1、第二章 金屬切削加工的基礎知識,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構 第三節(jié) 切削層參數(shù) 第四節(jié) 刀具材料,第一節(jié) 切削運動和切削要素,一、零件的種類及組成,完成切削加工必須具備的兩個條件： 切削刀具與工件之間必須有一定的相對運動； 切削刃有一定的形狀；,二、切削運動分析,切削運動,直線運動,旋轉運動,二、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、

2、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。,三、切削用量三要素,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：,“切削刃選定點相對與工件主運動的瞬時速度”。通常以最大線速度為準。 主運動是旋轉運動時： 主運動是直線運動時：,“工件或刀具每轉一轉時，兩者沿進給方向的相對位移”。 f (mm/r), vf (mm/s), fz (mm/z),第二節(jié) 刀具的幾何角度和結構,一、刀具切削部分的結構要素,第二節(jié) 刀具的幾何角度和結構,歸結起來： “三面兩刃一尖”,前刀面Ar,后刀面

3、A,副后刀面A,交線,交線,主切削刃s,副切削刃s,刀尖,連接部分,一、刀具切削部分的結構要素,二、刀具標注角度參考系,前提條件： 不考慮進給運動； 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；,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”,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”。,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”。,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”。,假定工作

4、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”,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”。,三、刀具的標注角度,在基面內測量的角度：,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”。r=180-(r+r),三、刀具的標注角度,在正交平面內測量的角度,后角：o “后刀面與切削平面的夾角”,前角：o “前刀面與基面之間的夾角”。,三、刀具的標注角度,在

5、切削平面內：,刃傾角：S “主切削刃與基面之間的夾角”,四、刀具的工作角度,四、刀具的工作角度,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，由一個刀齒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小； 決定了切削的尺寸和形狀；,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=fsinr (mm),切削寬度：bD “沿著過渡表面度量的切削層尺寸” bD=ap/sinr (mm),切削面積：AD AD=hDbD (mm2) 對于外圓車削： AD=fap (mm2),三、殘留面積：,第四節(jié) 刀具材料,一、刀具材料應

6、具備的基本性能： 高的硬度；必須高于工件硬度，通常應60HRC以上。 足夠的強度和韌性； 較高的耐磨性； 較高的耐熱性； 良好的工藝性；,二、常用刀具材料,高速鋼（1900年首次使用）,基本性能： 硬度：6265HRC 耐熱性：500600 切削速度：V 30 m/min 工藝性好，適用于制造復雜刀具。,常用牌號： W18Cr4V W6MO5Cr4V2 W6MO5Cr4V2Al,二、常用刀具材料,硬質合金：,基本性能： 硬度：7482HRC 耐熱性：8001000 切削速度：V=100 300 m/min 工藝性差，不適用于制造整體結構的復雜刀具。,典型牌號： 鎢鈷類YG （K類） 鎢鈷鈦類Y

7、T （P類） 通用類YW （M類）,成分：WC+Co 多用于加工短切屑的金屬或非金屬，如：鑄鐵、青銅等。 常用牌號： YG3(K01)、YG6(K20)、YG8(K40)等 精加工 粗加工,成分：WC+TiC+Co 多用于加工長切屑的黑色金屬，如：鋼材等。 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,三、超硬刀具材料,陶瓷 人造聚晶金剛石（PCD） 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)，采用熱壓和燒結的方法獲得”。 特點：硬度高、耐磨性好。9195HRA 耐熱性高。1200 切削速度高達100400 m/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，由石墨轉化而成”。 特點： 硬度高、耐磨性極好。5000HV以上。 耐熱性：700800 ，不能在高溫下切削 沖擊韌性、抗彎強度低。只有硬質合金的1/4。 與Fe的親和