第一篇第一章 金屬切削加工的基礎(chǔ)知識(shí)

1、第一篇第一章 金屬切削加工的基礎(chǔ)知識(shí)第1頁，共37頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期六金屬切削原理：研究金屬切削機(jī)理的一門基礎(chǔ)科學(xué)。研究?jī)?nèi)容：闡述金屬切削的基本概念。解釋金屬切削的物理現(xiàn)象。介紹生產(chǎn)中實(shí)用的金屬切削常識(shí)。研究目的：后續(xù)課程的基礎(chǔ)知識(shí)。第2頁，共37頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期六第一章 金屬切削加工的基礎(chǔ)知識(shí)第一節(jié) 切削運(yùn)動(dòng)和切削要素第二節(jié) 刀具的幾何角度和結(jié)構(gòu)第三節(jié) 切削層參數(shù)第四節(jié) 刀具材料第3頁，共37頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期六金屬切削加工: 是在機(jī)床上，用金屬切削刀具將坯料或工件上多余金屬材料切除，以獲得所要求的幾何形狀

2、、尺寸精度和表面質(zhì)量的方法。研究地方：機(jī)床上普通加工：用金屬切削刀具切加工對(duì)象：金屬相關(guān)鏈接：切削加工概述第4頁，共37頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期六完成切削加工必須具備的三個(gè)條件：切削刀具與工件之間必須有相對(duì)運(yùn)動(dòng)；刀具材料必須有一定的切削性能；刀具必須有適當(dāng)?shù)膸缀谓嵌取５?頁，共37頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期六第一節(jié) 切削運(yùn)動(dòng)和切削要素零件的種類及組成相關(guān)鏈接：金屬零件表面成形第6頁，共37頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期六一、切削運(yùn)動(dòng)分析切削運(yùn)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)第7頁，共37頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期六一、切削運(yùn)動(dòng)分析

3、主運(yùn)動(dòng)：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(yùn)動(dòng)。 通常用切削速度 vc (m/s) 表示。特點(diǎn)：速度高、功耗大、只能有一個(gè)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：不斷地把切削層投入切削的運(yùn)動(dòng)。通常用vf、f或 fz表示。特點(diǎn)：速度低、功耗小、可以是斷續(xù)運(yùn)動(dòng)、可以有多個(gè)。合成切削運(yùn)動(dòng)：主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)合成的運(yùn)動(dòng)。用ve表示。相關(guān)鏈接：金屬切削運(yùn)動(dòng)實(shí)例第8頁，共37頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期六第9頁，共37頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期六二、工件加工表面相關(guān)鏈接：工件上的三種表面第10頁，共37頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期六三、切削用量三要素切削速度

4、：(vc) 進(jìn)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(duì)于外圓車削：“切削刃選定點(diǎn)相對(duì)于工件主運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度”。通常以最大線速度為準(zhǔn)。主運(yùn)動(dòng)是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)：主運(yùn)動(dòng)是直線運(yùn)動(dòng)時(shí)：“工件或刀具每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時(shí)，兩者沿進(jìn)給方向的相對(duì)位移”。f (mm/r), vf (mm/s), fz (mm/z)切削速度進(jìn)給量背吃刀量第11頁，共37頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期六第二節(jié) 刀具的幾何角度和結(jié)構(gòu)一、刀具切削部分的結(jié)構(gòu)要素車刀切削部分的組成第12頁，共37頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期六第二節(jié) 刀具的幾何角度和結(jié)構(gòu)歸結(jié)起來： “三面兩

5、刃一尖”前刀面Ar主后刀面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(jié)構(gòu)要素第13頁，共37頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期六參考系： 工作（切削）角度參考系：它是度量刀具切削時(shí)實(shí)際幾何角度的基準(zhǔn)，由它度量的刀具角度稱為刀具工作（切削）角度。標(biāo)注角度參考系：它是刀具在設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算、繪圖制造、刃磨、測(cè)量時(shí)的基準(zhǔn)，由它確定的刀具角度稱為刀具的標(biāo)注角度。二、刀具標(biāo)注角度參考系標(biāo)注角度參考系的兩個(gè)假設(shè)： 假設(shè)運(yùn)動(dòng)條件：不考慮進(jìn)給運(yùn)動(dòng)； 假設(shè)安裝條件： 車刀刀尖與工件中心等高； 刀桿中心線與進(jìn)給方向垂直； 刀具的安裝面與基面Pr平行；第14頁，共37頁，2022年

6、，5月20日，16點(diǎn)58分，星期六正交平面參考系：基面Pr：“通過主切削刃上選定點(diǎn)垂直于主運(yùn)動(dòng)方向的平面”輔助平面第15頁，共37頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期六正交平面參考系：切削平面Ps：“通過主切削刃上選定點(diǎn)，與切削刃相切并垂直于基面的平面”。第16頁，共37頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期六正交平面參考系：正交平面（主剖面）Po：“通過主切削刃上選定點(diǎn)，并同時(shí)垂直于基面和切削平面的平面”。第17頁，共37頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期六法平面參考系：法平面Pn:“通過主切削刃上選定點(diǎn)，并垂直于切削刃的平面”。第18頁，共37頁，2022年，

7、5月20日，16點(diǎn)58分，星期六假定工作平面、背平面參考系：假定工作平面（進(jìn)給剖面）Pf：“通過主切削刃上選定點(diǎn)，平行于進(jìn)給方向并垂直于基面的平面”第19頁，共37頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期六假定工作平面、背平面參考系：背平面（切深剖面）Pp:“通過主切削刃上選定點(diǎn)，同時(shí)垂直于基面和假定工作平面的平面”。第20頁，共37頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期六三、刀具的標(biāo)注角度在基面內(nèi)測(cè)量的角度：主偏角：“主切削刃在基面上的投影與進(jìn)給方向的夾角”。副偏角：“副切削刃在基面上的投影與進(jìn)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)車刀

8、的主要幾何角度2第21頁，共37頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期六三、刀具的標(biāo)注角度在正交平面內(nèi)測(cè)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”。車刀的主要幾何角度1第22頁，共37頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期六三、刀具的標(biāo)注角度第23頁，共37頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期六在切削平面內(nèi)：刃傾角：S“主切削刃與基面之間的夾角”車刀的主要幾何角度3第24頁，共37頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期六四、刀具的工作角度第25頁，共37頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期六四、刀具的工作角度第26頁

9、，共37頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期六刀具安裝高低對(duì)工作角度的影響：四、刀具的工作角度第27頁，共37頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期六四、刀具的工作角度第28頁，共37頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期六刀具安裝偏斜對(duì)工作角度的影響：四、刀具的工作角度第29頁，共37頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期六第三節(jié) 切削層參數(shù)一、切削層：“刀具沿進(jìn)給方向移動(dòng)一個(gè)進(jìn)給量 f，由刀具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??；決定了切屑的尺寸和形狀；第30頁，共37頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期六

10、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：ADAD=hDbD (mm2)對(duì)于外圓車削：AD=fap (mm2) 第31頁，共37頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期六三、殘留面積：第32頁，共37頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期六第四節(jié) 刀具材料一、刀具材料應(yīng)具備的基本性能：高的硬度與耐磨性：必須高于工件硬度，通常應(yīng)62HRC以上，硬度高，耐磨性好；足夠的強(qiáng)度和韌性：強(qiáng)度高，韌性好，但硬度低，耐磨性差；較高的耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性；良好的熱物

11、理性能和耐熱沖擊性能；良好的工藝性；良好的經(jīng)濟(jì)性。第33頁，共37頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期六二、常用刀具材料常用的刀具材料有碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷以及超硬材料等。機(jī)械制造中應(yīng)用最廣的刀具材料有高速鋼和硬質(zhì)合金。高速鋼 是加入了鎢（W）、鉬（Mo）、鉻（Cr）、釩（V）等合金元素的高合金工具鋼。硬質(zhì)合金是用高硬度、高熔點(diǎn)的金屬碳化物微米數(shù)量級(jí)的粉末和金屬黏結(jié)劑高壓成形經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成的粉末冶金材料。碳素工具鋼和合金工具鋼耐熱性差。用于制造簡(jiǎn)單手工工具。第34頁，共37頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期六二、常用刀具材料高速鋼（1900年首次

12、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(fù)雜刀具。常用牌號(hào)： W18Cr4V W6MO5Cr4V2分類：按成份、性能、制造工藝分類。第35頁，共37頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期六二、常用刀具材料硬質(zhì)合金：硬質(zhì)相和粘結(jié)相構(gòu)成 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(jié)構(gòu)的復(fù)雜刀具。典型牌號(hào)： 鎢鈷類YG （K類） 鎢鈷鈦類YT （P類） 通用類YW （M類）成分：WC+Co其強(qiáng)度、韌性較好，可加工鑄鐵等脆性材料不易崩刃；

13、導(dǎo)熱性能好可加工不銹鋼、鈦合金等導(dǎo)熱性差的材料；刃磨性好可加工有色金屬等韌性好的材料。常用牌號(hào)：YG3(K01)、YG6(K20)、YG8(K40)等 精加工 粗加工成分：WC+TiC+Co硬度、耐磨性好且耐熱性好可加工鋼材等塑性材料；因含Ti不能加工含Ti工件。常用牌號(hào)：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(zhǎng)切屑的鋼材。常用牌號(hào)：YW1(M10)、YW2(M20)、YW3(M30)等 精加工 粗加工第36頁，共37頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期六三、超硬刀具材料 陶瓷金剛石 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(jié)的方法獲得”。特點(diǎn)：硬度高、耐磨性好。9195HRA 耐熱性高。1200 切削速度高達(dá)100400 m/min 抗彎強(qiáng)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?！案邷叵陆柚辖鹩|媒的作用，由石墨轉(zhuǎn)化而成”。特點(diǎn)：硬度