1、機械制造基礎(chǔ)教案煙臺職業(yè)學(xué)院模具教研室王建新一、項目1、傳動軸（零件圖紙及其機械加工工藝過程卡片見學(xué)生所作）；2、齒輪（零件圖紙及其機械加工工藝過程卡片見學(xué)生所作）；3、活塞（零件圖紙及其機械加工工藝過程卡片見學(xué)生所作）；4、曲軸（零件圖紙及其機械加工工藝過程卡片見學(xué)生所作）；5、圓盤（零件圖紙及其機械加工工藝過程卡片見學(xué)生所作）；6、鉆模板（零件圖紙及其機械加工工藝過程卡片見學(xué)生所作）；7、連桿（零件圖紙及其機械加工工藝過程卡片見學(xué)生所作）；8、箱體（零件圖紙及其機械加工工藝過程卡片見學(xué)生所作）。二、教學(xué)目的通過設(shè)計1個加工難度不同、加工特點不同的典型零件的工藝過程，學(xué)習(xí)機械加工工藝理論、典

2、型零件加工方法、產(chǎn)品的裝配工藝、金屬切削加工基本知識、機床夾具設(shè)計的方法，使學(xué)生具有編制工藝、設(shè)計簡單夾具的能力。培養(yǎng)學(xué)生獨立自主的能力、分析問題和解決問題的能力、計劃決策的能力以及查閱資料、質(zhì)量檢測、自主學(xué)習(xí)、團結(jié)協(xié)作等能力，使學(xué)生達到以下要求：1、較好地掌握機械加工工藝的基本理論知識。如工藝規(guī)程設(shè)計，尺寸鏈理論及其在加工和裝配中的應(yīng)用，機械加工精度和表面質(zhì)量的理論基礎(chǔ)以及工藝過程生產(chǎn)率和經(jīng)濟性分析。2、了解金屬切削加工基本知識，會選擇切削用量和刀具幾何角度；3、比較熟悉機床夾具設(shè)計的理論，了解幾種機床專用夾具及其設(shè)計方法。4、熟悉典型零件的加工方法和加工工藝，了解一些適用的先進工藝技術(shù)，了

3、解特種加工工藝和現(xiàn)代制造技術(shù)。5、具有編制中等復(fù)雜程度零件機械加工工藝規(guī)程的基本能力及組織指導(dǎo)工藝實施的能力，具有編制中等復(fù)雜程度裝配體裝配工藝規(guī)程的能力。6、具有分析和解決生產(chǎn)中一般工藝技術(shù)問題的初步能力。三、教學(xué)過程（一）資訊（50學(xué)時）教學(xué)步驟：1、 根據(jù)班級人數(shù)，學(xué)生分成6-8組；2、 要求學(xué)生收集與本項目有關(guān)的圖書與資料；利用多媒體課件或現(xiàn)場教學(xué)等手段，了解金屬材料與鋼的熱處理；了解極限配合與技術(shù)測量；講解金屬切削加工基本知識，學(xué)會選擇切削用量和刀具的幾何參數(shù)；講解機械加工工藝理論，學(xué)會定位基準(zhǔn)選擇，熟悉工件的定位方法；了解影響機械加工精度和表面質(zhì)量的因素。3、 案例分析細長軸加工。

4、4、 分析零件圖及圖表，查閱有關(guān)技術(shù)資料和專業(yè)工具書；5、 了解選定零件圖，分析零件圖，擬定初步的工藝方案。教學(xué)內(nèi)容：一、金屬材料與鋼的熱處理1、金屬材料及其性能（1）黑色金屬1）鑄鐵白口鑄鐵灰鑄鐵 HT200 鑄造性、耐磨性、抗振性、切削加工性好。球墨鑄鐵 QT 力學(xué)性能好一些可鍛鑄鐵 KTH 、KTZ 強度比灰鑄鐵高，鑄造性比灰鑄鐵差2）碳素鋼普通碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235AQ優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 45、08F、10A、65Mn碳素工具鋼 含碳0、7%以上，作刃具、量具、模具 T10A鑄鋼 ZG200-4003）合金鋼合金結(jié)構(gòu)鋼又可以分為低合金鋼、合金滲碳鋼、合金調(diào)質(zhì)鋼、合金彈簧鋼、滾動軸承鋼等合金工具

5、鋼 刃具鋼：低合金刃具鋼（常用9SiCr、9Cr2），主要用作形狀較復(fù)雜的低速切削（如絲錐、板牙、絞刀等）；高速鋼，又稱風(fēng)鋼、鋒鋼、白鋼，紅硬性好，足夠的強度、韌性和刃磨性，是制造鉆頭、鉸刀、銑刀、螺紋刀具和齒輪刀具等復(fù)雜形狀刀具的主要材料，常用W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2、W9Mo3Cr4V等。 量具鋼：高的硬度和耐磨性 模具鋼：熱作模具鋼和冷作模具鋼特殊性能合金鋼 不銹鋼 耐熱鋼 耐磨鋼 軟磁鋼（硅鋼片）（2）有色金屬1）銅與銅合金純銅 又稱紫銅，力學(xué)性能較差，導(dǎo)電，耐腐蝕 例無氧桿黃銅 Cu與Zn合金，可以鑄造，可以鍛造,耐腐蝕，耐磨，H62青銅 又分為錫青銅、無錫青銅，減摩與耐

6、腐蝕2）鋁與鋁合金純鋁 導(dǎo)電，耐腐蝕鋁合金 又分為變形鋁合金和鑄造鋁合金3）軸承合金 制造滑動軸承，要求摩擦系數(shù)小、耐磨性好、抗壓強度高、導(dǎo)熱性好等，分為錫基軸承合金（錫基巴氏合金）和鋁基軸承合金（鋁基巴氏合金）2、鋼的熱處理定義：鋼的熱處理是將固態(tài)鋼，通過不同方式的加熱、保溫和冷卻，來改變鋼的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，從而改善鋼的性能的一種工藝方法。分類：整體熱處理（普通熱處理） 如退火、正火、淬火、回火等； 表面熱處理 如火焰加熱表面淬火、感應(yīng)加熱表面淬火、其它表面熱處理； 化學(xué)熱處理 滲碳、滲氮、碳氮共滲（氰化）、其它化學(xué)熱處理（1）退火 硬度下降1）完全退火 又稱重結(jié)晶退火，加熱到臨界溫度（臨界溫

7、度是指固態(tài)金屬開始發(fā)生相變的溫度），細化晶粒，消除內(nèi)應(yīng)力2）球化退火 加熱至臨界溫度下某一溫度，高碳鋼3）去應(yīng)力退火 又稱低溫退火，焊接與冷校直（2）正火正火加熱溫度比退火高，冷卻速度比退火快。鋼件正火后的強度、硬度比退火后的高。（3）淬火目的提高鋼件的硬度和耐磨性，淬火后一般需要及時回火。（4）回火目的穩(wěn)定組織和尺寸，降低脆性，消除內(nèi)應(yīng)力，調(diào)整硬度，提高韌性，獲得優(yōu)良的力學(xué)性能。分低溫回火、中溫回火、高溫回火（5）表面淬火分為感應(yīng)加熱表面淬火、火焰加熱表面淬火電接觸加熱表面淬火等。感應(yīng)加熱表面淬火又分為高頻、中頻和工頻淬火，常用高頻。（6）化學(xué)熱處理滲碳、滲氮、碳氮共滲（氰化）、滲金屬（如滲

8、鉻、滲鋁）和多元共滲等。（7）熱處理表示方法二、極限配合與技術(shù)測量了解，用到有關(guān)內(nèi)容再介紹。三、金屬切削加工基本知識1、切削加工基本定義（1）切削運動和切削用量1）切削運動使用金屬切削刀具從工件上切除多余（或預(yù)留）的金屬（使之成為切屑），從而獲得形狀精度、尺寸精度、位置精度及表面質(zhì)量都合乎技術(shù)要求的零件的一種加工方法，稱為金屬切削加工。 主運動： Vc 工件的回轉(zhuǎn)運動 進給運動：Vf刀具沿工件軸線方向的直線運動（不斷投入切削） 合成切削運動：Ve=Vc+Vf 圖6-32）工件上的加工表面 待加工表面 已加工表面 過渡表面3）切削用量 定義 ：是指切削速度、進給量和背吃刀量三者的總稱，這三者又稱

9、切削用量三要素。 切削速度Vc： 在切削加工中，刀刃上選定點相對于工件的主運動速度。 Vc= dn / 1000 ( m / min ) 式中d - 完成主運動的刀具或工件的最大直徑（mm）n - 主運動的轉(zhuǎn)速（r / min） 進給量f：工件或刀具的主運動每轉(zhuǎn)或每雙行程時，工件和刀具在進給運動中的相對位移量。 vf = n * f=n z fz （mm / min） z-刀齒數(shù) 背吃刀量ap：等于工件已加工表面與待加工表面間的垂直距。 對于外圓車削 ap = （dw - dm) / 2 (mm) 對于鉆孔 ap = dm / 2 (mm)式中 dw - 工件加工前直徑(mm)；dm - 工件

10、加工后直徑(mm)。 （2）刀具角度參考系和刀具角度圖10-4圖10-51）刀具靜止角度參考系及其坐標(biāo)平面刀具靜止角度參考系假定運動條件假定安裝條件：例如車刀，規(guī)定刀尖安裝在工件中心高度上，刀桿中心垂直于進給方向等。刀具靜止角度參考系的坐標(biāo)平面常用的刃剖面：正交平面（也稱主剖面）法平面（也稱法剖面）假定工作平面（也稱進給剖面）背平面（也稱切深平面）刀具靜止角度的標(biāo)注正交平面參考系（Pr-Ps-Po）副后角o及楔角o、刀尖角r其它：法平面參考系、假定工作平面參考系2）刀具工作角度參考系和刀具工作角度刀具工作角度參考系工作基面Pre工作切削平面Pse刀具工作角度的計算（3）切削層公稱橫截面要素和切

11、削公式1）切削層公稱橫截面要素圖6-15切削層公稱厚度hD（簡稱切削厚度，曾記為ac） hDf sinr mm切削層公稱寬度bD（簡稱切削寬度，曾記為aw） bDap/sinr mm切削層公稱橫截面積AD（簡稱切削面積，曾記為 Ac） ADhD bDf ap mm2 2）金屬切除率Zw = ADVc = f apVc3）切削方式自由切削與非自由切削只有一條切削刃參加切削工作的的切削稱自由切削,寬刃刨刀的刨削就是一例（圖6-16）。此時切削刃上各點切屑的流出方向大致相同，切削層金屬的變形基本在二維平面內(nèi)發(fā)生，即為平面變形。反之，像外圓車削、切槽（切斷）、車螺紋等，副切削刃也參加已加工表面形成過程

12、的切削稱非自由切削。曲線切削刃或數(shù)條切削刃參加工作的切削多屬非自由切削。此時，切削層金屬的變形很復(fù)雜，變形發(fā)生在三維空間內(nèi)。直角切削與斜角切削切削刃上選定點的切線垂直于該點切削速度的切削稱直角切削或正交切削（圖6-16a），否則稱斜角切削或斜切削。生產(chǎn)中大多屬斜角切削（圖6-16b)。直角切削時切屑是沿切削刃的法向流出的，但只將工件斜置、而vc方向不變的切削仍屬直角切削。 圖6-16 2、金屬切削中的物理現(xiàn)象及影響因素（1）切削變形及其主要影響因素1）切屑的形成過程及切屑形態(tài)切屑的形成切屑是被切材料受到刀具前刀面的推擠，沿著某一斜面剪切滑移形成的Mo刀具切屑的形態(tài)帶狀屑 一般當(dāng)切削塑性材料、進

13、給量較小、切削速度較高、刀具前角較大時，往往會生成此類切屑。帶狀屑的特點是：切屑底層表面光滑、上層表面毛茸。此時的切削過程較平穩(wěn)，已加工表面粗糙度值較小。節(jié)狀屑 節(jié)狀屑多在切削塑性材料、切削速度較低、進給量（切削厚度）較大時產(chǎn)生。節(jié)狀屑的特點是：切屑底層表面有時有裂紋、上層表面呈鋸齒形。粒狀切屑（單元屑） 當(dāng)切削塑性材料、前角較?。ɑ驗樨撉敖牵?、切削速度較低、進給量較大時易產(chǎn)生單元屑。單元屑的特點是：剪切面上的剪切應(yīng)力超過工件材料破裂強度時，則整個單元被切離成梯形單元。以上三種切屑均是切削塑性材料時得到的，只要改變切削條件，三種切屑形態(tài)是可以相互轉(zhuǎn)化的。崩碎屑 這是切削脆性材料經(jīng)常得到的切屑形

14、態(tài)。因為工件材料的塑性很小，抗拉強度也很低，切削時未經(jīng)塑性變形就在拉應(yīng)力作用下脆斷了。崩碎屑的特點是：切屑呈不規(guī)則的碎塊狀。此時的已加工表面凸凹不平。工件材料越硬、越脆，進給量越大，越易產(chǎn)生此類切屑。一般情況下，可從切屑形態(tài)和顏色來判斷切削過程是否正常。從切屑處理角度分類從切屑處理角度可將切屑分為：帶狀屑、C形屑、崩碎屑、螺卷屑、長緊卷屑、發(fā)條狀卷屑、寶塔狀卷屑等（圖8-22）。帶狀屑 高速切削塑性材料時，如不采取斷屑措施，極易產(chǎn)生此屑。此形屑連綿不斷，常纏繞于刀具或工件表面上，易打刀、拉傷工件表面，也易傷人，因此通常情況下應(yīng)盡量避免。但有些情況往往希望得到帶狀屑，以使切屑能順利排出。如立鏜盲

15、孔時就是如此。C形屑 車削一般碳鋼、合金鋼時，如采用卷屑槽，則易形成C形屑。此屑沒有圖8-22帶狀屑的缺點，但切削過程中會因切屑碰撞在刀具后刀面或工件表面上斷裂而產(chǎn)生振動，從而影響切削過程的平穩(wěn)性和已加工表面粗糙度。因此，精加工時不希望得到C形屑，而希望得到螺卷屑。寶塔狀卷屑 數(shù)控加工機床或自動線加工時希望得到此屑，因為這樣的切屑不會纏繞在刀具或工件上，而且清理方便。發(fā)條狀卷屑 重型機床加工時，由于切削深度和進給量均很大，生成C形屑極易傷人，故希望生成發(fā)條狀卷屑。崩碎屑 在車削鑄鐵、脆黃銅時，極易生成崩碎屑。如采取特殊措施，也可以得到連續(xù)卷屑。三個變形區(qū)的劃分變形系數(shù)l/lchch/hD 變形

16、系數(shù)衡量變形程度大小，當(dāng)工件材料相同而切削條件不同時，值越大說明塑性變形大，當(dāng)切削條件相同而工件材料不同時，值越大說明材料塑性越大。2）積屑瘤積屑瘤的影響：a) 使刀具前角變大b) 使切削厚度變化c) 使加工表面粗糙度變大d) 對刀具壽命的影響控制積屑瘤的措施：a)正確選擇切削速度 避開中速b)使用潤滑性能好的切削液c)增大刀具前角rod)適當(dāng)提高工件材料硬度3）已加工表面的形成 a)刀具再尖銳，切削刃也會有鈍圓半徑rn存在b) 在毗鄰刃口的后刀面部分，經(jīng)切削后要磨損，會形成寬度為VB的窄棱面點O看成是切削層金屬的分流點，點O以上部分變成切屑，點O以下部分形成已加工表面。存在表面加工硬化和表面

17、殘余應(yīng)力。表面層的加工硬化，可使零件耐磨性提高，但脆性增加了，抗沖擊性能下降，硬化了的表面層給后續(xù)工序加工增加了難度，也增加了刀具磨損；當(dāng)切削力的作用取消后，工件表面保持平衡而存在的應(yīng)力稱殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力有大小和方向之分。殘余應(yīng)力對精密零件的正常工作極為不利，壓應(yīng)力有時能提高零件的疲勞強度，但拉應(yīng)力則會產(chǎn)生裂紋，使疲勞強度降低；另外，應(yīng)力分布不均勻會使零件產(chǎn)生變形，從而影響零件精度，甚至影響正常工作。4）影響切削變形的主要因素工件材料 工件材料的強（硬）度越高，變形越小。因為工件材料的強度越高，前刀面上的法向應(yīng)力越大，摩擦系數(shù)越小，摩擦角越小，剪切角越大，變形越小。切塑性材料如低碳鋼時變形大

18、。切削用量切削速度 切削塑性材料時，在無積屑瘤的切削速度范圍內(nèi)，切削速度vc越高，變形系數(shù)h越小。其原因有兩點：一是因為切屑的變形速度低于切削速度時，切屑的塑性變形區(qū)域變窄，如圖所示。即當(dāng)切削速度vc高于切屑的塑性變形速度時，金屬在始滑移面上尚未來得及變形就流動到OA線上，也就是始滑移面OA后移到OA線，就使得剪切角增大了，變形系數(shù)當(dāng)然變小。二是隨著切削速度vc的提高，切削溫度升高，切屑底層金屬的s下降，摩擦系數(shù)減小，摩擦角減小剪切角增大，變形系數(shù)減小。在能形成積屑瘤的切削速度范圍內(nèi)，vc是通過積屑瘤形成的積屑瘤前角b（此時即工作前角oe）來影響變形系數(shù)的（圖3-27）。在積屑瘤生長區(qū)（vc2

19、2mmin），隨著vc的升高，積屑瘤逐漸長大，使得b增大，當(dāng)b達到最大時，即oe達最大，使角增至最大，變形系數(shù)減至最??；在積屑瘤消退區(qū)，vc再升高，積屑瘤逐漸脫落，b逐漸減小，直至積屑瘤完全消失。當(dāng)oe=o時，變形系數(shù)又增至最大，此區(qū)vc約在2284mmin之間。vc84mmin時，即為無瘤區(qū)，vc升高，s下降，減小，增大，減小。此曲線稱駝峰曲線。圖圖3-27 進給量進給量增大，切屑厚度增加，切削變形減少，變形系數(shù)減小。刀具幾何角度前角越大，切削變形越小，變形系數(shù)降低。（2）切削力及其主要影響因素1）切削力的來源、切削分力2）影響切削力的主要因素工件材料 強度、硬度切削力 塑性、韌性切削力切削

20、用量: f切削力75% ap 切削力100% 切塑性材料：高速段：Vc切削力中速段：受積屑瘤影響：Vc瘤切削力 ,Vc瘤切削力 低速段： Vc切削力 切脆性材料：Vc影響很小刀具幾何角度o切削力rFp,Ff sFp,Ff刀尖圓弧半徑r刀具磨損 切削力增大切削液 潤滑作用強，切削力減小刀具材料 高速鋼硬質(zhì)合金陶瓷，切削力依次減少（3）切削溫度及其主要影響因素1）切削熱和切削溫度切削熱的產(chǎn)生和傳出切削熱由切屑、工件、刀具、介質(zhì)向外傳導(dǎo)，散熱好壞與工件材料的導(dǎo)熱系數(shù)、刀具材料的導(dǎo)熱系數(shù)、周圍介質(zhì)有關(guān)。車削時，切屑帶走切削熱50%86%，刀具10%40%，工件3%9%；鉆削時，切屑帶走切削熱較少（30

21、%），工件50%。切削溫度及其分布2）切削溫度的主要影響因素切削用量切削速度最大，進給量次之，背吃刀量最小。刀具幾何參數(shù)刀尖圓弧半徑r工件材料刀具磨損切削液（4）刀具磨損、刀具耐用度及其主要影響因素1）刀具磨損形式和磨損原因刀具磨損形式刀具磨損的原因 切削溫度是刀具磨損的主要原因硬質(zhì)點劃痕：碳化物、氮化物、氧化物等硬質(zhì)點，低速切削時。冷焊粘結(jié)：高壓力、高溫，中等偏低切削速度。擴散磨損：高溫、高壓，元素擴散，溫度越高，擴散越嚴重?；瘜W(xué)磨損：刀具材料與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，較高的切削速度條件下。2）刀具耐用度及其主要影響因素刀具耐用度刀具磨損限度：是指規(guī)定一個允許磨損量的最大值，也稱磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。IS

22、O推薦硬質(zhì)合金車刀的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)：VB=0、3mm如果主后刀面為無規(guī)則磨損，取VB=0、6mm前刀面磨損量KT=（0、06+0、3f）mm刀具壽命：刃磨后的刀具自開始切削直到磨損量達到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為止所經(jīng)歷的總切削時間，稱為刀具壽命，用T表示。刀具總壽命等于刀具壽命乘以刃磨次數(shù)。刀具壽命公式：案例：硬質(zhì)合金車刀切削b=0、75Gpa,進給量f0、75mm/r的碳鋼。 由上式可以看出：切削速度對刀具壽命影響最大，進給量次之，背吃刀量最小。最高生產(chǎn)率刀具壽命：生產(chǎn)任務(wù)緊迫或節(jié)拍不平衡時采用最小成本刀具壽命：一般情況下制定刀具壽命時還應(yīng)該考慮：刀具構(gòu)造復(fù)雜、制造和磨刀費用高時，刀具壽命應(yīng)規(guī)定得高些。多刀車床

23、上的車刀，組合機床上的鉆頭、絲錐和銑刀。自動線上的刀具，因為調(diào)整復(fù)雜。刀具壽命應(yīng)規(guī)定得高些。某工序的生產(chǎn)成為生產(chǎn)線上的瓶頸時，刀具壽命應(yīng)定的低些，這樣可以選用較大的切削用量，以加快該工序生產(chǎn)節(jié)拍；某工序單位時間的生產(chǎn)成本較高時，刀具壽命應(yīng)規(guī)定得低些，這樣可以選用較大的切削用量，縮短加工時間。精加工大型工件時，刀具壽命應(yīng)規(guī)定得高些，至少保證在一次走刀中不換刀。刀具的破損破損是非正常磨損脆性破損硬質(zhì)合金刀具和陶瓷刀具切削時崩刃碎斷剝落裂紋破損塑性破損高速鋼切削時措施：合理選擇刀具材料合理選擇刀具幾何參數(shù) 負倒棱保證刀具的刃磨質(zhì)量合理選擇切削用量工藝系統(tǒng)應(yīng)有較好的剛性3、金屬切削基本規(guī)律的應(yīng)用（1）

24、工件材料切削加工性的改善1）工件材料的切削加工性工件材料的切削加工性是指在一定切削條件下，工件材料切削加工的難易程度。生產(chǎn)中常用相對加工性Kr來衡量，Kr是以強度b=0.598GP的45鋼（正火）的V60為基準(zhǔn)（寫作VB60），其他被切削材料的V60與之相比的數(shù)值，即Kr= V60/VB60Kr越大，切削加工性越好；反之Kr越小，切削加工性越差。常用材料的相對切削加工性分為8級，如表所示：2）改善切削加工性的途徑調(diào)整材料的化學(xué)成分在不影響材料使用性能的前提下，可在鋼中適當(dāng)添加一種或幾種合金元素(如S、Pb、Ca、P等)而獲得易切鋼。易切鋼的良好切削加工性表現(xiàn)在：切削力小、易斷屑、刀具使用壽命長

25、，加工表面質(zhì)量好。通過熱處理改變材料的金相組織低碳鋼經(jīng)正火處理，使塑性減小，硬度略有提高，從而改善切削加工性；高碳鋼通過球化退火使硬度降低，有利于切削加工；中碳鋼常采用退火處理，以降低硬度，改替切削加工性。白口鐵在9501000下經(jīng)長期退火處理，使其硬度大大降低，變成可鍛鑄鐵，從而改善了切削加工性。選擇良好的材料狀態(tài)低碳鋼經(jīng)冷拔處理，使塑性減小，硬度略有提高，從而改善切削加工性。鍛件毛坯改用熱軋鋼，加工性可得到改善。（2）刀具材料的合理選擇刀具材料的性能要求刀具材料性能的優(yōu)劣對切削加工的過程、加工精度、表面質(zhì)量及生產(chǎn)效率有著直接的影響。 1）高硬度 刀具材料的硬度應(yīng)是工件材料硬度的1.31.5

26、倍，常溫硬度高于60HRC。 2）足夠的強度和韌性3）高耐磨性4）高耐熱性（紅硬性）5）工藝性好常用刀具材料1）工具鋼 碳素工具鋼 常用牌號有T8A、T10A和T12A，其中以T12A用得最多，其含碳的質(zhì)量分數(shù)為1.151.2，淬火后硬度可達（5864）HRC，紅硬性達250300C，允許的切削速度vc=510mmin，故只適于制造手用和切削速度很低的工具，如銼刀、手用鋸條、絲錐和板牙等。淬火后變形較大，易產(chǎn)生裂紋；淬透性差，淬硬層薄。 合金工具鋼 常用合金工具鋼的牌號有9SiCr、CrWMn等。加入合金元素后紅硬性可達325400C，允許的切削速度可達vc1015mmin。合金工具鋼目前主要

27、用于低速工具，如：絲錐、板牙、鉸刀、滾絲輪、搓絲板等。2）高速鋼全稱高速合金工具鋼，也稱白鋼、鋒鋼 。一般高速鋼的淬火硬度可達（6367）HRC，紅硬性可達550650C。允許的切削速度vc可比合金工具鋼提高12倍，高速鋼因此而得名。高速鋼具有較高的強度，在所有刀具材料中它的抗彎強度bb和沖擊韌性a k最高，是制造各種刃形復(fù)雜刀具的主要材料。 高速鋼分為普通高速鋼和高性能高速鋼兩大類 表3-2 普通高速鋼 鎢系高速鋼 鎢系高速鋼的典型牌號是W18Cr4V 。有較高的硬度（6266）HRC、強度、韌性和耐熱性，紅硬性可達620C，切削刃可刃磨得比較鋒利（0.0050.018m），通用性強，常用于

28、鉆頭、銑刀、拉刀、齒輪刀具、絲錐等復(fù)雜刀具的制造。 鎢鉬系（或鉬系）高速鋼 典型牌號是W6M05Cr4V2 。鎢鉬系高速鋼的綜合性能與鎢系相近，但碳化物晶粒較細小、分布較均勻，故強度和韌性好于鎢系高速鋼，可用于制造大截面尺寸的刀具，特別是熱狀態(tài)下塑性好，適于制造熱軋刀具（如熱軋鉆頭）。主要缺點是熱處理時脫碳傾向大，易氧化，淬火溫度范圍較窄。 高性能高速鋼 高性能高速鋼包括：高碳高速鋼（w(C)0.9)、高釩高速鋼(w(v) 3)、鈷高速鋼（w(Co)=510）、W2Mo9Cr4VCo8（M42）、鋁高速鋼（W6Mo5Cr4V2A1）及粉末冶金高速鋼。3）硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金是以高硬度難熔金屬的碳化

29、物（WC、TiC）微米級粉末為主要成分，以鈷（Co）或鎳（Ni）、鉬（Mo）為粘結(jié)劑，在真空爐或氫氣還原爐中燒結(jié)而成的粉末冶金制品。它的耐熱性比高速鋼高得多，約在8001000C，允許的切削速度vc約是高速鋼的410倍。硬度很高，可達（8991）HRA，有的高達93HRA；但它的抗彎強度bb為1.11.5GPa，只是高速鋼的一半；沖擊韌度a k=0.04MJm2左右，不足高速鋼的125110。由于它的耐熱性與耐磨性好，因而在刃形不太復(fù)雜刀具上的應(yīng)用日益增多，如車刀、端銑刀、立銑刀、鉸刀、鏜刀，小尺寸鉆頭、絲錐及中小模數(shù)齒輪滾刀。ISO把硬質(zhì)合金分為三類：P類、K類、M類P類（相當(dāng)于我國YT類）

30、由WC、TiC和Co組成，也稱為鎢鈦鈷類（WCTiCCo）硬質(zhì)合金，主要用于加工鋼料。YT5（TiC的質(zhì)量分數(shù)為5%），YT15（TiC的質(zhì)量分數(shù)為15%）。此類硬質(zhì)合金不宜加工不銹鋼和鈦合金。K類（相當(dāng)于我國YG類）由WC和Go組成，也稱鎢鈷類（WCCo）硬質(zhì)合金，主要用來加工鑄鐵、有色金屬及其合金。YG6（鈷的質(zhì)量分數(shù)為6%），YG8（鈷的質(zhì)量分數(shù)為8%）。M類（相當(dāng)于我國YW類）是在WC、TiC、Co的基礎(chǔ)上再加入TaC（或NbC）而成?？梢约庸よT鐵和有色金屬，又可以加工鋼料，還可以加工高溫合金和不銹鋼等難加工材料，有通用硬質(zhì)合金之稱。常用牌號有YW1和YW2等。還有鎢鉭鈷類硬質(zhì)合金（Y

31、A類），是在YG類硬質(zhì)合金的基礎(chǔ)上添加TaC(NbC)而成。表3-3硬質(zhì)合金的選用：YG類宜于加工鑄鐵、有色金屬及其合金、非金屬等脆性材料，而YT類宜于高速加工鋼料。由于切削脆性材料時，切屑呈崩碎狀，切削力集中在切削刃口附近很小的面積上，局部壓力很大，且有一定沖擊性，故要求刀具材料要有較高的抗彎強度bb和沖擊韌度ak，而YG類硬質(zhì)合金的bb和ak都較好，導(dǎo)熱系數(shù)k又比YT類的大，切削熱能很快傳出，從而降低刃口處的溫度。而高速切削鋼料時，切屑呈連續(xù)狀，切削溫度很高，距刃口一定距離處易形成月牙洼磨損坑。試驗證明這是硬質(zhì)合金中的W、C向鋼屑中擴散造成的，而Ti不易擴散，且含TiC的YT類硬質(zhì)合金也比

32、YG類的粘結(jié)溫度要高，因此高速切削鋼料宜選用YT類硬質(zhì)合金。含Co量少的硬質(zhì)合金宜于精加工，含Co量多者宜于粗加工。YG類硬質(zhì)合金中的YG3用于精加工脆性材料，YG8用于粗加工脆性材料。原因在于Co含量少，硬度高，耐磨性好，反之bb和ak好。YT類中的YT5宜于粗加工鋼料，YT30宜于精加工鋼料，因為此時TiC含量高，刀具耐磨性好。YT類不宜加工含Ti的不銹鋼和鈦合金等難加工材料，而應(yīng)采用YG類硬質(zhì)合金。因為此時的工件材料導(dǎo)熱系數(shù)小，僅為45號鋼的1317，生成的切削熱不易傳出，故切削溫度高。為降低切削溫度，應(yīng)選用導(dǎo)熱性能好的YG類硬質(zhì)合金作刀具。加之工件材料中含有較多的Ti，從抗粘結(jié)抗親和的

33、角度看，也應(yīng)選用不含Ti的YG類硬質(zhì)合金。但YG類硬質(zhì)合金的粘結(jié)溫度較低，因此在用其切削這類難加工材料時，只宜采取較低的切削速度。YA類宜加工冷硬鑄鐵、高錳鋼、淬硬鋼以及含Ti的不銹鋼、鈦合金與高溫合金。因為YGA類的高溫硬度與強度及耐磨性均比YG類高。YW類硬質(zhì)合金可用于高溫合金、高錳鋼、不含鈦的不銹鋼等難加工材料的半精加工和精加工。因為YW類的硬度、強度、韌度、抗熱沖擊性能均比YT類高，通用性較好。4）陶瓷氧化鋁基陶瓷：還可以分為高純氧化鋁陶瓷和復(fù)合氧化鋁陶瓷，用于精加工和半精加工冷硬鑄鐵、淬硬鋼。氮化硅基陶瓷：用于加工鑄鐵及高溫合金。5）立方氮化硼（CBN）6）人造金剛石（PCD）有色金

34、屬加工，不宜加工鐵族元素。7）涂層刀片：又分為TiC涂層刀片、TiN涂層刀片、Al2O3涂層刀片。（3）切削液的合理選擇合理地使用切削液（或稱冷卻潤滑液），可以減小刀具與切屑、刀具與加工表面的摩擦，降低切削力和切削溫度、減小刀具磨損、提高加工表面質(zhì)量。1）切削液的作用冷卻作用潤滑作用清洗和防銹2）切削液的種類水溶液切削油乳化液3）切削液的合理選用粗加工 粗加工時切削用量較大，產(chǎn)生大量的切削熱，容易導(dǎo)致高速鋼刀具迅速磨損。這時宜選用冷卻性能為主的切削液（如質(zhì)量分數(shù)為35的乳化液），以降低切削溫度。硬質(zhì)合金刀具耐熱性好，一般不用切削液。在重型切削或切削特殊材料時，為防止高溫下刀具發(fā)生粘結(jié)磨損和擴

35、散磨損，可選用低濃度的乳化液或水溶液，但必須連續(xù)充分地澆注，切不可斷斷續(xù)續(xù)，以免因冷熱不均產(chǎn)生很大熱應(yīng)力，使刀具因熱裂而損壞。在低速切削時，刀具以硬質(zhì)點磨損為主，宜選用以潤滑性能為主的切削油；在較高速度下切削時，刀具主要是熱磨損，要求切削液有良好的冷卻性能，宜選用水溶液和乳化液。精加工 精加工以減小工件表面粗糙度值和提高加工精度為目的，因此應(yīng)選用潤滑性能好的切削液。加工一般鋼件時，切削液應(yīng)具有良好的潤滑性能和一定的冷卻性能。高速鋼刀具在中、低速下（包括鉸削、拉削、螺紋加工、插齒、滾齒加工等），應(yīng)選用極壓切削油或高濃度極壓乳化液。硬質(zhì)合金刀具精加工時，采用的切削液與粗加工時基本相同，但應(yīng)適當(dāng)提高

36、其潤滑性能。加工銅、鋁及其合金和鑄鐵時，可選用高濃度的乳化液。但應(yīng)注意，因硫?qū)︺~有腐蝕作用，因此切削銅及其合金時不能選用含硫切削液。鑄鐵床身導(dǎo)軌加工時，用煤油作切削液效果不錯，但浪費能源。難加工材料的加工 切削高強度鋼、高溫合金等難加工材料時，由于材料中所含的硬質(zhì)點多、導(dǎo)熱系數(shù)小，加工均處于高溫高壓的邊界摩擦潤滑狀態(tài)，因此宜選用潤滑和冷卻性能均好的極壓切削油或極壓乳化液。 磨削加工 磨削速度高、溫度高，熱應(yīng)力會使工件變形，甚至產(chǎn)生表面裂紋，且磨削產(chǎn)生的碎屑會劃傷已加工表面和機床滑動表面。所以宜選用冷卻和清洗性能好的水溶液或乳化液。但磨削難加工材料時，宜選用潤滑性好的極壓乳化液和極壓切削油。封閉

37、或半封閉容屑加工。鉆削、攻絲、鉸孔和拉削等加工的容屑為封閉或半封閉方式，需要切削液有較好的冷卻、潤滑及清洗性能，以減小刀屑摩擦生熱并帶走切屑，宜選用乳化液、極壓乳化液和極壓切削油。常用切削液的選用可參考表。表切削液的使用方法常見的切削液使用方法有：澆注法、高壓冷卻法、噴霧冷卻法。澆注法是應(yīng)用最多的方法。使用時應(yīng)注意保證流量充足，澆注位置盡量接近切削區(qū)；此外還應(yīng)根據(jù)刀具的形狀和切削刃數(shù)目，相應(yīng)地改變澆注口的形式和數(shù)目。切削液的澆注方法見圖。高壓冷卻法是將切削液以高壓力(110MPa)、大流量（0.82.5L/s）噴向切削區(qū)，常用于深孔加工。該方法的冷卻、潤滑和清洗、排屑效果均較好，但切削液飛濺嚴

38、重，需加防護罩。噴霧冷卻法是利用壓力為0.30.6MPa的壓縮空氣使切削液霧化，并高速噴向切削區(qū)，其裝置原理見圖9-8。霧化成微小液滴的切削液在高溫下迅速汽化，吸收大量熱量，從而能有效地降低切削溫度。該方法適于切削難加工材料，但需要專門裝置，且噪音較大。圖圖9-7（4）合理刀具幾何參數(shù)的選擇刀具幾何參數(shù)包括切削刃形狀、刃口形式、刀面形式和切削角度四個方面。前角ro前角的功用：影響切削變形。增大前角，可減小切削變形,從而減小切削力、切削熱和切削功率。影響切削刃強度及散熱情況。增大前角，會使楔角減小切削刃強度降低、散熱體積減小；過分加大前角可能導(dǎo)致切削刃處出現(xiàn)彎曲應(yīng)力，造成崩刃。影響切屑形態(tài)和斷屑

39、效果。減小前角，可以增大切削變形，使切屑易于脆化斷裂。影響加工表面質(zhì)量。1）工件材料的強度、硬度較低時，前角應(yīng)該取得大些，反之應(yīng)取較小的前角。2）加工塑性材料，較大前角；加工脆性材料，較小前角。3）刀具材料韌性好，較大前角，反之較小前角。4）粗加工，為保證刀刃強度，較小前角；精加工，為提高表面質(zhì)量，較大前角。5）工藝系統(tǒng)剛性差時，應(yīng)取較大前角。6）為減小刃形誤差，成形刀具的前角應(yīng)取較小值。7）用硬質(zhì)合金刀具加工一般鋼時，取ro=1020；加工灰鑄鐵時，取ro=812前刀面形式圖3.35圖后角o、o后角的主要功用就是減小后（刀）面與加工表面間的摩擦，同時也影響刃口鋒利和刃口強度。1)切削厚度（或進給量）較小時，宜取較大后角。2）粗加工、強力切削及承受沖擊載荷的刀具，為保證刀刃強度，宜取較小后角。3）工件材料硬度、強度較高時，宜取較小后