機械制造技術(shù)基礎(chǔ) 1

機械制造技術(shù)基礎(chǔ)(第3章金屬切削過程及其控制),華北電力大學(xué)機械工程學(xué)院,3.1概述3.2金屬切削加工的基本概念3.3金屬切削加工用的刀具3.4金屬切削過程中的變形3.5金屬切削過程中切屑的類型和控制3.6金屬切削過程中的切削力和切削功率3.7金屬切削過程中的切削熱和切削溫度3.8刀具磨損和刀具壽命3.9工件材料的切削加工性3.10切削條件的合理選擇3.11磨削過程和磨削機理,思考與練習(xí),3.1概述金屬切削過程：機械制造中的最基本的方法。是刀具和工件間相互作用，刀具從被加工工件表面上切去多余材料得到預(yù)定的尺寸精度和表面質(zhì)量的過程。金屬切削現(xiàn)象：被加工工件的切削層在刀具的擠壓下產(chǎn)生塑性變形，形成切屑被切除掉；同時伴隨著很多的物理現(xiàn)象：如力、熱、刀具的磨損等本章主要研究內(nèi)容：研究意義：保證和提高加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、降低成本、促進(jìn)刀具和加工工藝技術(shù)的進(jìn)步。,第三章金屬切削過程及其控制,3.2金屬切削加工的基本概念,3.2.1切削加工利用刀具切去工件毛坯上多余的加工余量，獲得具有一定的尺寸、形狀、位置精度和表面質(zhì)量的加工方法。3.2.2切削運動切削運動就是刀具與工件之間的相對運動，即表面成形運動，切削運動可分解為主運動和進(jìn)給運動。,車削時的切削運動,主運動：切下切屑所需的最基本的運動。在切削運動中,主運動的速度最高、消耗的功率最大，主運動只有一個。2.進(jìn)給運動：將多余材料不斷被投入切削,從而加工出完整表面所需的運動。進(jìn)給運動可以有一個或幾個。,切削運動的方向：切削運動及其方向用切削運動的速度矢量ve來表示。,ve=v+vf,3.2.3加工表面切削加工過程中，在工件上通常會有三種變化著的加工表面。a)待加工表面；b)已加工表面c)過渡表面；,1.切削速度v:單位時間內(nèi)，工件和刀具沿主運動方向的相對位移（m/s）2.進(jìn)給量f:工件或刀具每轉(zhuǎn)一周或每往復(fù)一次，兩者沿進(jìn)給方向的相對位移（mm/r）,(或mm/雙行程，mm/Z)3.背吃刀量ap（切削深度）:刀具切削刃和工件接觸長度在同時垂直于主、進(jìn)給運動方向上的投影值（mm）,hd,bd,3.2.4切削用量（切削三要素）,3.2.5切削層參數(shù):1.切削層公稱厚度hd；垂直于過渡表面度量的切削層公稱厚度2.切削層公稱寬度bd；沿過渡表面度量的切削層尺寸3.切削層公稱橫截面積Ad：Ad=hdbd=apf,hd,bd,3.3金屬切削加工用的刀具,3.3.1刀具的結(jié)構(gòu)及參考系1.刀具切削部分的組成：“三面二刃一尖”,車削運動,1)前刀面（A）：切屑流過的表面。2)主后刀面（A）：與加工表面相對的表面。3)副后刀面（A）：與已加工表面相對的表面。4)主切削刃（S）：前刀面與主后刀面（A與A）的交線5)副切削刃（S）：前刀面與副后刀面（A與A）的交線6)刀尖：主切削刃與副切削刃相交的部分。,其它各類刀具，如刨刀、鉆頭、銑刀等，都可看作是車刀的演變和組合。,各種車刀加工的平面圖,工件,車刀,f,待加工表面,加工表面,已加工表面,基面,切削平面,正交平面,2.確定刀具角度的參考平面,刀具立體圖刀具車削運動,基面Pr：通過主切削刃上一點，并與切削速度方向垂直的平面。,切削平面Ps：通過主切削刃上一點，并與工件加工表面相切的平面。,正交平面Po：通過主切削刃上一點，并與切削刃在基面上的投影相垂直的平面。,刀具立體圖刀具車削運動,3.刀具的標(biāo)注角度,課堂練習(xí),假定：1）運動條件：以v代替Ve。2）安裝條件：無安裝誤差。1前角0：在Po（正交平面）內(nèi)測量的A（前刀面）與Pr（基面）之間的夾角。2后角0：在Po（正交平面）內(nèi)測量的A（主后刀面）與Ps（切削平面）之間的夾角。只有正值。3主偏角Kr：在Pr（基面）內(nèi)測量的主切削刃在基面上的投影與Vf（進(jìn)給運動方向）之間的夾角，為正值。4副偏角Kr：在Pr（基面）內(nèi)測量的副切削刃在基面上投影與Vf（進(jìn)給運動方向）反方向的夾角，為正值。5刃傾角s：在Ps（切削平面）內(nèi)測量的主切削刃與Pr（基面）之間的夾角。符號判斷：刀尖高時，s0；刀尖最低時，s0；刃水平時，s=0。6.副后角o：Po內(nèi)測量的A與Ps之間的夾角。只有正值,刃傾角的符號,4.刀具的工作角度,產(chǎn)生原因:在實際的切削加工中，切削平面、基面和正交平面位置會發(fā)生變化。定義:以切削過程中實際的切削平面、基面和正交平面為參考平面所確定的刀具角度稱為刀具的工作角度，又稱實際角度。影響：刀具安裝位置對工作角度的影響、進(jìn)給運動對工作角度的影響。,s,1）車端面或切斷時，加工表面是阿基米德螺旋面附加一個螺旋升角,橫向進(jìn)給運動對工作角度的影響,1.進(jìn)給運動的影響,1.進(jìn)給運動的影響2）車外圓或車螺紋的加工表面實際上是螺旋面附加一個螺旋升角f,縱向進(jìn)給運動對工作角度的影響,2.刀具安裝位置的影響1）刀尖安裝高oeooeo,a)刀尖高于工件軸線,Pre,Pse,2）刀尖安裝低：oeooeo,2.刀具安裝位置的影響,b)刀尖低于工件軸線,Pre,Pse,3）刀具安裝不正：KrekrKreKr,T3-9刀桿中心線與進(jìn)給方向不垂直,3.3.2常用刀具種類,1.分類,按照切削刃的多少可分為單刃（如車刀）刀具和多刃刀具（如銑刀）；,按照標(biāo)準(zhǔn)化程度不同可分為標(biāo)準(zhǔn)刀具（如麻花鉆、絲錐）和非標(biāo)準(zhǔn)刀具（如拉刀、成形刀具）；,按照尺寸的規(guī)格的不同可分為定尺寸刀具（如鉸刀、擴孔鉆）和非定尺寸刀具（如車刀、刨刀）；,按照刀具組成形式可分為整體式刀具、裝配式刀具和復(fù)合式刀具。,2.車刀,1切斷刀；2左偏刀；3右偏刀；4彎頭車刀；5直頭車刀；6成形車刀；7寬刃精車刀；8外螺紋車刀；9端面車刀；10內(nèi)螺紋車刀；11內(nèi)槽車刀；12通孔車刀；13盲孔車刀,返回第17頁,車刀是金屬切削中使用最廣泛的刀具。按其結(jié)構(gòu)可分為：（1）整體式（2）焊接式（3）機械夾固式（4）可轉(zhuǎn)位式（5）成形車刀,2.車刀,（1）鉆孔刀具麻花鉆、群鉆、中心鉆、深孔鉆、擴孔鉆,3.孔加工刀具,（2）鉸刀,（3）鏜刀,4.銑刀,刀齒分布在圓周表面或端面的多刃回轉(zhuǎn)刀具。加工平面、臺階、溝槽和各種成形表面。,比較復(fù)雜的用于加工復(fù)雜三維曲面的弧面和球面銑刀,在聯(lián)動軸數(shù)較多的數(shù)控加工機床上應(yīng)用很廣。,圓柱平面銑刀,端銑刀,立銑刀,兩面刃銑刀,三面刃銑刀,鋸片銑刀,T型槽銑刀,角度銑刀,凸半圓銑刀,凹半圓銑刀,銑刀種類,各種成形銑刀,5.拉刀,一般為加工規(guī)則復(fù)雜內(nèi)表面的,特別是花鍵槽等這一類型表面直線運動；齒很多；排齒間有齒升量；加工效率較高,拉刀是一種加工精度和切削效率都比較高的多齒刀具，廣泛用于大批量生產(chǎn)中，可加工內(nèi)外表面。,a)圓孔b)三角形孔c)方孔d)鍵槽e)花鍵孔f)內(nèi)齒輪g)平面h)榫槽i)燕尾槽,6.螺紋刀具,單件：一般車削加工；也有用板牙加工的；成批：采用切削法和滾壓法。,（1）螺紋車刀和螺紋梳刀螺紋車刀：是成形車刀的一種?？捎糜诩庸と魏涡螤?、尺寸和精度的內(nèi)、外螺紋，生產(chǎn)率較低，適合于單件小批量生產(chǎn)。螺紋梳刀：結(jié)構(gòu)上是多齒的成形車刀，只需一次進(jìn)給就能加工出所需螺紋，效率高。,（2）板牙和絲錐板牙是用于加工外螺紋的標(biāo)準(zhǔn)刀具。絲錐是廣泛應(yīng)用于加工內(nèi)螺紋的刀具，有手動和機動兩種。,（3）螺紋銑刀圖盤形螺紋銑刀用于粗切蝸桿或梯形螺紋。,（4）螺紋滾壓圖滾壓加工是一種無屑加工工藝。適合于加工塑料工件，具有效率高、精度好、螺紋強度高、工具使用壽命長的特點，應(yīng)用十分廣泛。,切削法工作的螺紋刀具,a)平體螺紋梳刀,b)棱體螺紋梳刀,d)板牙,c)圓體螺紋梳刀,6.螺紋刀具,6.螺紋刀具,7.齒輪加工刀具,加工方法有:切削法：成形法齒輪刀具:盤形齒輪銑刀、指狀齒輪銑刀展成法齒輪刀具:滾刀、插齒刀、剃齒刀插齒刀:加工同模數(shù)、同壓力角的任意齒數(shù)的齒輪；既可以加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪,也可以加工變位齒輪.滾刀:漸開線蝸桿、阿基米德蝸桿、選用原則:基本參數(shù)(如模數(shù)、壓力角、齒頂高系數(shù)等)相同；精度等級相當(dāng)；旋向相同,滾切直齒用左旋滾刀。,（1）成形齒輪銑刀（2）齒輪滾刀（3）插齒刀（4）剃齒刀,7、齒輪加工刀具：,粗加工,（半精加工）,轉(zhuǎn)72頁刀具材料,（1）成形齒輪銑刀,主要有盤狀齒輪銑刀和指狀齒輪銑刀等。用于加工直齒、斜齒圓柱齒輪和斜齒齒條等。刀具結(jié)構(gòu)簡單、成本低，但是加工精度低、生產(chǎn)效率低，適用于單件小批量生產(chǎn)或者修配場合。,返回,(m8),（2）齒輪滾刀,是應(yīng)用最為廣泛的用于加工直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪的刀具。有漸開線、阿基米得和法向直廓三種。生產(chǎn)中常用阿基米得蝸桿代替漸開線蝸桿。,返回,（3）插齒刀,插齒刀是用于加工直齒輪、內(nèi)齒輪、多聯(lián)齒輪、人字齒輪和齒條的刀具。標(biāo)準(zhǔn)的直齒插齒刀分類：盤形、碗形和帶錐柄三種。,返回,加工直齒外齒輪和大模數(shù)的內(nèi)齒輪,加工多聯(lián)齒輪和帶凸肩的齒輪,加工內(nèi)齒輪。,（4）剃齒刀,用于加工未淬硬的直齒、斜齒圓柱齒輪的半精加工。剃齒刀的精度等級為A、B、C三級，分別用于加工6、7、8級齒輪。剃齒刀的使用壽命長、生產(chǎn)率高，但價格高，適于大批量生產(chǎn)中使用。,返回,（1）整體式車刀其材料為高速鋼，因耗用刀具材料多，一般只用作切槽、切斷刀。（2）焊接式車刀將硬質(zhì)合金刀片焊接在碳鋼或鑄鐵刀桿的槽上的車刀。它的質(zhì)量好壞及使用是否合理，與刀片選擇、刀具幾何參數(shù)、刀槽的形狀、焊接工藝和刃磨質(zhì)量有密切關(guān)系。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、剛性好、制造方便，缺點是由于焊接產(chǎn)生的應(yīng)力會降低刀片的使用性能。,返回,簡稱機夾車刀，是采用普通硬質(zhì)合金刀片，使用機械夾固的方法將刀片夾持在刀柄上使用的車刀。,機械夾固車刀,上壓式夾固機構(gòu),壓孔式夾固機構(gòu),綜合式夾固機構(gòu),硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片,杠桿式夾固機構(gòu),（3）機械夾固式車刀：,與焊接式相比，機夾車刀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不緊湊。具有以下優(yōu)點：刀片不經(jīng)高溫焊接，避免了因焊接而引起的刀片硬度下降及熱應(yīng)力所造成的裂紋等缺陷，提高了刀具耐用度及壽命。刀桿使用壽命長，可多次重復(fù)使用，節(jié)省了制造刀桿的材料和工時。車刀重磨多次后，尺寸變小，可以裝在小一號的刀桿上繼續(xù)使用，從而提高刀片的利用率。刀片的夾緊元件往往同時起到斷屑臺的作用，有利于斷屑此外，車刀磨鈍后，不必拆動刀桿，只需卸下刀片重磨或更換即可。這樣不僅大大縮短了車刀更換和調(diào)整的時間，還減輕了工人的勞動強度。這對于重型車床上用大型車刀來講，其效果尤為顯著。,返回,組成：刀桿、刀片、刀墊和夾緊元件。特點：當(dāng)全部切削刃用鈍后，更換新的刀片。壽命長、節(jié)約材料、減少輔助時間、效率高等很多優(yōu)點。,（4）可轉(zhuǎn)位式車刀,（圖231）機夾外圓車刀,（圖232）機夾可轉(zhuǎn)位車刀,返回,定義：加工轉(zhuǎn)體成形表面的專用刀具。類型：主要有平體、棱體和圓體三種。特點：具有加工質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)率高、刀具使用壽命長的特點。主要應(yīng)用于大批量生產(chǎn)。,（5）成形車刀,返回,（1）鉆孔刀具,麻花鉆(特別適合30mm以下的孔的粗加工)類型：按刀具結(jié)構(gòu)不同可分為：麻花鉆、中心鉆、扁鉆和深孔鉆等。按材料不同可分為：碳素鋼麻花鉆、高速鋼麻花鉆(常用)和硬質(zhì)合金麻花鉆(較脆)等。,組成：柄部；頸部；導(dǎo)向部分；切削部分。,頸部,麻花鉆：,麻花鉆存在問題,沿主切削刃前角變化大，中心切削條件差；排屑不暢；橫刃的切削條件差（軸向力大，定心效果差）；散熱條件差主、副切削刃交界處磨損劇烈頂角、后角和橫刃不能夠或很難分別控制切屑由已加工表面排除，孔表面粗糙度大,改進(jìn)方法,群鉆雙重頂角等前角曲線刃S形橫刃,返回,三尖七刃銳當(dāng)先,月牙弧槽分兩邊,一側(cè)外刃開屑槽,橫刃磨得低窄尖.,群鉆：,返回,中心鉆分成打中心孔用的中心鉆和鉆孔定中心用的中心鉆。其中前者又分三種類型。,中心鉆：,返回,按工藝的不同可分為鉆孔、擴孔、套料三種；按切削刃的多少可分為單刃和多刃；按排屑方式可分為外排屑和內(nèi)排屑。,深孔鉆：,返回,擴孔鉆是孔精加工前的預(yù)加工以及毛坯孔的擴大，與鉆孔相似，但齒數(shù)多，沒有橫刃，因此加工效率和精度高。,擴孔鉆：,高速鋼整體式、鑲齒套式、鑲硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位式,返回,（2）鉸刀,類型：一般分為手用鉸刀和機用鉸刀，是孔的精加工刀具。加工質(zhì)量：IT6-IT7，Ra1.6-0.4m材料：高速鋼、硬質(zhì)合金或金剛石。結(jié)構(gòu)組成：柄部、頸部和工作部分。工作部分由引導(dǎo)錐、切削部分和校準(zhǔn)部分組成,鉸刀：,a,b）手用c,d）機用e）兩把一套的錐度絞刀,返回,（3）鏜刀,按切削刃數(shù)量可分為單刃、雙刃和多刃鏜刀；按加工表面可分為內(nèi)孔和端面鏜刀；按刀具結(jié)構(gòu)可分為整體式、裝夾式和可調(diào)式鏜刀。單刃鏜刀：只有一個主切削刃，結(jié)構(gòu)與車刀類似。鏜孔的尺寸通過調(diào)整鏜刀頭的位置來保證。雙刃鏜刀：分定裝和浮動兩種。鏜刀主要用于箱體孔的粗、精加工。,雙刃浮動鏜刀的結(jié)構(gòu),多刃鏜刀：鏜孔時每個鏜刀頭同時參與切削，生產(chǎn)效率高，適合于孔的粗加工。,多刃浮動鏜刀：,有精密的刻度盤，刻度盤的螺母同刀頭的絲杠組成一個精密的絲杠螺母副（如圖所示）。當(dāng)轉(zhuǎn)動刻度盤時，絲杠帶動刀頭直線運動實現(xiàn)微調(diào)。微調(diào)鏜刀的安裝有直角型和傾斜型，直角型用于鏜通孔，傾斜型用于鏜盲孔。,返回,微調(diào)鏜刀：,3.3.3常用刀具材料,1.刀具材料應(yīng)具備的性能,高硬度:比工件高,HRC60,高耐磨性:,足夠的強度和韌性:,高的耐熱性(熱穩(wěn)定性):,良好的熱物理性能和耐熱沖擊性能,良好的工藝性能:,刀具工況：高壓、高溫、強摩擦、沖擊和振動,碳素工具鋼（T10A）、合金工具鋼（9SiCr）：,常用刀具材料：,特點：硬度較高，價格低廉，但耐熱性差應(yīng)用：適于低速、低溫下工作，如手工刀具或低速切削的機動刀具。,2.高速鋼(風(fēng)鋼或鋒鋼),含有較多鎢、鉬、鉻、釩等元素的高合金工具鋼特點：較高的硬度(熱處理硬度達(dá)HRC6267)和耐熱性(切削溫度可達(dá)550600)切削速度比碳素工具鋼和合金工具鋼高13倍(因此而得名),刀具耐用度高1040倍,甚至更多工件材料：可以加工從有色金屬到高溫合金的范圍廣泛的材料工藝性好：工藝簡單,能鍛造,容易磨出鋒利的刀刃應(yīng)用:在復(fù)雜刀具(鉆頭、絲錐、成形刀具、拉刀、齒輪刀具等)的制造中占有重要地位。,分類:按切削性能：普通高速鋼高性能高速鋼按制造工藝方法熔煉高速鋼粉末冶金高速鋼涂層高速鋼,普通高速鋼。切削硬度在250280HBS以下,切削速度不高于4060m/min。普通高速鋼應(yīng)用最廣，約占高速鋼總量的75%。鎢系高速鋼（W18Cr4V）：綜合性能好，工藝性好。但碳化物含量高，塑性變形抗力大；強度和韌性顯得不夠；熱塑性差。適用于制造復(fù)雜刀具。鎢鉬系高速鋼:（W6Mo5Cr4V2）：具有良好的機械性能，可做尺寸較小、承受沖擊力較大的刀具；熱塑性特別好，更適用于制造熱軋鉆頭等。工藝性也好，目前各國廣為應(yīng)用。,高性能高速鋼（普通高速鋼+C、V、Co、Al等）：耐熱性好，在630650時仍能保持接近60HRC的硬度，適用于加工高溫合金、鈦合金、奧氏體不銹鋼、高強度鋼等。,高碳高速鋼：硬度、耐磨性提高，但強度和韌性有所降低，目前很少使用。高釩高速鋼（如W12Cr4V4Mo）：硬度、耐磨性提高，刃磨難度提高。（碳化釩)鈷高速鋼（如W2Mo9Cr4VCo8）：高溫硬度、抗氧化能力提高，適于較高的切削速度，可提高鋼的回火硬度和磨削加工性。鋁高速鋼（如W6Mo5Cr4V2Al）：我國獨創(chuàng)，提高了高溫硬度、熱塑性和韌性。,粉末冶金高速鋼：與熔煉高速鋼相比，粉末冶金高速鋼材質(zhì)均勻、韌性好、硬度高、熱處理變形小、質(zhì)量穩(wěn)定、刃磨性能好、刀具壽命較高?？捎盟邢鞲鞣N難加工材料，特別適合于制造各種精密刀具和形狀復(fù)雜的刀具。涂層高速鋼：切削力、切削溫度約下降25%，切削速度、進(jìn)給量和刀具壽命顯著提高。適于鉆頭、絲錐、成形銑刀和切齒刀具上應(yīng)用。,3.硬質(zhì)合金,用高耐熱性和高耐磨性的金屬碳化物(碳化鎢,碳化鈦,碳化鉭,碳化鈮等)與金屬粘結(jié)劑(鈷,鎳,鉬等)在高溫下燒結(jié)而成的粉末冶金制品。特點：高硬度、高耐磨性:HRA89-93耐熱性：能耐850-1000C的高溫切速可達(dá)100-300m/min抗彎強度低,沖擊韌性差較難加工應(yīng)用：應(yīng)用廣泛，可加工包括淬硬鋼在內(nèi)的多種材料,硬質(zhì)合金的，不宜做成形狀復(fù)雜的整體刀具。,K類（YG類）鎢鈷類硬質(zhì)合金（WCCo）：強度、韌性好，耐磨性、導(dǎo)熱性差。主要用來加工鑄鐵、有色金屬及其合金。典型牌號：YG3、YG8P類（YT類）鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金（WCTiCCo）：主要用于加工鋼料。典型牌號：YT15、YT30M類（YW類）通用硬質(zhì)合金（WCTiCTaCNbCCo)：既可以加工鑄鐵和有色金屬，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。典型牌號：YW1、YW2為了克服常用硬質(zhì)合金強度和韌性低、脆性大、易崩刃的缺點，可以通過調(diào)整化學(xué)成分、細(xì)化合金晶粒以及采用涂層刀片等手段來改善其性能。,常用硬質(zhì)合金：,4.涂層刀具,常用的涂層材料：TiC、TiN和Al2O3等。TiC的硬度、抗磨損性好。對于會產(chǎn)生劇烈磨損的刀具，TiC的涂層較好。TiN與金屬的親和力較小，潤濕性能好。在容易產(chǎn)生黏結(jié)的情況下，TiN的涂層較好。氧化鋁在高溫下有良好的熱穩(wěn)定性。在高速切削產(chǎn)生大量熱量的場合，以采用AL2O3涂層為好。特點：外硬內(nèi)韌，抗氧化性和抗粘接性好，但鋒利性差，易剝落、崩刃。,陶瓷刀具是以氧化鋁（Al2O3）或以氮化硅（Si3N4）為基體，添加少量金屬在高溫下燒結(jié)而成的。具有以下主要特點：高硬度和耐磨性：常溫硬度達(dá)9195HRC，可以切削60HRC以上的硬材料。高的耐熱性：高溫下強度、韌性降低較少。高的化學(xué)穩(wěn)定性：在高溫下有較好的抗氧化、抗黏結(jié)性能。低的摩擦因數(shù)：切屑不易粘刀，不易產(chǎn)生積屑瘤。強度和韌性低：承受沖擊載荷的能力較差。熱導(dǎo)率低：抗熱沖擊性能較差。陶瓷刀具一般適用于高速精細(xì)加工硬材料，新型的陶瓷刀具也能半精、粗加工多種難加工材料。,5.陶瓷,特點：其硬度高達(dá)8000HV，僅次于金剛石。耐熱、熱穩(wěn)定性好：13001500的高溫化學(xué)穩(wěn)定性也很好：溫度高達(dá)12001300時也不與鐵產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。應(yīng)用：能以硬質(zhì)合金切削鑄鐵和普通鋼的切削速度對冷硬鑄鐵、淬硬鋼、高溫合金等進(jìn)行加工。能對淬硬鋼、冷硬鑄鐵進(jìn)行粗加工與半精加工，同時還能高速切削高溫合金、熱噴涂材料等難加工材料。,6.立方氮化硼,金剛石是碳的同素異形體，是目前最硬的物質(zhì)，其顯微硬度達(dá)10000HV。金剛石刀具有三類：（1）天然單晶金剛石刀具主要用于非鐵材料及非金屬的精密加工。單晶金剛石結(jié)晶界面有一定的方向，不同晶面上硬度與耐磨性有較大的差異，刃磨時須注意選擇刃磨平面，價格較高。（2）人造聚晶金剛石人造聚晶金剛石抗沖擊強度高，可選用較大的切削用量。結(jié)晶面無固定方向，可自由刃磨。工業(yè)上多使用人造金剛石。目前主要用于制作磨具及磨料，用作刀具材料時主要用于有色金屬的高速精細(xì)切削。,7.金剛石,（3）金剛石燒結(jié)體在硬質(zhì)合金基體上燒結(jié)一層約0.5mm厚的聚晶金剛石。強度較好，能進(jìn)行斷續(xù)切削，可多次刃磨。金剛石不是碳的穩(wěn)定狀態(tài)，遇熱易氧化和石墨化，用金剛石刀具進(jìn)行切削時須對切削區(qū)進(jìn)行強制冷卻。金剛石刀具不宜加工鐵族元素，因為金剛石中的碳原子和鐵族元素的親和力強，刀具壽命低。,切削一般鋼與鑄鐵的常用刀具材料,常用刀具材料可切削的主要工件材料,3.3.4磨料與磨具,磨削：用帶有磨粒的工具（砂輪、砂帶、油石等）對工件進(jìn)行加工的方法。工具(砂輪):磨料結(jié)合劑制坯、干燥、焙燒、修整。砂輪特性：由磨料、粒度、結(jié)合劑、硬度、組織、及形狀尺寸等因素決定。,3.3.4磨料與磨具,1.磨料磨料應(yīng)具有的性質(zhì)：高硬度、高耐熱性和一定的韌性。在磨削過程中受力破碎后還要能形成鋒利的幾何形狀。常用的磨料:氧化物系、碳化物系和超硬磨料系。,硬脆性，導(dǎo)熱、導(dǎo)電性韌性,2.粒度,粒度表示磨料顆粒的尺寸大小，按直徑大于40m否，分為磨粒和微粉，如60、W20。粗磨加工選用顆粒較粗的砂輪；精磨加工選用顆粒較細(xì)的砂輪。砂輪與工件接觸面積大時，選用顆粒較粗的砂輪，防止燒傷工件。,常用的粒度及使用范圍見3-4。,表34常用粒度及使用尺寸,3.結(jié)合劑,常用的結(jié)合劑種類有：,強度，彈性，耐熱、蝕性,是砂輪的強度、抗沖擊性、耐熱性的主要決定因素。,4.硬度,砂輪的硬度是指磨粒在磨削力作用下，從砂輪表面上脫落的難易程度。反映了磨粒與結(jié)合劑的粘固強度和自礪性。砂輪的硬度分七個等級：超軟、軟、中軟、中、中硬、硬、超硬，見表3-6。工件硬度較高時應(yīng)選用較軟的砂輪；工件硬度較低時，應(yīng)選用較硬的砂輪；砂輪與工件接觸面較大時，選用較軟的砂輪；磨薄壁件及導(dǎo)熱性差的工件時選用較軟的砂輪；砂輪粒度號大時，應(yīng)選用較軟的砂輪。精磨和成形磨時，應(yīng)選用較硬的砂輪；,5.組織,砂輪的組織是指磨料、結(jié)合劑、氣孔三者之間的比例關(guān)系。磨料在砂輪體積中所占的比例越大，組織越緊密；反之，則組織越疏松。砂輪的組織分為緊密（組織號03）、中等（組織號47）和疏松（組織號812）三個類別。6.砂輪形狀砂輪是用結(jié)合劑把磨粒黏結(jié)起來，經(jīng)壓坯、干燥、焙燒及車整而成。它的特性決定于磨料、粒度、結(jié)合劑、硬度、組織及形狀尺寸等。常用砂輪形狀、代號及主要用途見表3-7。,13003075A60L5V35m/s表示：該砂輪為平形砂輪