削平面的夹角”,三、刀具的标注角度,在切削平面内：,刃倾角：,S,“,主切削刃与基面之间的夹角,”,四、刀具的工作角度,四、刀具的工作角度,第三节 切削层参数与切削方式,一、切削层,参数,“,刀具沿进给方向移动一个进给量,f,，由一个刀齿正在切削着的金属层,”,切削层的大小和形状直接影响：,刀具切削部分承受的载荷大小；,决定了切屑的尺寸和形状第三节 切削层参数与切削方式,切削层截面尺寸称为切削层参数切削层参数通常在垂直于主运动方向的基面内测量第三节 切削层参数与切削方式,第三节 切削层参数与切削方式,二、切削方式,1.,正切屑和倒切屑,正切屑：,特征是,h,D,b,D,倒,切屑：,特征是,h,D,b,D,对等屑：,特征是,h,D,b,D,第三节 切削层参数与切削方式,2.,正切削和斜切削,正切削（直角切削）：,切削刃垂直于合成切削速度方向的切削方式斜切削（斜角切削）：,切削刃不垂直于合成切削速度方向的切削方式第四节 刀具材料,一、刀具材料应具备的基本性能：,高的硬度：必须高于工件硬度，通常应在,60HRC,以上；,足够的强度和韧性；,较高的耐磨性；,较高的耐热性；,良好的,导热性,和工艺性。
高速钢（,1900,年首次使用）,基本性能：,硬 度：,62,66HRC,耐 热 性：,500,600,切削速度：,V 30 m/min,工 艺 性：工艺性好，适用于制造复杂刀具常用牌号：,W18C,r,4V,W6M,o,5C,r,4V2,W6M,o,5C,r,4V2Al,普通高速钢,(,属钨系高速钢,),，国内使用最为普遍主要用于制造钻头、铰刀、铣刀、拉刀、丝锥、齿轮刀具等普通高速钢,(,属钨钼系高速钢,),碳化物分布的均匀性、韧性和高温塑性均胜过,W18Cr4V,，但可磨性不如,W18Cr4V,主要用于制造热轧钻头高性能高速钢,(,属铝高速钢,),是在,W6Mo5Cr4V2,的基础上加工,Al,增,C,形成的，具有良好的综合性能，价格低廉是我国独创的新型高速钢材料高速钢是加入了,W,、,Mo,、,Cr,、,V,等合金元素的一种合金工具钢二、常用刀具材料,二、常用刀具材料,硬质合金（,1930,年出现）,基本性能：,硬 度：,71,76HRC,耐 热 性：,800,1000,切削速度：,V=100,300 m/min,工 艺 性,：,工艺性差，不适用于制造整体结构的复杂刀具典型牌号：,K,类硬质合金（钨钴类,YG,）,P,类硬质合金（钨钛钴类,YT,）,M,类硬质合金（通用类,YW,）,成分：,WC+Co,多用于加工短切屑的金属或非金属，如：铸铁、青铜等。
用红色作标志常用牌号：,K01(YG3),、,K20(YG6),、,K30(YG8),等,精加工 粗加工,成分：,WC+TiC+Co,多用于加工长切屑的黑色金属，如：钢材等用蓝色作标志常用牌号：,P01(YT30),、,P10(YT15),、,P30(YT5),等,精加工 粗加工,成分：,WC+TiC+TaC(NbC)+Co,既可用于加工短切屑的铸铁，也可用于加工长切屑的钢材用黄色作标志常用牌号：,M10(YW1),、,M20(YW2),、,M30(YW3),等,精加工 粗加工,硬质合金是由金属碳化物粉末和金属粘结剂经粉末冶金方法制成硬质合金是当今最主要的刀具材料之一金属碳化物有：,WC,、,TiC,、,TaC,、,NbC,，为,1,4m,的粉末金属粘结剂有：,Co,、,Mo,、,Ni,陶瓷,人造聚晶金刚石（,PCD,）,立方氮化硼（,CBN,）,“,Al,2,O,3,或,Si,3,N,4,添加不同的金属元素,(Ni,、,Co,、,Mo,、,W),或金属炭化物,(TiC,、,WC),，采用热压和烧结的方法获得,”,特点：硬度高、耐磨性好，,91,95HRA,耐热性高，,1200,切削速度高达,100,400 m/min,。
抗弯强度、冲击韧性较差缺点：脆、易崩刃,主要用于,平稳车削,的冷硬铸铁、高硬钢等精加工和半精加工高温下借助合金触媒的作用，由石墨转化而成,”,特点：,硬度高、耐磨性极好10000HV,以上耐热性：,700,800,，不能在高温下切削,，,800,以上会石墨化,冲击韧性、抗弯强度低只有硬质合金的,1/4,与,Fe,的亲和力强，不能加工铁族材料适用于硬质合金、玻璃等高硬材料的精加工与金刚石相比：,硬度：,8000,9000HV,，,硬度仅次于金刚石,耐热性：,1300,1500,与,Fe,的亲和力小，能加工铁族材料主要适用于淬硬钢、耐磨铸铁、高温合金等高硬铁族材料的精加工或半精加工超硬刀具材料,二、常用刀具材料,涂层刀具材料,二、常用刀具材料,涂层刀具通过在刀具基体上涂覆金属化合物薄膜，以获得远高于基体的表面硬度和优良的切削性能常用的刀具基体材料主要有：高速钢、硬质合金、金属陶瓷、陶瓷等涂层材料：氮化钛,(TiN),、碳氮化钛,(TiCN),、氮化铝钛,(TiAlN),、碳氮化铝钛,(TiAlCN),等其中,TiAlN,在超高速切削中性能优异，其最高工作温度可达,900,，硬度可达,3400,3600HV,。
氮化钛,(TiN),碳氮化钛,(TiCN),氮化铝钛,(TiAlN),本 章 作 业,第一章,习 题：四,-7,五,-2,。