第1章 金屬切削原理及刀具

1、機械制造技術基礎機械制造技術基礎主講人主講人: :劉長霞劉長霞緒論緒論1、機械制技術的概念、作用和發(fā)展概況、機械制技術的概念、作用和發(fā)展概況2、本課程的主要內容和要求、本課程的主要內容和要求綜合四門課程的內容：刀具、機床、夾具和機械綜合四門課程的內容：刀具、機床、夾具和機械制造工藝學制造工藝學利用利用切削刀具切削刀具從工件上切除多余的材料的加從工件上切除多余的材料的加工方法。工方法。 目的：目的： 使被加工零件的尺寸精度、位置精度和形狀、表使被加工零件的尺寸精度、位置精度和形狀、表面質量達到面質量達到設計與使用設計與使用的要求。的要求。 相關設備：機床、相關設備：機床、刀具刀具、夾具、量具、夾

2、具、量具 特種加工特種加工( (電火花、線切割電火花、線切割) )、鍛造。、鍛造。金屬切削加工實例金屬切削加工實例怎樣成形？怎樣成形？怎樣成形？怎樣成形？怎樣成形？怎樣成形？(1) 主運動主運動定義定義：刀具與工件之間主要相對運：刀具與工件之間主要相對運動；使刀具切削刃切入工件材料，動；使刀具切削刃切入工件材料，切除工件上多余金屬層，形成工件切除工件上多余金屬層，形成工件新表面。新表面。特點特點：運動速度較高，切削功率較：運動速度較高，切削功率較大；大；(2) 進給運動進給運動定義定義：刀具與工件之間相對運動；：刀具與工件之間相對運動；配合主運動，保證切削連續(xù)進行。配合主運動，保證切削連續(xù)進行

3、。特點特點：運動速度較低，切削功率較：運動速度較低，切削功率較??；??；待加工表面待加工表面：即將被切除：即將被切除的工件表面。的工件表面。已加工表面已加工表面：已被切除多：已被切除多余材料而形成符合要求的余材料而形成符合要求的工件新表面。工件新表面。過渡表面過渡表面：切削刃在工件：切削刃在工件上正在形成，并隨著切削上正在形成，并隨著切削不斷消失的表面。不斷消失的表面。d-工件或刀具上某一點的回轉直徑工件或刀具上某一點的回轉直徑(mm)；n-工件或刀具的轉速（工件或刀具的轉速（r/s或或r/min）。）。1000dnvc切削速度切削速度 vc 、進給量、進給量 f、切削深度、切削深度 ap1、切

4、削速度、切削速度：切削刃選定點相對于工件主運動的速度切削刃選定點相對于工件主運動的速度 主運動的線速度主運動的線速度主運動是回轉運動的機床，切削速度：主運動是回轉運動的機床，切削速度： 2、進給量、進給量f進給量是工件或刀具每回轉一進給量是工件或刀具每回轉一周時兩者沿進給運動方向的周時兩者沿進給運動方向的相相對位移對位移。進給速度進給速度vf：單位時間內工件：單位時間內工件與刀具在進給運動方向上的相與刀具在進給運動方向上的相對位移對位移 vfnf3、切削深度、切削深度ap背吃刀量背吃刀量定義：工件已加工表面和待加工表面間的垂直距離，定義：工件已加工表面和待加工表面間的垂直距離，mm。視頻：視頻

5、：切削用量對切削的影響切削用量對切削的影響外圓柱表面車削的切削深度可外圓柱表面車削的切削深度可用下式計算：用下式計算：dw：待加工表面直徑；：待加工表面直徑； dm：已加工表面直徑。：已加工表面直徑。(mm)2ddamwp 前面前面A ：切屑流出時經過：切屑流出時經過的刀面；的刀面； 主后面主后面Aa ：與工件上：與工件上過渡過渡表面表面相對的刀面；相對的刀面； 副后面副后面 ：與已加工表面：與已加工表面相對的刀面。相對的刀面。1、刀具切削部分的組成、刀具切削部分的組成 一尖、兩刃、三面一尖、兩刃、三面 主切削刃主切削刃S A與與Aa的交線；的交線； 副切削刃副切削刃S A與與Aa的交線；的交

6、線； 刀尖刀尖(過渡刃過渡刃) 主、副切削刃匯交的主、副切削刃匯交的一小段切削刃。一小段切削刃。三、刀具切削部分的幾何參數三、刀具切削部分的幾何參數 圖樣上標注的刀具角度圖樣上標注的刀具角度-刀具角度；刀具角度；(1) 基面基面Pr 通過切削刃選定點通過切削刃選定點x，垂直于主運動速度方向的平面；垂直于主運動速度方向的平面；通常也平行于刀具安裝面通常也平行于刀具安裝面。(2) 切削平面切削平面PS 通過切削刃選定點通過切削刃選定點x，與切削刃相切，且垂直于基，與切削刃相切，且垂直于基面的平面。面的平面。(3) 主剖主剖(正交平正交平)面面PO 通過切削刃通過切削刃選定點選定點x，同時垂直于基面

7、，同時垂直于基面Pr與與切削平面切削平面PS的平面。的平面。(4) 法剖面法剖面Pn 切削刃上選定點切削刃上選定點x，垂直于切削刃的平面。垂直于切削刃的平面。ArreArre；dhdhin22/s。作業(yè)P103 1.2-1.5-1.7 切削變形過程示意圖切削變形過程示意圖工工 件件刀具1chDDchhllhh切屑長度切屑層長度切削層厚度切屑厚度sin)cos(sin)cos(ooDchhOMOMhh)cos(sincostancosooo(4) 積屑瘤積屑瘤 Built-up Edge (BUE)抑制積屑瘤的措施抑制積屑瘤的措施 低速或高速切削低速或高速切削 切削速度影響切削溫度。切削速度影響

8、切削溫度。速度低時，溫度低，塑性變形??；速度低時，溫度低，塑性變形??；溫度高時，剪切屈服強度下降；摩擦系數減小。溫度高時，剪切屈服強度下降；摩擦系數減小。工件：工件：45鋼、鋼、ap=4.5mm、f=0.67mm/r 減小進給量、增大刀具減小進給量、增大刀具前角、提高刀具刃磨質量、前角、提高刀具刃磨質量、合理選擇切削液，合理選擇切削液，使摩擦使摩擦與粘結減少。與粘結減少。 合理調整切削參數合理調整切削參數P10加工合金鋼、加工合金鋼、re=0.5mm、ap=2mm加工硬化加工硬化影響：影響：提高屈服強度，在已加工表面出現微裂紋和殘余應力，提高屈服強度，在已加工表面出現微裂紋和殘余應力，降低疲勞

9、強度。不銹鋼、高錳鋼、鈦合金尤其嚴重。降低疲勞強度。不銹鋼、高錳鋼、鈦合金尤其嚴重。抑制措施：抑制措施： 磨出鋒利的切削刃磨出鋒利的切削刃 當鈍圓半徑當鈍圓半徑re由由0.5mm減小到減小到0.005mm，硬化程度降低，硬化程度降低40%; 增大前角或后角增大前角或后角 前角增大，減小切削力和切削變形；前角增大，減小切削力和切削變形；后角增大，防止后刀面與加工接觸；后角增大，防止后刀面與加工接觸； 減小背吃刀量減小背吃刀量(切削深度切削深度) 減小切削力減小切削力-ap由由1.2mm降降低低0.1mm，可以降低硬化程度，可以降低硬化程度17%； 合理選用切削液合理選用切削液 減小刀具后面與切削

10、表面的摩擦。減小刀具后面與切削表面的摩擦。22222fpcDcFFFFFFrDfFFsinrDpFFcosfaFAFkpcDcc31060cccvFPcFcFcFccFncyxpFcKvfaCF pFpFpFppFncyxpFpKvfaCF fFfFfFffFncyxpFfKvfaCF P10加工加工50鋼、鋼、f=0.25、vc=100mm/min、ap=2mm rDfFFsinrDpFFcos mcTAv 作業(yè)P105 1.13-1.18 二、刀具材料二、刀具材料1、刀具材料應具備的性能、刀具材料應具備的性能(1) 高的硬度和耐磨性高的硬度和耐磨性: 刀具硬度刀具硬度工件硬度，一般硬度工件

11、硬度，一般硬度 HRC60。刀具在切削時，產生大量的切削熱，切削刃處溫度很高。刀具在切削時，產生大量的切削熱，切削刃處溫度很高。切削部分在高溫下承受很大的切削力和劇烈的摩擦。斷續(xù)切削部分在高溫下承受很大的切削力和劇烈的摩擦。斷續(xù)切削時，還伴隨著沖擊與振動，引起切削溫度波動。切削時，還伴隨著沖擊與振動，引起切削溫度波動。同時具有較高的耐磨性，延長刀具的壽命同時具有較高的耐磨性，延長刀具的壽命一般，硬度一般，硬度，耐磨性，耐磨性，抗沖擊性能，抗沖擊性能。(2) 足夠的強度和韌性足夠的強度和韌性 承受切削力、沖擊、振動。承受切削力、沖擊、振動。 (3) 較高的耐熱性較高的耐熱性(熱硬性熱硬性) 定義

12、：高溫時仍能維持刀具切削性的一種特性。定義：高溫時仍能維持刀具切削性的一種特性。衡量標準：衡量標準：高溫硬度值。高溫硬度值。耐熱性越好的材料，允許的切削速度越高。耐熱性越好的材料，允許的切削速度越高。(4) 良好的工藝性良好的工藝性(可加工性可加工性)良好的熱處理工藝性：淬火變形小、淬透層深、脫碳層淺良好的熱處理工藝性：淬火變形小、淬透層深、脫碳層淺高硬度材料具備良好的可磨削加工特性高硬度材料具備良好的可磨削加工特性焊接的材料具備較好的導熱性與焊接工藝性焊接的材料具備較好的導熱性與焊接工藝性(5) 導熱性和膨脹系數導熱性和膨脹系數 大的導熱系數和較小的線膨脹系數大的導熱系數和較小的線膨脹系數(

13、6) 經濟性經濟性 滿足要求下，選擇價格低的材料。滿足要求下，選擇價格低的材料。刀具切削部分材料主要有刀具切削部分材料主要有工具鋼（工具鋼（碳素工具鋼碳素工具鋼和和合金工具鋼合金工具鋼、高速鋼）、硬質合、高速鋼）、硬質合金、陶瓷材料和超硬刀具材料金、陶瓷材料和超硬刀具材料(金剛石、立方氮化硼金剛石、立方氮化硼)等。等。一般機加工使用最多高速鋼與硬質合金。一般機加工使用最多高速鋼與硬質合金。高速鋼耐熱性差高速鋼耐熱性差，抗彎強度高，價格便宜，焊接與刃磨，抗彎強度高，價格便宜，焊接與刃磨性能好，可以應用于中、低速切削的成形刀具，不宜應性能好，可以應用于中、低速切削的成形刀具，不宜應用于高速切削；用

14、于高速切削；硬質合金耐熱性好硬質合金耐熱性好，切削效率高，切削效率高，強度強度及焊接刃磨工藝性比高速鋼低及焊接刃磨工藝性比高速鋼低，多用于制作車刀、銑刀，多用于制作車刀、銑刀以及各類高效切削刀具以及各類高效切削刀具。硬度越高，允許的切削速度越高；韌性越高可以承受的硬度越高，允許的切削速度越高；韌性越高可以承受的切削力越大。切削力越大。2、刀具材料的類型和性能、刀具材料的類型和性能定義：高速鋼是一種含有鎢、鉬、鉻、釩等合金元素較定義：高速鋼是一種含有鎢、鉬、鉻、釩等合金元素較多的合金工具鋼多的合金工具鋼 。性質：高速鋼具有良好的熱穩(wěn)定性性質：高速鋼具有良好的熱穩(wěn)定性 熱處理變形小，耐熱處理變形小

15、，耐熱性超過熱性超過600；高速鋼具有較高強度和韌性高速鋼具有較高強度和韌性 抗彎強度大約為抗彎強度大約為3.3GPa；熱處理后硬度可達熱處理后硬度可達(6266HRC) 。良好的可加工性良好的可加工性-宜鍛造。主要制作宜鍛造。主要制作復雜形狀刀具復雜形狀刀具：如：如銑刀、孔加工刀具、螺紋刀具、拉刀、齒輪刀具等。銑刀、孔加工刀具、螺紋刀具、拉刀、齒輪刀具等。通過調節(jié)其化學成分，可用于高強度鋼、高溫合金、鈦通過調節(jié)其化學成分，可用于高強度鋼、高溫合金、鈦合金等難加工材料的加工。合金等難加工材料的加工。(1) 高速鋼高速鋼滾滾 刀刀定義：定義：由硬度和熔點很高的由硬度和熔點很高的碳化物碳化物(硬質

16、相硬質相)和和金屬金屬(粘結粘結相相)通過粉末冶金工藝制成的。通過粉末冶金工藝制成的。 碳化物（碳化物（WC、TiC、TaC、NbC和和TiN）和金屬粘結劑）和金屬粘結劑（Co、Ni、Mo）。）。(2) 硬質合金硬質合金含高硬度、高熔點的含高硬度、高熔點的硬質相愈多硬質相愈多，其，其硬度硬度與高溫硬度愈與高溫硬度愈高高；含含粘結劑粘結劑愈愈多多，強度愈高強度愈高。硬質合金含有大量的硬質合金含有大量的WC、TiC，因此硬度、耐磨性、耐，因此硬度、耐磨性、耐熱性均高于高速鋼。常溫硬度達熱性均高于高速鋼。常溫硬度達8994HRA，耐熱性達，耐熱性達8001000。切削鋼時，切削速度可達。切削鋼時，切

17、削速度可達220m/min左右。左右。在合金中加入熔點更高的在合金中加入熔點更高的TaC、NbC，可使耐熱性提高到，可使耐熱性提高到1000 1100。切削鋼時，切削速度可進一步提高到。切削鋼時，切削速度可進一步提高到200 300m/min。大多數車刀、端銑刀和部分立銑刀等均已采用硬質合金制大多數車刀、端銑刀和部分立銑刀等均已采用硬質合金制造造-主要的刀具材料。主要的刀具材料。整體硬質合金立銑刀整體硬質合金立銑刀三菱三菱-模具加工用整體硬質合金鉆頭模具加工用整體硬質合金鉆頭整體硬質合金立銑刀整體硬質合金立銑刀定義：以定義：以氧化鋁氧化鋁Al2O3或或氮化硅氮化硅Si3N4為基體，添加少量為基

18、體，添加少量的金屬，在高溫下燒結而成。的金屬，在高溫下燒結而成。(3) 其他刀具材料其他刀具材料高硬度與耐磨性高硬度與耐磨性，常溫硬度，常溫硬度91 95HRA，超過硬質合金?？梢杂?，超過硬質合金?？梢杂糜谇邢饔谇邢?0HRC以上的材料。以上的材料。高的耐熱性高的耐熱性，1200硬度仍然可以保持硬度仍然可以保持80HRA，強度和韌性降低，強度和韌性降低較少。較少。高的化學穩(wěn)定性高的化學穩(wěn)定性。高溫下仍有較強的抵抗氧化、粘結的性能，刀。高溫下仍有較強的抵抗氧化、粘結的性能，刀具的熱磨損性能較少。具的熱磨損性能較少。強度與韌性低強度與韌性低。強度只有硬質合金的。強度只有硬質合金的1/2。選擇合適的

19、幾何參數與。選擇合適的幾何參數與切削用量，避免承受沖擊，防止崩刃。切削用量，避免承受沖擊，防止崩刃。熱導率低熱導率低。只有硬質合金的。只有硬質合金的1/2 1/5。熱脹系數熱脹系數比硬質合金比硬質合金高高10% 30%-抗熱沖擊性能較差?？篃釠_擊性能較差。特點特點陶瓷刀具陶瓷刀具高速下精加工硬材料高速下精加工硬材料-vc=200m/min車削淬火鋼。車削淬火鋼。株洲硬質合金集團株洲硬質合金集團黑金剛系列黑金剛系列YBD052-超厚超厚Al2O3+厚厚TiCN，適宜高速干切削灰口鑄鐵。適宜高速干切削灰口鑄鐵。YBD102-厚厚Al2O3+厚厚TiCN，適，適宜高速加工球墨鑄鐵。宜高速加工球墨鑄鐵

20、。株洲硬質合金集團株洲硬質合金集團黑金剛系列黑金剛系列YBD252-鑄鐵中低速濕式切削、鑄鐵中低速濕式切削、斷續(xù)切削條件下的車削加工。斷續(xù)切削條件下的車削加工。YBD152-適宜中高速車削鑄適宜中高速車削鑄鐵。中速時還可以承受輕微斷鐵。中速時還可以承受輕微斷續(xù)切削。續(xù)切削。株洲硬質合金集團株洲硬質合金集團黑金剛系列黑金剛系列包括：天然金剛石和人造金剛石。包括：天然金剛石和人造金剛石。PCD：以高溫、高壓條件：以高溫、高壓條件制造制造金剛石刀具的金剛石刀具的方法方法。1954 年美國研制成功人造金剛石，在年美國研制成功人造金剛石，在 1957 年開始工業(yè)生年開始工業(yè)生產。產。1963年中國研制成

21、功人造金剛石。年中國研制成功人造金剛石。21 世紀初，中國人世紀初，中國人造金剛石最高年產量已達造金剛石最高年產量已達 10億克拉以上，居世界億克拉以上，居世界首位首位。超硬刀具材料超硬刀具材料金剛石金剛石硬度可達硬度可達10000HV，自然界已知最硬的材料?？梢杂糜谥圃斓毒?，自然界已知最硬的材料?？梢杂糜谥圃斓毒吆蜕拜喓蜕拜?用于磨削陶瓷等高硬度的脆性材料用于磨削陶瓷等高硬度的脆性材料)?？杉庸じ鞣N高硬度?？杉庸じ鞣N高硬度耐磨材料、有色金屬及其合金。因與鐵親和力強，不適合加工鐵耐磨材料、有色金屬及其合金。因與鐵親和力強，不適合加工鐵族材料。族材料。三菱三菱-鑄鐵加工用整體式鑄鐵加工用整體式C

22、BN材料材料MBS1401957 年年，美國，美國 GE 公司公司制造出制造出單晶立方氮化硼單晶立方氮化硼 CBN；70 年代初年代初制成制成聚晶聚晶PCBN刀具。刀具。1966 年中國研制成功單晶年中國研制成功單晶CBN；稍后聚晶；稍后聚晶 PCBN研制成功。研制成功。硬度僅次于金剛石?？赡透邷?。硬度僅次于金剛石?？赡透邷?。超硬刀具材料超硬刀具材料立方氮化硼立方氮化硼CBN補充材料補充材料-三菱三菱 擁有的產業(yè)：采礦、造船、銀行、保險、擁有的產業(yè)：采礦、造船、銀行、保險、倉儲、營紙、鋼鐵、玻璃、電氣設備、飛倉儲、營紙、鋼鐵、玻璃、電氣設備、飛機、石油和房地產。機、石油和房地產。在日本，扮演著

23、舉足輕重的角色。在日本，扮演著舉足輕重的角色。 涂層金屬陶瓷涂層金屬陶瓷：三菱公司的涂層金屬陶瓷是世界上最早：三菱公司的涂層金屬陶瓷是世界上最早的，它是在金屬陶瓷基體上進行的，它是在金屬陶瓷基體上進行PVD涂層，提高耐磨損涂層，提高耐磨損性、耐熱沖擊性，不論是高速連續(xù)切削還是濕式切削、性、耐熱沖擊性，不論是高速連續(xù)切削還是濕式切削、斷續(xù)切削，它都能發(fā)揮出穩(wěn)定的性能。斷續(xù)切削，它都能發(fā)揮出穩(wěn)定的性能。補充材料補充材料-株洲硬質合金集團株洲硬質合金集團 是中國第一家硬質合金企業(yè)，始建于是中國第一家硬質合金企業(yè)，始建于1954年。年。鉆石鉆石-中國刀具行業(yè)最富盛名的品牌。中國刀具行業(yè)最富盛名的品牌。

24、 擁有先進的硬質合金生產技術裝備和自己的知識產權，擁有先進的硬質合金生產技術裝備和自己的知識產權，專門研究開發(fā)和生產高性能可轉位刀片和配套工具。在專門研究開發(fā)和生產高性能可轉位刀片和配套工具。在美國、德國、日本、香港均設有分支機構。美國、德國、日本、香港均設有分支機構。貿易網絡遍布五大洲貿易網絡遍布五大洲69個國家和地區(qū)，年進出口總額逾個國家和地區(qū)，年進出口總額逾8000萬美元。萬美元。三三、切削液切削液mmbKKrr2502.fbKr).(51210 外圓車刀外圓車刀斯特拉姆高精度刀具強力鉆斯特拉姆高精度刀具強力鉆斯伊斯卡可轉位鉆頭斯伊斯卡可轉位鉆頭工作部分工作部分 作用：作用：導向導向與排

25、屑。與排屑。刃帶刃帶：外圓柱上兩條螺旋形棱邊，在切削部分切入工件后：外圓柱上兩條螺旋形棱邊，在切削部分切入工件后起保持進給方向。起保持進給方向。螺旋刃溝是排屑的通道螺旋刃溝是排屑的通道-前刀面。前刀面。鉆芯鉆芯：鉆體中心，連接兩個刃瓣。：鉆體中心，連接兩個刃瓣。切削部分切削部分 兩個前面、兩個后面、兩個副后面兩個前面、兩個后面、兩個副后面有三個主切削刃。主切削刃為前、后面匯交的區(qū)域。有三個主切削刃。主切削刃為前、后面匯交的區(qū)域。橫刃位于兩個主后面匯交的區(qū)域。橫刃位于兩個主后面匯交的區(qū)域。副切削刃是兩條刃溝與刃帶棱面匯交的兩條螺旋線。副切削刃是兩條刃溝與刃帶棱面匯交的兩條螺旋線。麻花鉆麻花鉆麻花

26、鉆的刃磨麻花鉆的刃磨槍鉆系統(tǒng)槍鉆系統(tǒng)(3)扁鉆加工直徑大于扁鉆加工直徑大于25mm的孔的孔(4)深孔鉆深孔鉆 槍鉆槍鉆 小直徑深孔鉆小直徑深孔鉆切削部分用切削部分用高速鋼或硬質合金高速鋼或硬質合金，鉆桿用，鉆桿用無縫鋼管無縫鋼管壓制成形。壓制成形。適宜加工孔徑為適宜加工孔徑為 2 30(單刃深孔鉆加工單刃深孔鉆加工 2 20，雙刃深孔，雙刃深孔鉆鉆 14 30) 、Ra值為值為3.2 0.8 m，長徑比大于，長徑比大于100的深孔。的深孔。高壓高壓切削液從鉆桿的切削液從鉆桿的內部內部注入鉆頭注入鉆頭頭部頭部，經過，經過月形孔月形孔和進和進油小孔到達切削區(qū)，將切屑從油小孔到達切削區(qū)，將切屑從V形

27、槽形槽和和孔壁孔壁間的空間帶走，間的空間帶走，同時起到同時起到冷卻潤滑冷卻潤滑作用。作用。切屑從深孔鉆的外部排出切屑從深孔鉆的外部排出-外排屑外排屑。伊斯卡變色龍槍鉆伊斯卡變色龍槍鉆 錯齒內排屑深孔鉆錯齒內排屑深孔鉆高壓切削液由高壓切削液由鉆桿外圓鉆桿外圓和和工件孔壁工件孔壁間的間的空隙空隙注入，切屑隨注入，切屑隨同切削液由鉆桿的同切削液由鉆桿的中心孔中心孔排出。排出。適宜加工孔徑為適宜加工孔徑為 12 120mm。尺寸精度為尺寸精度為IT9IT6，表面粗糙度為，表面粗糙度為Ra3.2。焊接式焊接式與與可轉位式可轉位式 噴吸鉆噴吸鉆改善剛性改善剛性1/3從從月牙形噴嘴月牙形噴嘴進入內管，形成進

28、入內管，形成負壓區(qū)負壓區(qū)。2/3切削液由內管和外管之間流入切削液由內管和外管之間流入切削區(qū)切削區(qū)，由負壓吸入內管。，由負壓吸入內管。 套料鉆套料鉆- -外排屑外排屑刀體與鉆桿依靠矩形螺紋連接。刀體與鉆桿依靠矩形螺紋連接。刀齒分布在圓形刀體的前端面上，切削力壓向定位基面。刀齒分布在圓形刀體的前端面上，切削力壓向定位基面。應用于直徑大于應用于直徑大于60mm60mm場合，可以將中心部分的料芯留下再利用。場合，可以將中心部分的料芯留下再利用。2、擴孔鉆、擴孔鉆作用作用：擴大孔徑、提高加工孔的質量。：擴大孔徑、提高加工孔的質量。應用場合應用場合：孔的最終加工或鉸孔、磨孔前的預加工。：孔的最終加工或鉸孔

29、、磨孔前的預加工。表面質量表面質量：IT9 IT10級；表面粗糙度級；表面粗糙度6. 3 3.2m 。3、锪鉆、锪鉆作用作用：加工各種螺釘：加工各種螺釘沉孔、錐孔和凸臺面沉孔、錐孔和凸臺面。帶導柱平底锪鉆帶導柱平底锪鉆 帶導柱帶導柱90錐面锪鉆錐面锪鉆不帶導柱錐面锪鉆不帶導柱錐面锪鉆 端面锪鉆端面锪鉆4、鉸刀、鉸刀結構：結構：工作部分工作部分(切削部分切削部分+校準部分校準部分)+頸部頸部+柄部柄部 鉸圓錐孔鉸圓錐孔a)直柄機用鉸刀直柄機用鉸刀 b）錐柄機用鉸刀）錐柄機用鉸刀 c）硬質合金錐柄機用鉸刀）硬質合金錐柄機用鉸刀 d）手用鉸刀）手用鉸刀 e）可調節(jié)手用鉸刀）可調節(jié)手用鉸刀 f）套式機

30、用鉸刀）套式機用鉸刀 g）直柄莫式錐度鉸刀）直柄莫式錐度鉸刀 h）手用）手用1：50錐度銷子鉸刀錐度銷子鉸刀5 5、鏜刀用于直徑大于、鏜刀用于直徑大于8 80mm孔的加工孔的加工瑞士瑞士MBM高精度模塊化鏜刀高精度模塊化鏜刀1瑞士瑞士MBM高精度模塊化鏜刀高精度模塊化鏜刀2機夾式單刃鏜刀機夾式單刃鏜刀a)盲孔鏜刀盲孔鏜刀 b)通孔鏜刀通孔鏜刀主偏角區(qū)分主偏角區(qū)分： 通孔鏜刀主偏通孔鏜刀主偏角取角取 45-75 ； 盲孔鏜刀盲孔鏜刀 其主其主偏角取偏角取 90-93。微調鏜刀微調鏜刀 易調節(jié)、精度高、精加工易調節(jié)、精度高、精加工用用5和和4將將2和和1固定在固定在6上，用上，用3將將6固定在鏜桿

31、上。固定在鏜桿上。調節(jié)時，轉動調節(jié)時，轉動2，使刀頭徑向移動。，使刀頭徑向移動。1-刀頭刀頭 2-微調螺母微調螺母 3 -螺釘螺釘 4-波形墊圈波形墊圈 5-調節(jié)螺母調節(jié)螺母 6-固定座套固定座套1.4.3 其他刀具其他刀具1、銑刀、銑刀伊斯卡伊斯卡HeliTang銑刀銑刀伊斯卡伊斯卡Heli大進給銑刀大進給銑刀伊斯卡伊斯卡Heli銑刀銑刀伊斯卡整體硬質合金銑刀伊斯卡整體硬質合金銑刀伊斯卡伊斯卡Heli銑刀銑刀-玉米銑刀玉米銑刀 2、齒輪刀具、齒輪刀具(1) 成形齒輪刀具成形齒輪刀具(2) 齒輪滾刀齒輪滾刀(3) 插齒刀插齒刀(4) 剃齒刀剃齒刀插齒插齒- -剃齒剃齒- -磨齒磨齒齒輪加工齒輪

32、加工- -滾齒和珩齒滾齒和珩齒滾齒滾齒插齒插齒珩齒珩齒磨齒磨齒 3、拉刀、拉刀拉削加工拉削加工 4、螺紋刀具、螺紋刀具縱切車床自動車床數控車床內縱切車床自動車床數控車床內外螺紋割槽鉆孔搪孔攻絲切斷外螺紋割槽鉆孔搪孔攻絲切斷1.5.1 磨削加工的特點與分類磨削加工的特點與分類 1、磨削加工的特點、磨削加工的特點(1) 速度快、溫度高速度快、溫度高(2) 加工精度高、表面質量好加工精度高、表面質量好(3) 適應性強，可加工工件材料廣適應性強，可加工工件材料廣(4) 切屑少切屑少(5) 砂輪具有自銳性砂輪具有自銳性1.5 磨削磨削1.5.2 磨料磨具磨料磨具 以砂輪為例以砂輪為例砂輪砂輪 ： 磨料結

33、合劑磨料結合劑砂輪特性決定于五要素：砂輪特性決定于五要素：磨料、粒度、結合劑、硬度和磨料、粒度、結合劑、硬度和組織。組織。 1、磨料、磨料 鋒利的形狀、高硬度和熱硬性、適當的堅韌性鋒利的形狀、高硬度和熱硬性、適當的堅韌性(1) 剛玉系（主要成份剛玉系（主要成份Al2O3） 棕剛玉（棕剛玉（A）：硬度低，韌性較好，廉價。磨碳素鋼、合金鋼、可鍛鑄鐵）：硬度低，韌性較好，廉價。磨碳素鋼、合金鋼、可鍛鑄鐵 白剛玉（白剛玉（WA）：）：硬度高，韌性差，磨粒鋒利，價格高。磨淬火鋼、高速鋼、高碳鋼硬度高，韌性差，磨粒鋒利，價格高。磨淬火鋼、高速鋼、高碳鋼(2) 碳化物系（主要成份碳化硅、碳化硼碳化物系（主要

34、成份碳化硅、碳化硼） 黑色碳化硅黑色碳化硅(C): 比剛玉類硬度高，導熱性好，韌性差。磨鑄鐵、黃銅等脆材比剛玉類硬度高，導熱性好，韌性差。磨鑄鐵、黃銅等脆材 綠色碳化硅綠色碳化硅(GC)：比：比C硬度高，導熱性好，但韌性差。磨硬度高，導熱性好，但韌性差。磨Y合金、陶瓷、玻合金、陶瓷、玻璃等璃等(3) 超硬磨料超硬磨料 人造金剛石（人造金剛石（D）：硬度最高，耐熱性較好，韌性最差，價格昂貴。）：硬度最高，耐熱性較好，韌性最差，價格昂貴。 立方氮化硼（立方氮化硼（CBN）：硬度僅次于）：硬度僅次于D，韌性較，韌性較D好，與鐵元素親和好。好，與鐵元素親和好。2、粒度、粒度 (磨料顆粒的大小磨料顆粒的

35、大小)篩分法篩分法：以剛能通過的那一號篩網的網號來表示磨料的粒度，以剛能通過的那一號篩網的網號來表示磨料的粒度，如如60，即網篩孔的尺寸。，即網篩孔的尺寸。光電沉降儀法：光電沉降儀法：微粉：磨粒的直徑微粉：磨粒的直徑40m時，如時，如W20磨粒尺寸磨粒尺寸在在2014m，以沉降時間來測定。，以沉降時間來測定。 粗磨用粗粒度，精磨用細粒度粗磨用粗粒度，精磨用細粒度 ；當工件材料軟，塑性大，；當工件材料軟，塑性大，磨削面積大時，采用粗粒度，以免堵塞砂輪燒傷工件。成形磨磨削面積大時，采用粗粒度，以免堵塞砂輪燒傷工件。成形磨削和高速磨削時應選用細粒度砂輪。削和高速磨削時應選用細粒度砂輪。 3、結合劑、

36、結合劑 結合劑的作用是將磨粒粘合在一起，使磨具具有必要的形狀和結合劑的作用是將磨粒粘合在一起，使磨具具有必要的形狀和強度。強度。 1、陶瓷結合劑（、陶瓷結合劑（V）：）：化學穩(wěn)定性好、耐熱、耐腐蝕、價廉，占化學穩(wěn)定性好、耐熱、耐腐蝕、價廉，占90%，但性脆，不宜制成薄片，不宜，但性脆，不宜制成薄片，不宜 高速，線速度一般為高速，線速度一般為35m/s。 2、樹脂結合劑（、樹脂結合劑（B）：）：強度高彈性好，耐沖擊，適于高速磨或強度高彈性好，耐沖擊，適于高速磨或切槽切斷等工作，但耐腐蝕耐熱性差切槽切斷等工作，但耐腐蝕耐熱性差 (300)，自銳性好。，自銳性好。 3、橡膠結合劑（、橡膠結合劑（R）

37、：）：強度高彈性好，耐沖擊，適于拋光輪、強度高彈性好，耐沖擊，適于拋光輪、 導輪及薄片砂輪，但耐腐蝕耐熱性差導輪及薄片砂輪，但耐腐蝕耐熱性差(200)，自銳性好。，自銳性好。 4、金屬結合劑（、金屬結合劑（M）：）：青銅、鎳等，強度韌性高，成形性好，青銅、鎳等，強度韌性高，成形性好， 但自銳性差，適于金剛石、立方氮化硼砂輪。但自銳性差，適于金剛石、立方氮化硼砂輪。 4、硬度、硬度 指磨具工作時在磨削力作用下磨粒脫落的難易程度。指磨具工作時在磨削力作用下磨粒脫落的難易程度。 取決于結合劑的結合能力及所占比例，與磨料硬度無關。取決于結合劑的結合能力及所占比例，與磨料硬度無關。 硬度高，磨料不易脫落

38、；硬度低，自銳性好。硬度高，磨料不易脫落；硬度低，自銳性好。 分分7大級大級(超軟、軟、中軟、中、中硬、硬、超硬超軟、軟、中軟、中、中硬、硬、超硬)，16小級小級砂輪硬度選擇原則：砂輪硬度選擇原則：(1) 磨削硬材，選軟砂輪；磨削軟材，選硬砂輪；磨削硬材，選軟砂輪；磨削軟材，選硬砂輪；(2) 磨導熱性差的材料，不易散熱，選軟砂輪以免工件燒傷；磨導熱性差的材料，不易散熱，選軟砂輪以免工件燒傷；(3)砂輪與工件接觸面積大時，選較軟的砂輪；砂輪與工件接觸面積大時，選較軟的砂輪；(4)成形磨精磨時，選硬砂輪；粗磨時選較軟的砂輪。成形磨精磨時，選硬砂輪；粗磨時選較軟的砂輪。 5、組織、組織 反映磨具中磨

39、料、結合劑和氣孔三者體積的比例關系，反映磨具中磨料、結合劑和氣孔三者體積的比例關系， 即砂輪結構的疏密程度，分緊密、中等、疏松三類即砂輪結構的疏密程度，分緊密、中等、疏松三類13級。級。 緊密組織緊密組織成形性好，加工質量高，適于成形磨、精密磨成形性好，加工質量高，適于成形磨、精密磨 和強力磨削。和強力磨削。 中等組織中等組織適于一般磨削工作，如淬火鋼、刀具刃磨等。適于一般磨削工作，如淬火鋼、刀具刃磨等。 疏松組織疏松組織不易堵塞砂輪，適于粗磨、磨軟材、磨平面、內不易堵塞砂輪，適于粗磨、磨軟材、磨平面、內 圓等接觸面積較大時，磨熱敏性強的材料或薄件圓等接觸面積較大時，磨熱敏性強的材料或薄件 8

40、、砂輪的標記方法、砂輪的標記方法 按按GB248484規(guī)定，標志順序如下：磨具形狀、尺寸、磨規(guī)定，標志順序如下：磨具形狀、尺寸、磨 料、粒度、硬度、組織、結合劑和最高線速度。料、粒度、硬度、組織、結合劑和最高線速度。 砂輪標記方法示例如下：砂輪標記方法示例如下： PB 4004060 A 60 L 5 B 35 形狀代號薄片形狀代號薄片 外經外經D400mm 厚度厚度H40mm 內徑內徑d60mm 磨料（棕剛玉）磨料（棕剛玉） 60號粒度號粒度 硬度中軟硬度中軟2 5號組織號組織 樹脂結合劑樹脂結合劑 最高工作線速度（最高工作線速度（m / s）1.5.3 磨削基本知識磨削基本知識1、磨削運動

41、及磨削用量、磨削運動及磨削用量1.5.3 磨削基本知識磨削基本知識(1) 磨削速度磨削速度磨削主運動的速度，即砂輪外圓的線速度。磨削主運動的速度，即砂輪外圓的線速度。1、磨削運動及磨削用量、磨削運動及磨削用量1000oondvc1.5.3 磨削基本知識磨削基本知識(2) 工件進給速度工件進給速度工件的旋轉運動工件的旋轉運動(外圓磨削外圓磨削)，工件往，工件往復運動復運動(平面磨削平面磨削)(3) 縱向進給量縱向進給量工件旋轉一周，砂輪相對工件軸向工件旋轉一周，砂輪相對工件軸向(工作工作臺縱向臺縱向)移動的距離。移動的距離。(4) 橫向進給量橫向進給量砂輪徑向進給量，亦稱背吃刀量或切削砂輪徑向進

42、給量，亦稱背吃刀量或切削深度。深度。1.5.3 磨削基本知識磨削基本知識2、磨削過程、磨削過程 磨削也是一種切削加工。砂輪表面上分布磨削也是一種切削加工。砂輪表面上分布著為數甚多的磨粒，每個磨粒相當于多刃銑著為數甚多的磨粒，每個磨粒相當于多刃銑刀的一個刀齒，因此磨削過程可以看作是眾刀的一個刀齒，因此磨削過程可以看作是眾多刀齒銑刀的一種超高速銑削。多刀齒銑刀的一種超高速銑削。 砂輪表面磨粒形狀各異，排列很不規(guī)則，砂輪表面磨粒形狀各異，排列很不規(guī)則，其間距和高低隨機分布。據測量，剛修正后其間距和高低隨機分布。據測量，剛修正后的剛玉砂輪，前角平均為的剛玉砂輪，前角平均為-65-80，磨，磨削一段時間

43、后增大到削一段時間后增大到-85。由此可見，磨削。由此可見，磨削時是負前角切削，且負前角遠遠大于一般刀時是負前角切削，且負前角遠遠大于一般刀具切削的負前角。具切削的負前角。負前角切削是磨削加工的一大特點。負前角切削是磨削加工的一大特點。1.5.3 磨削基本知識磨削基本知識2、磨削過程、磨削過程 磨粒的切削過程如圖所示。磨粒的切削過程如圖所示。 (1)砂輪表面突起高度較大和較為鋒利的磨粒，切入工件較深且有切屑產生砂輪表面突起高度較大和較為鋒利的磨粒，切入工件較深且有切屑產生，起切削作用（圖，起切削作用（圖a）。）。 (2)突起高度較小和較鈍的磨粒，只能在工件表面刻畫細微的溝痕，工件材突起高度較小

44、和較鈍的磨粒，只能在工件表面刻畫細微的溝痕，工件材料被擠向兩旁而隆起，此時無明顯切屑產生，僅起刻劃作用（圖料被擠向兩旁而隆起，此時無明顯切屑產生，僅起刻劃作用（圖b）。）。 (3)比較凹下和已經鈍化的磨粒，既不切削也不刻劃，只能從工件表面滑擦比較凹下和已經鈍化的磨粒，既不切削也不刻劃，只能從工件表面滑擦而過，起摩擦拋光作用。而過，起摩擦拋光作用。 磨削過程的實質是切削、刻劃和摩擦拋光的綜合作用過程，由此可獲得較磨削過程的實質是切削、刻劃和摩擦拋光的綜合作用過程，由此可獲得較小的表面粗糙度值。粗磨時以切削作用為主，精磨時切削作用和摩擦拋光作用小的表面粗糙度值。粗磨時以切削作用為主，精磨時切削作用

45、和摩擦拋光作用同時并存。同時并存。1.5.3 磨削基本知識磨削基本知識2、磨削過程、磨削過程滑擦：滑擦：接觸導致擠壓，接觸導致擠壓，產生彈性變形。產生彈性變形。耕犁耕犁( (刻劃刻劃) )：滑擦加劇，滑擦加劇，表層溫度升高，屈服強表層溫度升高，屈服強度降低，磨粒擠入工件度降低，磨粒擠入工件中，將塑性變形的金屬中，將塑性變形的金屬推向磨粒前方和側方。推向磨粒前方和側方。切削：切削：隆起增大，切削隆起增大，切削厚度增大，當其達到臨厚度增大，當其達到臨界值，被切除，沿前刀界值，被切除，沿前刀面流出。面流出。1.5.3 磨削基本知識磨削基本知識4、磨削液供給方法、磨削液供給方法(1) 澆注法澆注法用用

46、0.1-0.2MPa的壓力通過噴嘴向磨削區(qū)供給。的壓力通過噴嘴向磨削區(qū)供給。(2) 穿流供液法穿流供液法利用砂輪自身的多孔性，從砂輪中心供液，利用砂輪自身的多孔性，從砂輪中心供液，由砂輪回轉的離心作用，使磨削液進入磨削區(qū)。砂輪不易堵，由砂輪回轉的離心作用，使磨削液進入磨削區(qū)。砂輪不易堵，磨削液需要過濾，成本高。磨削液需要過濾，成本高。(3) 噴霧供液法噴霧供液法利用壓縮空氣使磨削液細化為霧狀，通過高利用壓縮空氣使磨削液細化為霧狀，通過高壓氣流注射到磨削區(qū)的一種方法。壓氣流注射到磨削區(qū)的一種方法。(4) 浸漬砂輪法浸漬砂輪法把液態(tài)的固體潤滑劑滲入砂輪空隙中，并覆把液態(tài)的固體潤滑劑滲入砂輪空隙中，并覆蓋在磨粒表面上，磨削時在磨粒與工件表面、磨粒與磨屑間起蓋在磨粒表面上，磨削時在磨粒與工件表面、磨粒與磨