第一章-金屬切削的基礎(chǔ)知識教學課件

第一章金屬切削加工的基礎(chǔ)知識1）加工精度尺寸精度：分為20級：T00、T01、T1、T2------T18T7~T6常用于機床、機器、車輛和儀表；T9~T8屬于中等精度，用于重型機械。形狀精度：直線度、平面度、圓度、圓柱度等。位置精度：平行度、垂直度、同軸度、對稱度等。加工質(zhì)量要求12）表面加工質(zhì)量－以表面粗糙度標記

標記：、、、

數(shù)字為Ra（m）。Ra越小，表面愈光潔。6.30.81.63.2……2第一節(jié)切削運動與切削要素一、切削運動—切削機床上刀具與工件的相對運動。車削銑削根據(jù)其作用不同而分為主運動和進給運動。3

主運動速度最高；消耗功率最大；切下金屬的主體運動。如車削中工件的旋轉(zhuǎn)運動；銑削中刀具的旋轉(zhuǎn)等。

進給運動（１個或多個）

維持新的金屬層連續(xù)投入切削，消耗功率小。如車削中車刀的直線平移（軸向或徑向進給）和銑削中工作臺帶著工件的直線移動。4零件不同表面加工時的切削運動5切削運動中的速度合成6

切削速度－主運動速度c二、切削用量包括切削速度、進給量和背吃刀量三要素。

主運動為旋轉(zhuǎn)：式中d—工件或刀具直徑（mm）；n—工件或刀具轉(zhuǎn)速（r/s或r/min）；7主運動為往復直線運動，如刨削：式中

nr—主運動（直線）每秒或每分鐘的往復次數(shù)（st/s或st/min）；L—往復行程長度（mm）。8進給量（f）刀具在進給運動方向上相對工件的位移量稱為進給量。

9fhDbD

進給量（常以f表示）是主運動旋轉(zhuǎn)一周或一個往復行程時，工件和刀具在進給方向上的相對位移量，單位為mm/r或mm/dst。10背吃刀量（αp）

背吃刀量，比如車削，是工件已加工表面與待加工表面的垂直距離，即式中dw—工件待加工表面直徑（mm）；dm—工件已加工表面直徑（mm）。11三、切削層參數(shù)1.切削層公稱橫截面積AD在給定瞬間，切削層在切削層尺寸平面里的實際橫截面積，單位為mm2.切削層公稱寬度bD在給定瞬間，作用主切削刃截形上兩個極限點間的距離，在切削層尺寸平面中測量，單位為mm3.切削層公稱厚度hD在同一瞬間的切削層公稱橫截面積與其公稱寬度之比，單位為mm212第二節(jié)刀具材料及刀具構(gòu)造13

了解刀具材料、刀頭幾何形狀及典型刀具結(jié)構(gòu)特點。

一、刀具材料

1.刀具性能要求高硬度足夠強度和沖擊韌度；高熱硬性，即具有高溫（600~700℃）硬度（紅硬度）；良好的工藝性能和低成本。14

2.常用刀具材料

高速鋼：W18Cr4V（600℃時48HRC）

W6Mo5Cr4V3（630~650℃可保持60HRC的硬度）（用于高速切削）；

合金工具鋼：9Mn2V、9SiCr、CrWMn等一般刀具；

碳素工具鋼：T8、T10A等（鉗工刀具）；15硬質(zhì)合金：用粉末冶金制取，用于切削難加工材料；YG（K）：WC—CoYT（P）：WC—TiC—CoYW（M）：WC—TiC—TaC

其他類：（用于切削難加工材料），包括：涂層（TiC）刀具；陶瓷（Al2O3—TIC）

和金剛石（刻劃玻璃）刀具等。二、刀具角度16１.刀頭幾何參數(shù)1）“三面兩刃一刀尖”以車刀為例。17前刀面

切屑沿其流出的表面（刀頭上面）；

副后刀面

與工件已加工表面相對應(yīng)的刀頭平面，包容副切削刃；

主后刀面

與工件加工表面相對應(yīng)的刀頭平面包容主切削刃；

18

主切削刃

前刀面與主后刀面的交棱；承擔主體切削工作。

副切削刃

前刀面與副后刀面的交棱。

刀尖（實為小圓弧狀或線形）兩刀刃的交點。19

2.借助三個輔助面（正交平面參考系）

—基面、切削平面、正交平面

基面

通過主切削刃上某一點而垂直于切削速度方向的平面，用Pr表示，可視為水平面。20切削平面

通過主切削刃上某一點且垂直基面的平面（包容切削速方向），以Ps表示。21正交平面（主剖面）

通過主切削刃上某一點且與切削刃在基面上的投影垂直，也必然分別垂直于基面Pr和切削平面Ps。用Po表示。Pr、Ps和Po三者構(gòu)成了空間正交平面的參考系，借用于反映刀頭角度。223“前角、后角兩偏角”—刀頭標注角度—用于刀頭設(shè)計、制造、刃磨和測量。標示前刀面、后刀面（三面）的空間位向。以外圓車刀為例：23前角

正交平面P0內(nèi)前刀面與基面的夾角，以

0表示,在正交平面內(nèi)測量。0增大，車刀鋒利，減小與切屑的磨損。

后角

正交平面P0內(nèi)主后刀面與切削平面的夾角。以0表示。0增大，減小刀頭與工件的磨損。

24兩偏角主偏角和副偏角，表示兩切削刃偏離進給方向的空間位向。即：主切削刃在基面Pr的投影與進給方向f的夾角稱為主偏角，以Kr表示。一般取值30~75。25

Kr增大（90），用于切削的刃長減小，刀具耐用度增加，徑向力降低。車削細長軸時彎曲變形小。

副切削刃在基面上的投影與進給方向的夾角，稱為副偏角。以Kr表示，一般取值5~10。Kr減小，減小刀具磨損，有利于降低表面粗糙度。26還有一個“刃傾角”

切削平面Ps上主切削刃對基面的傾角，以0表示。27刃傾角的正負：

刃尖為最高點，主切削刃向下傾斜，0定為正。刃尖處于最低點，主切削刃向上傾斜，0定為負。0取負值時，刀頭強度加大，適于鑄鐵粗加工。0取正值時，切屑流向待加工表面。

0取負值，對于帶狀切屑，切屑流向已加工表面，有可能刮傷加工表面。這一點，需要注意。283、車刀磨刃技巧取0=+3，切屑流向待加工表面。主切削刃磨有0.15~0.2mm的倒棱，能提高刀刃強度。大前角，令γ0=15~30，切削力小，前刀面上磨有平行于主切削刃的圓形卷屑槽（4~6mm深）。主偏角Kr=90，切削刃長度最小，工件受力（徑向力）變形最小。用于細長軸精加工。294、刀具耐用度

即用經(jīng)驗規(guī)定的刀具投入切削時間作為限定刀具磨損量的實用標準。

如：高速鋼車刀、刨刀、鏜刀，耐用度30~60min；鉆頭：80~120min；硬質(zhì)合金銑刀：90~180min；切削自動線刀具：240~280min。涂層刀具：耐用率提高1~2倍。

刀具耐用度指各類刀具從開始投入切削到實用標準規(guī)定的磨損限度為止的切削時間（min）。顯然，不同刀具的耐用度會有差異。30三、刀具結(jié)構(gòu)31機夾重磨式切斷刀32優(yōu)點：避免整體式刀具對材料的浪費和焊接式所帶來的缺陷，刀片和刀柄制作成可拆分的兩個獨立單元件。33杠桿式可轉(zhuǎn)位車刀34缺點：1.克服了換刀、調(diào)刀等造成停機時間損失。2.刀具性能大為提高3.穩(wěn)定可靠4.刀體使用壽命長，節(jié)約刀體材料及其制造費用。5.刀片不需重磨。35第三節(jié)金屬切削過程一、切屑形成及種類1.切屑形成過程塑性材料的切屑過程是一個：

擠壓變形切離過程；經(jīng)歷了：彈性變形、塑性變形、擠裂和切離四個階段。362.切屑的種類①帶狀切屑：大前角的刀具，較高的切削速度和較小的進給量切削塑性材料②節(jié)狀切屑：較低的切削速度和較大的進給量粗加工中等硬度的鋼材③崩碎切屑：切削脆性材料，如鑄鐵和黃銅。37二、積屑瘤在一定范圍的切削塑性金屬時，常發(fā)現(xiàn)在刀具前面靠近切削刃的部位粘附著一小塊很硬的金屬，這就是積屑瘤。38不足：會有一些積屑瘤碎片粘附在工件表面，使表在變得粗糙；因些精加工時盡量避免其產(chǎn)生。優(yōu)點：①硬化刀刃保護刀具；②增大前角γ利切削；③粗加工時利用之。39（四）切削力和切削功率

刀具刀頭擠壓工件，使之變形、擠裂而在前刀面上產(chǎn)生切屑，并克服與工件、切屑間的摩擦，這都需要力的作用，這些力的總和即為切削力。40

切削力分解為：

背向力（Fx）

為基面內(nèi)且與工件軸線垂直的水平分力。

進給力（Fy）

為進給方向的分力，與工件軸線平行，與走刀方向相反，消耗功率1~5%。

主切削力（Fz）

為切削速度方向的力，又稱為切削力，消耗功率95%左右，是最大的分力。41切削合力式中Fz—主切削力（N）

c—切削速度（m/s）切削功率（Pm）為三項分力消耗功率的總和。車外圓時，42（五）切削熱和切削液2）切削熱由切屑、工件、刀具及周圍介質(zhì)（空氣）傳出。以切屑傳熱為主。散熱條件不好，切削溫度提高。切削溫度過高會影響工件加工精度和刀具耐用度。1．切削熱

1）切削熱來源

切削過程中工件彈、塑性變形直至分離所產(chǎn)生的熱；切削與刀頭前刀面的摩擦熱；工件與刀頭后刀面的摩擦熱。432．切削液

作用：改善潤滑條件，減小摩擦熱；冷卻降溫，改善散熱條件；清洗工件等。2)礦物油同時起潤滑和冷卻作用，以潤滑為主；用于精加工。1)

水溶液（加一定量的防銹劑—蘇打）主要起冷卻降溫作用；用于粗加工。分類：44乳化液（乳化油加水稀釋，70%~98%的水），可用于粗、精加工。加工鑄鐵一般不用切削液。組織內(nèi)有石墨能起潤滑作用。用硬質(zhì)合金刀具，也不用切削液。45（六）切削用量（Vc、f、αp）的合理選擇2）方案

粗車：αp與f較大，Vc較低；精車：αp與f較小，Vc較高；對于表面較硬和難加工材料，Vc較低；刀具材料好，Vc可適當提高。1）原則

在充分利用刀具的耐用性能和維護機床安全使用的前提下，以“質(zhì)量、效率、成本”三準則來合理選擇。46復習題

分別指出車端面和銑（鏜）平面的主運動和進給運動，并同時用示意圖表示。說明切削用量三要素的