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1、第三节第三节选择合理的切削条件选择合理的切削条件刀具材料刀具几何参数切削用量切削液一、工件材料的切削加工性一、工件材料的切削加工性1.切削加工性的概念和衡量指标切削加工性的概念和衡量指标 切削加工性是指工件材料被切削加工的难切削加工性是指工件材料被切削加工的难易程度。易程度。一、工件材料的切削加工性一、工件材料的切削加工性1.切削加工性的概念和衡量指标切削加工性的概念和衡量指标标准一标准一用刀具寿命来衡量用刀具寿命来衡量在在相相同同的的切切削削条条件件下下，使使用用同同一一型型号号（最最好好是是同同一一把把）刀刀具具，在在同同一一磨磨钝钝标标准准（例例如如VBVB=0.3mm=0.3mm）下下
2、，切切削削两两种种不不同同的的工工件件材材料料，刀刀具具寿寿命命高高的的比比寿寿命命低低的的切切削削加加工工性性好。好。一、工件材料的切削加工性一、工件材料的切削加工性1.切削加工性的概念和衡量指标切削加工性的概念和衡量指标标准二标准二用切削速度来衡量用切削速度来衡量在在刀刀具具寿寿命命相相同同的的条条件件下下，允允许许切切削削速速度度高的工件材料，其切削加工性能好。高的工件材料，其切削加工性能好。一、工件材料的切削加工性一、工件材料的切削加工性标准二标准二用切削速度来衡量用切削速度来衡量为为统统一一标标准准起起见见，取取正正火火状状态态下下的的4545钢钢作作基基准准材材料料，刀刀具具寿寿命
3、命为为6060minmin，这这时时的的切切削削速速度度为为基基准准（写写作作 ( (vcvc60)j 60)j ），而而将将其其它它材材料料的的(vcvc60)60)与其相比，这个比值与其相比，这个比值KrKr称为相对加工性称为相对加工性：请看表请看表3-6一、工件材料的切削加工性一、工件材料的切削加工性标准三标准三用已加工表面的表面质量来衡量用已加工表面的表面质量来衡量 精加工时，常以已加工表面质量作为衡量精加工时，常以已加工表面质量作为衡量切削加工性的指标，容易获得良好已加工表切削加工性的指标，容易获得良好已加工表面质量的，其加工性就好，反之就差。面质量的，其加工性就好，反之就差。一一、
4、工件材料的切削加工性能工件材料的切削加工性能2.工件材料的物理力学性能对切削加工工件材料的物理力学性能对切削加工性的影响性的影响2.工件材料的物理力学性能对切削加工性的影响工件材料的物理力学性能对切削加工性的影响（1 1）硬度和强度）硬度和强度（2 2）塑性和韧性）塑性和韧性（3 3）导热系数）导热系数（4 4）其它物理力学性能：如线性膨胀系数其它物理力学性能：如线性膨胀系数 3.3.改善改善切削加工性的途径切削加工性的途径（1 1）热处理方法热处理方法（2 2）调整材料的化学成分调整材料的化学成分 二、刀具材料二、刀具材料1.1.对刀具材料的要求对刀具材料的要求(1)(1)高的硬度和耐磨性；
5、高的硬度和耐磨性；(2)(2)足够的强度和韧性；足够的强度和韧性；(3)(3)高的耐热性（指高温下保持硬度、耐高的耐热性（指高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的性能磨性、强度和韧性的性能(4)(4)良好的冷加工工艺性、热加工（热处良好的冷加工工艺性、热加工（热处理、表面处理、锻造、铸造等）工艺性；理、表面处理、锻造、铸造等）工艺性；(5)(5)经济性。经济性。 二、刀具材料二、刀具材料常用的刀具材料有：常用的刀具材料有：碳素工具钢碳素工具钢切削金属的性能较差，切削刃切削金属的性能较差，切削刃合金工具钢合金工具钢锋利，可加工木材、橡胶、塑料。锋利，可加工木材、橡胶、塑料。高速钢高速钢生产中用的最
6、多、生产中用的最多、硬质合金硬质合金最广。最广。陶瓷陶瓷强度低、脆性大，成本高，强度低、脆性大，成本高，金刚石金刚石仅用于某些有限的场合。仅用于某些有限的场合。立方氮化硼立方氮化硼 二、刀具材料二、刀具材料2.2.高速钢高速钢 高速钢是一种高速钢是一种合金工具钢合金工具钢，具有一定，具有一定的硬度（的硬度（63 63 HRC HRC 70 HRC70 HRC）和耐磨性，和耐磨性，有较高的耐热性，在切削温度高达有较高的耐热性，在切削温度高达500500600600时尚能切削。时尚能切削。 2.2.高速钢高速钢 高高速速钢钢是是强强度度和和韧韧性性最最好好的的刀刀具具材材料料，适适于于加加工工从从
7、有有色色金金属属到到高高温温合合金金的的范范围围广广泛泛的的金金属材料。属材料。2.2.高速钢高速钢高高速速钢钢的的冷冷加加工工工工艺艺性性特特别别好好，在在热热处处理理前前，高高速速钢钢可可以以象象一一般般中中碳碳钢钢一一样样的的进进行行各各种种加加工工；热热处处理理后后，高高速速钢钢刀刀具具可可以以磨磨出出锋锋利的切削刃。利的切削刃。2.2.高速钢高速钢正正是是由由于于高高速速钢钢具具有有足足够够的的强强度度、硬硬度度、耐耐热热性性和和耐耐磨磨性性，具具有有特特别别好好的的冷冷加加工工工工艺艺性性、磨磨削削加加工工工工艺艺性性和和较较好好的的热热加加工工工工艺艺性性，所所以以，在在钻钻头头
8、、丝丝锥锥、拉拉刀刀、齿齿轮轮刀刀具具、成成形形刀刀具具等等复复杂杂刀刀具具制制造造中中，高高速速钢钢仍仍占占主主导导地地位。位。2.2.高速钢高速钢请看：请看： P107 P107 表表3-73-7（1 1）通用高速钢：）通用高速钢：典型牌号：典型牌号：W18Cr4VW6Mo5Cr4V22.2.高速钢高速钢（2 2）高性能高速钢：）高性能高速钢： 高高性性能能高高速速钢钢是是在在通通用用高高速速钢钢的的成成分分中中，增增加加碳碳含含量量形形成成高高碳碳高高速速钢钢、增增加加碳碳化化钒钒含含量量形形成成高高钒钒高高速速钢钢、或或者者添添加加钴钴、铝铝等等元元素素形形成成钴钴高高速速钢钢、铝铝高
9、高速速钢钢，目目的的是是为为了了提提高高高高速速钢钢的的耐热性和耐磨性耐热性和耐磨性。2.2.高速钢高速钢（1 1）通用高速钢：）通用高速钢：典型牌号：典型牌号：W18Cr4V和和W6Mo5Cr4V2（2 2）高性能高速钢：）高性能高速钢：（3 3）粉末冶金高速钢：）粉末冶金高速钢： 2.2.高速钢高速钢（1 1）通用高速钢：）通用高速钢：典型牌号：典型牌号：W18Cr4V和和W6Mo5Cr4V2（2 2）高性能高速钢：）高性能高速钢：（3 3）粉末冶金高速钢：）粉末冶金高速钢： （4 4）高速钢涂层：）高速钢涂层： 3.3.硬质合金硬质合金 硬硬质质合合金金是是由由高高硬硬度度的的难难熔熔金
10、金属属碳碳化化物物（如如WCWC、TiCTiC、TaCTaC、NbCNbC等等）和和金金属属粘粘结结剂剂（如如CoCo、NiNi等等）用用粉粉末末冶冶金金方方法法制制成成的的一种刀具材料。一种刀具材料。 3.3.硬质合金硬质合金硬硬质质合合金金的的硬硬度度、耐耐磨磨性性、耐耐热性都很高。热性都很高。常常用用硬硬质质合合金金的的硬硬度度为为89 89 HRA HRA 93 93 HRAHRA，比比高高速速钢钢（83 83 HRA HRA 86.6 86.6 HRAHRA）高高得得多多，在在80080010001000时时还还能能切切削削，所所以以硬硬质质合合金金的耐热性能比高速钢好。的耐热性能比
11、高速钢好。3.3.硬质合金硬质合金在在刀刀具具寿寿命命相相同同的的条条件件下下，硬硬质质合合金金的的切切削削速速度度比比高高速速钢钢的的可可提提高高2 21010倍倍，可可达达100100m/minm/min以上。以上。3.3.硬质合金硬质合金但但硬硬质质合合金金的的强强度度和和韧韧性性比比高高速速钢钢差差得得多多，使使用用时时要要注注意意，硬硬质质合合金金刀刀具具不不能能承承受受大大的的振振动动和和冲冲击击，也不能承受大的热冲击。也不能承受大的热冲击。 3.3.硬质合金硬质合金硬硬质质合合金金的的冷冷加加工工性性和和热热加加工工性性都很差都很差。硬硬质质合合金金由由于于具具有有高高硬硬度度、
12、高高耐耐热热性性和和高高耐耐磨磨性性，加加工工性性能能优优良良，而而且且生生产产成成本本较较低低，所所以以，使使用用极极其其广广泛泛。主主要要用用于于制制造造如如车车刀刀、刨刨刀刀、铣铣刀刀、深深孔孔钻钻、铰铰刀刀等等简简单单刀刀具。具。 3.3.硬质合金硬质合金请看书请看书P109表表3-8(1)钨钴类硬质合金：钨钴类硬质合金：钨钨钴钴类类硬硬质质合合金金的的国国标标代代号号是是YG，相当于相当于ISO标准的标准的K类。类。（Wc+Co）3.3.硬质合金硬质合金(1)钨钴类硬质合金：钨钴类硬质合金：YG类类具具有有较较高高的的抗抗弯弯强强度度和和韧韧性性，所所以以适适用用于于加加工工铸铸铁铁
13、，也也适适用用于于加加工工有有色色金金属属和和非非金金属属材材料料。此此外外，YG类类硬硬质质合合金金还还适适用用于于加加工工钛合金和不锈钢。钛合金和不锈钢。3.3.硬质合金硬质合金（2 2）钨钛钴类硬质合金：）钨钛钴类硬质合金： 钨钨钛钛钴钴类类硬硬质质合合金金的的代代号号为为YT，相当于相当于ISO标准的标准的P类。类。 （WCTiC+Co） YT类类硬硬质质合合金金适适用用于于在在中中高高切切削速度下加工钢料。削速度下加工钢料。3.3.硬质合金硬质合金(3)(3)钨钛钽（铌）钴类硬质合金：钨钛钽（铌）钴类硬质合金：钨钨钛钛钽钽（铌铌）钴钴类类硬硬质质合合金金的的代代号为号为YW，相当于相
14、当于ISO标准的标准的M类。类。（WCTiC+TaC(NbC)+Co）3.3.硬质合金硬质合金(3)(3)钨钛钽（铌）钴类硬质合金：钨钛钽（铌）钴类硬质合金：YW类类硬硬质质合合金金兼兼有有YG类类和和YT类类的的优优点点，具具有有硬硬度度高高、耐耐热热性性好好和和强强度度高高、韧韧性性好好的的特特点点，既既可可加加工工钢钢材材，也也可可加加工工铸铸铁铁和和有有色色金金属属，故被称为通用硬质合金。故被称为通用硬质合金。3.3.硬质合金硬质合金(3)(3)钨钛钽（铌）钴类硬质合金：钨钛钽（铌）钴类硬质合金：YW类类硬硬质质合合金金主主要要用用于于耐耐热热钢钢、高高锰锰钢钢、不不锈锈钢钢等等难难加
15、加工工材材料料。YW1适适用用于于精精加加工工，YW2适适用用于于粗粗加加工工。YW类类硬硬质质合合金金成成本本高高，使用受限。使用受限。3.3.硬质合金硬质合金(4)(4)碳化钛基硬质合金：碳化钛基硬质合金：碳碳化化钛钛基基硬硬质质合合金金的的国国标标代代号号为为YNYN，以以TiCTiC为为主主要要成成分分，以以NiNi、MoMo作为粘结剂。作为粘结剂。 3.3.硬质合金硬质合金(4)(4)碳化钛基硬质合金：碳化钛基硬质合金： TiCTiC基基硬硬质质合合金金的的特特点点是是硬硬度度更更高高。TiCTiC基基硬硬质质合合金金的的硬硬度度已已经经达达到到93 93 HRAHRA，接近陶瓷的水
16、平。接近陶瓷的水平。因因而而，TiCTiC基基硬硬质质合合金金的的刀刀具具寿寿命命比比WCWC基硬质合金高。基硬质合金高。3.3.硬质合金硬质合金(4)(4)碳化钛基硬质合金：碳化钛基硬质合金：TiCTiC基基硬硬质质合合金金可可加加工工钢钢，也也可可加加工工铸铸铁铁。但但是是，TiCTiC基基硬硬质质合合金金的的抗抗弯弯强强度度和和韧韧性性不不如如WCWC基基硬硬质质合合金金，因因此此不不适适于于重重载载荷荷切切削削及及断断续续切切削削，只适用于精加工。只适用于精加工。4.4.其他刀具材料其他刀具材料 (1) (1) 陶瓷陶瓷（2 2）金刚石）金刚石 （3 3）立方氮化硼）立方氮化硼三、刀具
17、几何参数的合理选择三、刀具几何参数的合理选择1.前角的选择前角的选择1）前角的功用）前角的功用2）合理前角的选择）合理前角的选择2.后角的选择后角的选择1）后角的功用）后角的功用2）后角的选择）后角的选择取决于切削厚度取决于切削厚度或进给量的大小或进给量的大小3.主偏角的选择主偏角的选择1）主偏角功用）主偏角功用2）主偏角的选择）主偏角的选择取决于工艺系统取决于工艺系统的刚度的大小的刚度的大小4.刃倾角的选择刃倾角的选择1）刃倾角功用）刃倾角功用控制切屑控制切屑流出的方向流出的方向影响刀头的强度影响刀头的强度影响刀刃的影响刀刃的锋利程度度锋利程度度影响轴向力和影响轴向力和径向力的大小径向力的大
18、小4.刃倾角的选择刃倾角的选择2）刃倾角的选择）刃倾角的选择第四节第四节磨削磨削磨削是一种精加工方法。尺寸精度可达IT5IT6。表面粗糙度能达到0.80.08.一、砂轮特性及其选择一、砂轮特性及其选择1.砂轮砂轮主要起切削作用主要起切削作用主要起粘接作用主要起粘接作用主要起容屑和冷却作用主要起容屑和冷却作用2.砂轮的特性砂轮的特性2.砂轮的特性砂轮的特性1）砂轮的磨料）砂轮的磨料磨磨料料氧化物氧化物碳化物碳化物超硬磨料超硬磨料棕刚玉棕刚玉白刚玉白刚玉络刚玉络刚玉黑色碳化硅黑色碳化硅绿色碳化硅绿色碳化硅碳化硼碳化硼人造金刚石人造金刚石立方氮化硼立方氮化硼磨削碳钢、合金钢、磨削碳钢、合金钢、通用高
19、速钢通用高速钢磨削硬铸铁、硬质磨削硬铸铁、硬质合金、非铁金属合金、非铁金属磨削硬脆材料、硬磨削硬脆材料、硬质合金、宝石、高质合金、宝石、高温合金温合金取决于工件材料的硬度取决于工件材料的硬度2.砂轮的特性砂轮的特性2）砂轮硬度）砂轮硬度由结合剂的强度和数量决定由结合剂的强度和数量决定工件材料软工件材料软硬砂轮硬砂轮工件材料硬工件材料硬软砂轮软砂轮选择原则：选择原则：2.砂轮的特性砂轮的特性3）磨料粒度）磨料粒度取决于加工表面的粗糙度取决于加工表面的粗糙度磨粒磨粒微粉微粉35m/s2.砂轮的特性砂轮的特性5）砂轮的组织）砂轮的组织取决于容屑空间取决于容屑空间选择原则：选择原则：一般选用中等组织号
20、的砂轮。一般选用中等组织号的砂轮。3.砂轮的型号、代号、标记和尺寸砂轮的型号、代号、标记和尺寸形状形状尺寸尺寸磨料磨料粒度号粒度号硬度硬度组织号组织号结合剂结合剂最高线速度最高线速度形状例：例：P3003075WA60L6V35外径厚度内径白刚玉粒度号硬度组织号结合剂最高线速度二、磨削运动及磨削用量二、磨削运动及磨削用量常用的磨削方法：常用的磨削方法：外圆磨削外圆磨削平面磨削平面磨削内圆磨削内圆磨削成型磨削成型磨削无心外圆磨削无心外圆磨削二、磨削运动及磨削用量二、磨削运动及磨削用量1.磨削的主运动磨削的主运动m/s2.工件的切向进给运动工件的切向进给运动VWm/s或m/min3.工件轴向进给运
21、动工件轴向进给运动famm/r或mm/st4.径向进给量径向进给量frmm三、磨削过程三、磨削过程1.砂轮工作表面的形貌特征砂轮工作表面的形貌特征1）磨粒在砂轮工作表面上是）磨粒在砂轮工作表面上是随机分布的；随机分布的；2）每一颗磨粒的形状和大小）每一颗磨粒的形状和大小都是不规则的。都是不规则的。三、磨削过程三、磨削过程1.砂轮工作表面的形貌特征砂轮工作表面的形貌特征三、磨削过程三、磨削过程2.磨屑的形成过程磨屑的形成过程2）多颗磨粒的切削过程）多颗磨粒的切削过程1）单颗磨粒的切削过程）单颗磨粒的切削过程滑擦滑擦刻划刻划切削切削3.磨削力和磨削功率磨削力和磨削功率1）磨削力的主要特征及磨削阶段）磨削力的主要特征及磨削阶段切向力切向力Fc径向力径向力Fp轴向力轴向力Fa磨削的三个阶段：磨削的三个阶段：光磨阶段：光磨阶段：稳磨阶段：稳磨阶段：初磨阶段：初磨阶段：3.磨削力和磨削功率磨削力和磨削功率2）磨削力和磨削功率的计算）磨削力和磨削功率的计算磨削力磨削力Fp磨削功率磨削功率Pm（N）（KW）单位砂轮宽度单位砂轮宽度的材料切除率的材料切除率3.磨削力和磨削功率磨削力和磨削功率3）砂轮的钝化和修整）砂轮的钝化和修整四、高效磨削方法简介四、高效磨削方法简介1.高速磨削高速磨削2.强力磨削强力磨削3.砂带磨削砂带磨削
