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金属切削原理与刀具2012 至 2013 学年第 二 学期11高数1.2.3.4. 09高数合班闫春冉山东山推技工学校 2013.3.3基本课题 刀具与切削概述 切削变形与切屑教学要求 1 、了解刀具切削概述的有关知识 2 、掌握切削变形 教学方法 尽量采用直观教学法，将车刀的特点及加工范围进行对比，以增强学生对车刀的了解。讲授内容：一、刀具磨损的方式 1前刀面磨损(月牙洼磨损) 2后刀面磨损 3前刀面和后刀面同时磨损 这是一种兼有上述两种情况的磨损形式。在切削塑性金属时，经常会发生这种磨损。 二、刀具磨损的原因1.磨料磨损 2.冷焊磨损 3.扩散磨损 4.氧化磨损 三、刀具磨损过程（一）刀具磨损过程 1初期磨损阶段 2.正常磨损阶段 3.剧烈磨损阶段 课后作业：第三章（11）（二）刀具的磨钝标准 （三）刀具耐用度1刀具耐用度的定义 刃磨后的刀具自开始切削直到磨损量达到磨钝标准为止的切削时间，称为刀具耐用度，以T表示。它是指净切削时间，不包括用于对刀、测量、快进、回程等非切削时间。 2影响耐用度的各种因素 （1）工件材料 工件材料的强度、硬度越高，导热系数越小，则刀具磨损越快，刀具耐用度T越低（2）刀具材料 刀具材料是影响刀具耐用度的主要因素，改善刀具材料的切削性能，使用新型刀具材料，能使刀具耐用度成倍提高。一般情况 下，刀具材料的高温硬度越高，越耐磨，耐用度也越高。（3）刀具几何参数 前角o增大，切削温度降低，耐用度提高；前角o 太大，刀刃强度低，散热差，且易于破损，耐用度T反而下降。前角o 对刀具耐用度T 影响呈“驼峰形”，峰顶处的前角o值对应耐用度T最高。主偏角减小，增加了刀具强度和改善了散热条件，故耐用度T可提高（4）切削用量 切削速度与刀具耐用度的关系 3、合理选择耐用度的基本原则（1）经济耐用度 出发点是使加工成本最低（2）生产率耐用度 出发点是使生产率最高总之，经济耐用度大于生产率耐用度，因此前者允许的切削速度比后者略低一些 当存在特殊情况时（如完成紧急任务等），则采用最大生产率耐用度。一 工件材料切削加工性能的概念及主要指标1 工件材料切削加工性能的概念所谓某种材料切削加工性好坏，是相对另一种材料而言，习惯地以45碳素结构钢为基准；如称某种高强度钢比较难加工，就是相对于45钢而言。2工件材料的切削加工性，通常用下面的一个或数个指标衡量：1 刀具耐用度；2一定刀具耐用度允许的切削速度；3切削力；4切削温度；5表面质量。当Kr1时，说明该材料比45钢难切削；切削加工性好；当Kr1时，该材料比45钢难切削，切削加工性能差。二改善材料可切削性的途经1改善材料的化学成份。 2*在碳钢中加入MnS,Mn 3进行适当热处理：四 、影响工件材料切削加工性的诸因素1工件材料物理、力学性能的影响（1）硬度和强度 （2）塑性和韧性 （3）导热系数 （4）线膨胀系数 2、工件材料的化学成分的影响（1）碳对切削加工性的影响 （2）合金元素对加工性的影响 3、工件材料金相组织的影响一、 表面质量概念及其影响1、 表面质量概念零件的表面质量主要包含以下两个方面（1） 几何方面的质量 主要指表面粗糙度、尺寸精度、形状精度、毛刺和缺口等（2） 表面层特性方面的质量 主要指零件表面出现的一定深度变质层，其力学、物理性能及化学性质均已发生变化，产生冷却硬化、残余应力、微裂缝等。2、 表面质量对零件使用性能的影响（1） 对配合的影响 在装配后，实际接触面就会减少，削弱了接触刚度 当间隙配合时，产生振动； 当过盈配合时 减少了实际的过盈量而降低了配合的连接强度 （2） 对耐磨度的影响 （3） 对耐腐蚀性的影响 （4） 对疲劳强度的影响 （5）对冷作硬化的影响 （6）对残余应力的影响二 、 影响表面粗糙度、加工硬化及残余应力的因素1、影响表面粗糙度的因素 （1）刀具几何形状方面 采用较大的刀尖圆弧半径，增加修光刃，减小主、副偏角等（2）工件材料方面 加工性能好的工件材料或热处理后改善了加工性的材料，塑性、韧性低，切削过程中积屑瘤、鳞刺和粘屑影响小、能减小表面粗糙度值 （3）切削用量方面 提高切削速度可使积屑瘤和鳞刺减小甚至消失，减小进给量可降低残余面积的高度。过小，而无法切入工件，与工件发生强烈的挤压和摩擦2、影响加工硬化 的因素 凡是受切削温度影响，使金属弱化的因素，都会减轻硬化；如减小刀具前角、增大刀刃的钝圆半径、刀具后刀面磨损及增大工件材料的塑性等3、 影响残余应力的因素（1） 里层金属弹性变形的恢复（2） 热塑变形效应（3） 表层金属在切削温度作用下发生相变三、提高表面质量的途径1、刀具方面（1）加强切割作用，减小推挤作用 一般加大前角，减小刃口圆弧半径，采用斜刃切削能使推挤作用减小（2）合理选择几何参数 适当减小主偏角或加磨修光刃，过渡刃都降低表面粗糙度值，合理选择主、副偏角，可减小径向力，避免振动等（3）提高刀具刃磨质量 控制磨损量 特别是成形刀具的加工（4）合理选择刀具材料 2、工件方面 提高毛坯质量，通过热处理改善切削加工性能，有利于获得表面质量3、切削用量方面 提高切削速度能减小切削变形，降低切削力，同时，积屑瘤和鳞刺高度会降低甚至消失，采用较小的背吃刀量和进给量，对精加工有利。4、其他方面 正确选用切削液，提高设备刚性及运动精度，合理选择加工方法，控制残余应力的平衡等，能达到提高表面质量的效果。基本课题 刀具材料 切削加工的主要规律教学要求 1 掌握车刀材料及切削加工的主要规律 2 根据所学的知识和车刀的使用情况，能提出改进车刀的建议教学方法 尽量采用直观教学法，将车刀的特点及加工范围进行对比，以增强学生对车刀的了解。讲授内容：一、切削加工的经济性1、最大生产率（单件工时最小）最大生产率是以单位时间内生产最多数量产品或加工每个零件所消耗的生产时间为最少来衡量。2、最低成本（最小单件加工成本）最低成本以每件产品（或工序）的加工费用最低来衡量的。二、切削用量的选择原则：合理地选择切削用量，可以保证加工质量，降低生产成本，提高生产率。如果只凭经验来选取切削用量，即是不适应切削加工现代化的要求，因此，我们要研究切削用量选择的基本原则。三、切削用量的选择方法（一）粗加工切削用量的选择方法1、确定：在保留半精加工余量的前提下，尽量将粗加工余量一次切削完。若多余量 过大或工艺系统刚性过差时，可分二次切除余量（一般最多分成二次切除）2、确定：综合考虑机床进给机构强度、加工工件刚度和刀片强度等情况下，选取一个最大的进给量。粗车进给量的参考值见表4-6、4-7为硬质合金刀生强度允许的进给量。3、确定：T已选定，根据规定达到的刀具耐用度，确定切削速度，4、校验机床功率：在校验机床功率，首先应确定机床的实际切削速度，根据式根据机床说明书选择相等或相近的较低转速。再按照选择的机床转速n，算出实际切削速度。切削功率 （二）半精加工、精加工切削用量的选择方法：1、切削深度：半精加工、精加工余量较小，一般一次切除，2、进给量：主要取决于工件表面粗糙度和刀尖园弧半径，再预先假设一个切削速度，通过表面选择进给量，然后根据机床说明书上的进给量，选取相等的或相近的进给量值。3、切削速度：半精加工、精加工的切削速度主要受刀具耐用度的限制，在保证刀具耐用度的前提下，还要考虑抑制积屑瘤和鳞刺产生，可利用式计算。四.切削用量的优化（1）直觉优化法（2）试验优化法（3）数字模型优化法 1、最高生产率标准评价 2、最低成本标准评定 3.最大利润标准评定基本课题 切削加工质量与车刀教学要求 1 掌握车刀的种类、结构、用途和使用技术 2 根据所学的知识和车刀的使用情况，能提出改进车刀的建议教学方法 尽量采用直观教学法，将车刀的特点及加工范围进行对比，以增强学生对车刀的了解。讲授内容： 在切削加工中车削的应用很广泛，在车床上使用的车刀种类也很多 1 车刀按用途分(加工表面的特征): 外圆车刀 车槽车刀 切断刀 螺纹刀 内孔车刀 2 按刀具结构分： 整体式 焊接式 机械夹固式 一、焊接车刀是由刀片和用45钢制成的刀杆通过焊接连接而成的。 因价格较低廉,在使用中占有较大的比例 1 其特点如下:(1)结构简单、刚性好、制造方便 (2)通过刃磨可获得理想的形状和几何角度 (3)存在焊接缺陷 (4)刀杆不能重复使用耗材大 二、硬质合金焊接刀片1 片型号:由一个字母和一个(或两个)数字组成字母表示刀片的形状数字表示刀片的主要尺寸。 2 的焊接工艺: 将刀杆和材料加热到高于钎料熔点低于刀杆熔点，利用液态的钎料滋润母材，填充接头间隙并与母材相互扩散冷却固化后实现连接。 常用的钎料有: (1)铜镍合金或纯铜 熔点在10001200度，焊接的车刀适用于切削温度高，负荷的场合。 (2)铜锌合金 熔点在900950度，焊接的车刀使用于中负荷的场合。 (3)银铜合金 熔点在820度，适于焊接低钴高钛合金的车刀。强调：注意材料的熔点不同,焊接出的刀具的适用场合也有区别焊接好的刀具一定要慢慢冷却不能聚冷。 3 接方式：气焰焊接 炉中焊接 侵铜焊接和高频焊接基本课题 孔加工刀具 铣刀教学要求和目的：1、 了解孔加工刀具的种类及结构特点2、 了解孔加工刀具与铣刀的具体应用教学建议：拉削加工与其他加工相比较，具有生产效率高、加工表面质量好、刀具耐用度高及刀具结构简单等优点，因此，应多向学生介绍拉刀的结构特点、拉削方式及提高拉削质量的工艺措施等。 铰刀的用途和种类 特点：铰刀用于精加工或半精加工孔,齿数多刚性大,导向性好,加工精度高，表面粗糙度小 分类：使用方式：手用和机用. 切削部分的材料：高速钢、 硬质合金 、金刚石 柄部形式：直柄 、锥柄、 套式. 加工尺寸是否可调：固定式和可调节式 素线形式：圆柱式和圆锥式 结构：由工作部分 、颈部和柄部组成 参数：直径、齿数、主偏角、 前角、后角和槽形角一、 铰削过程特点:余量少一般为0.05-0.1mm绞刀的结构特殊性:和切削液的作用是一个复杂的切削和挤压摩擦的过程.二、 镗刀镗刀是切削加工中常用的刀具可以进行粗、精加工。精度可达IT7级。镗刀的种类很多 按切削分类：有单刃和双刃；单刃：适用于粗加工或精加工,切削效率低；对工人的操作水平要求高。如图示：铣刀的种类很多，铣刀属于多齿刀具。一、 按用途分：二、 按铣刀齿背形状分： 1尖齿铣刀：这种铣刀磨损后可直接重磨后刀面即可： 2铲齿铣刀：这种铣刀磨损后可直接重磨前刀面即可：三、 按刀齿数目分为：粗齿铣刀和细齿铣刀；一、 几何参数1、 前角：圆柱铣刀规定法向前角为其标注角度；端面铣刀规定正交平面内的前角为标注角度。 后角：规定铣刀的后角在正交平面内测量。2、 主偏角和副偏角正交平面：通过切削刃上某一选定点垂直于刀刃在基面上的投影的平面法平面： 是通过切削刃上某一选定点垂直于切削刃的平面. 背平面： 是通过切削刃上某一选定点同时垂直于基面和进给平面平面. 进给平面：是通过切削刃上某一选定点垂直于基面又平行于假定进给运动方向的平面。3、 刃倾角：圆柱铣刀的刃倾角等于刀齿的螺旋角螺旋叫的作用是使刀齿逐渐切入和切出提高稳定性。端面铣刀冲击大选负值刃倾角。教学目的：1、掌握拉刀的种类、结构、用途和使用技术。2、 了解改进拉刀的结构和途径。教学重点和难点：1、拉刀的种类、结构、用途和使用技术。2、 重点介绍拉刀结构、拉削方式及铣削用量；介绍各种拉刀的结构特点 及应用范围。基本课题 拉刀 螺纹刀教学要求和目的：3、 了解拉刀的种类及结构特点4、 了解拉削方式及拉削特点教学建议：拉削加工与其他加工相比较，具有生产效率高、加工表面质量好、刀具耐用度高及刀具结构简单等优点，因此，应多向学生介绍拉刀的结构特点、拉削方式及提高拉削质量的工艺措施等。首先看读图11-1。让学生了解拉刀和工件之间的相对位置，认识所谓的拉削。使学生有感性上的认识。导入新课（约10分钟）11-1拉刀是精加工刀具。拉削时后一刀齿的高度高于前一刀齿的高度，加工时能依次从工件上切下很薄的一层金属，可以获得较高的精度和较小的表面粗糙度。一 拉削的特点1、生产效率高 。刀齿多且刃长，一次走刀可以完成粗、精加工。5、 加工精度高、表面粗糙度小。 拉削速度低，切削平稳，吃刀深度小。6、 刀具耐用度高。拉削过程切削力小，切削温度低。7、 拉床结构简单。一般拉削加工只有一个主运动。它的进给量是由齿升量来完成的。8、 拉刀的结构复杂且切削条件差。 结构复杂所以制造成本高。 拉削属于封闭式切削，排屑困难。 9、 拉削加工适用于成批大量生产中的各种孔和槽及外表面的加工二 拉刀的种类1、 根据加工表面位置不同，可分为：（1）内拉刀 圆