制造工藝裝備

2制造工藝裝備金屬切削刀具機床機床夾具12.1金屬切削刀具的基本知識金屬切削加工的基本概念（1）工件表面待加工表面已加工表面過渡表面2（2）切削運動（主運動和進給運動）與切削用量圖2-1外圓車削的切削運動與加工表面圖2-2平面刨削的切削運動與加工表面切削運動：主運動，進給運動，（吃刀運動）3切削用量：切削速度Vc，進給量f(或進給速度Vf)和背吃刀量apd——運動件直徑，mmn——運動件轉速，r/mindw——待加工表面直徑，mmdm——已加工表面直徑，r/min4（3）切削層參數(shù)：

公稱厚度hD，公稱寬度bD，公稱橫截面積AD=hDbD=fap5刀具角度（1）切削部分的組成前刀面Aγ

主后刀面Aα

副后刀面主切削刃S

副切削刃S’

刀尖6其他刀具可看作是車刀的演變和組合7刀具標注角度參考系正交平面參考系：基面Pr

切削平面Ps

正交平面P0（2）定義刀具角度的參考系法平面參考系進給、背平面參考系

非直線刃的參考系？8（3）刀具的標注角度前角0：前刀面—基面（在正交平面內(nèi)）后角

0

：主后刀面—切削平面（在正交平面內(nèi)）主偏角r

：主刃投影—假定進給方向（在基面內(nèi)）副偏角’

r

：副刃投影—假定進給方向（在基面內(nèi)）刃傾角s

：主刃—基面（在切削平面內(nèi)）9圖2-7車刀的主要標注角度10圖2-8刃傾角的正負規(guī)定11橫（徑）向進給運動的影響（4）刀具的工作角度12軸向進給運動的影響13安裝高度的影響14刀桿中心線偏斜的影響15刀具材料加工時要承受高溫、高壓、強烈的摩擦，沖擊和振動。（1）刀具材料應具備的性能高的硬度

：比工件高，>HRC60高的耐磨性：耐用度足夠的強度和韌性：不崩刃，不斷高的耐熱性（熱穩(wěn)定性）：高溫時保持切削特性良好的熱物理性能和耐熱沖擊性能良好的工藝性能：刀具制造成本低16常用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、金剛石、立方氮化硼等。（2）高速鋼（鋒鋼、風鋼、白鋼）*含有較多鎢、鉬、鉻、釩等元素的高合金工具鋼*

較高的硬度（熱處理硬度達HRC62—67）和耐熱性（切削溫度可達550—600o）*切速比碳素工具鋼和合金工具鋼高1—3倍（因此而得名），刀具耐用度高10—40倍，甚至更多17*可以加工從有色金屬到高溫合金的、范圍廣泛的材料*制造工藝簡單，能鍛造，容易磨出鋒利的刀刃*在復雜刀具（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。*按用途分：通用型高速鋼和高性能高速鋼*按制造工藝分：熔煉高速鋼和粉末冶金高速鋼表18（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）與金屬粘結劑（鈷，鎳，鉬等）在高溫下燒結而成的粉末冶金制品。硬度：HRA89-93，能耐850-1000oC的高溫，良好的耐磨性，切速可達100-300m/min，可加工包括淬硬鋼在內(nèi)的多種材料。19廣泛應用硬質(zhì)合金的抗彎強度低，沖擊韌性差，不鋒利，較難加工，不易做成形狀復雜的整體刀具。常用的硬質(zhì)合金有鎢鈷類（YG類），鎢鈦鈷類（YT類）和通用硬質(zhì)合金（YW類）三類。表20（4）涂層刀具和其它刀具材料涂層刀具：耐磨性高的難熔金屬化合物耐用度至少可提高1—3倍（刀片），或2—10倍（高速鋼）。加工材料的硬度愈高，效果愈好。人造金剛石：在高溫高壓下由石墨轉化而成極高的硬度（顯微硬度可達HV10000）和耐磨性，摩擦系數(shù)小，切削刃非常鋒利。很高的加工表面質(zhì)量。熱穩(wěn)定性較差（不得超過700～800℃），與鐵元素的化學親和力很強，不宜加工鋼鐵件。加工硬質(zhì)合金。陶瓷材料：以氧化鋁為主要成分，經(jīng)壓制而成在1200°C時可保持HRA80的硬度，脆，化學穩(wěn)定。立方氮化硼：由六方氮化硼在高溫高壓下轉變而成硬度熱穩(wěn)定性很高（可達1300—1400°C）。最大的優(yōu)點：在高溫（1200—1300°C）時也不易與鐵族金屬起反應。21刀具角度的選擇

選擇前角g0

選擇后角αo

選擇主偏角κr

和副偏角κ′r

選擇刃傾角ls

應當指出，刀具各角度之間是相互聯(lián)系，相互影響的，孤立地選擇某一角度并不能得到所希望的合理值。22

（1）前角g0影響：切削的難易程度關聯(lián)很大。前角↖，使刀刃變得鋒利，使切削更輕快，切屑變形↘，切削力和切削功率↘前角↖，刀刃和刀尖強度↘，散熱體積↘，影響刀具壽命。對表面粗糙度，排、斷屑等有一定的影響23選擇前角g0主要取決于：工件材料、刀具材料、加工要求工件強度、硬度較低時，取較大的前角，反之取較小的前角；加工塑性材料（如鋼）選較大的前角，脆性材料（如鑄鐵）選較小的前角（甚至負前角）。24刀具材料韌性好（如高速鋼），前角可選得大些，反之（如硬質(zhì)合金）則前角應選得小一些。粗加工時，特別是斷續(xù)切削時，應選用較小的前角；精加工時應選用較大前角。硬質(zhì)合金車刀的前角在－5°～＋20°范圍內(nèi)選，高速鋼刀具的前角應比硬質(zhì)合金刀具大5°～10°，而陶瓷刀具的前角一般?。?°～15。25（2）后角αo后角的主要功用：減小后刀面與工件的摩擦和后刀面的磨損，其大小對刀具耐用度和加工表面質(zhì)量都有很大的影響。

大小取決于：切削厚度（或進給量），也與工件材料，工藝系統(tǒng)的剛性有關。車削一般鋼和鑄鐵時，車刀后角常選用4°～6°。大進給量加工時，注意后角要選得足夠大。26（3）主偏角κr和副偏角κ′r影響：主偏角和副偏角對刀具耐用度影響很大。減小主偏角和副偏角刀尖角增大，刀尖強度提高，散熱條件改善，刀具耐用度提高。減小副偏角可降低殘留面積高度，減小加工表面粗糙度。主偏角和副偏角還會影響各切削分力的大小和比例。主偏角取值：在工藝系統(tǒng)剛性較好時，主偏角κr宜取較小值，如κr=30°~45°。一般情況取κr=60°~75°。車削細長軸時，取κr=90°~93°，以減小背向力Fp。副偏角κr的大小主要根據(jù)表面粗糙度的要求選取，一般為5°~15°，粗加工時取大值，精加工時取小值。27（4）刃傾角ls影響：刀頭的強度和切屑流動的方向。取值：在加工一般鋼件和鑄鐵時，無沖擊的