金属切削原理与刀具.doc

学习资料金属切削原理与刀具大安顺建石油机械有限公司2008年12月一、 刀具材料的基本要求（车刀车轴的必要条件是什么？吃饭的必要条件是什么？）1高的硬度HRC60-652高的耐磨性3足够的程度和韧性 刀具材料 （陶瓷刀片）4高的红硬性5良好的工艺性（金刚石）二、 表1-4常用硬质合金牌号及其性能常用硬质合金牌号及性能类型钨钴类钨钛钴类钨钛鉭(铌)钴类碳化钛基类牌号YG3YG6XYG6YG8YG8CYT30YT15YT14YT5YW1YW2YN05YN10化学成分%WC9793.594929266797885848215TiC3015145667962TaCNbC0.5441Co366884681068其他物理机械性能密度g/cm314.9-15.314.6-15.014.6-15.014.6-14.914.5-14.99.3-9.711.0-11.711.2-12.012.5-13.212.8-13.312.6-13.05.566.3导热系数kW/mk87.9275.5575.5575.3675.3620.9333.4933.4962.80硬度HRAHRC91(78)91(78)89.5(75)89(74)88(72)92.5(80.5)91(78)90.5(77)89(74)91.5(79)90.5(77)93.3(82)92(80)抗弯强度bbMpa1080137014201470172088011301770137011801320780-9301080三、 常用硬质合金牌号的选用常用硬质合金牌号的选用牌号用 途YG3铸铁、有色金属及其合金的精加工、半精加工。要求切削时不承受冲击载荷。YG6X铸铁、冷硬铸铁、高温合金的精加工、半精加工。YG6铸铁、有色金属及其合金的半精加工与粗加工。YG8铸铁、有色金属及其合金的粗加工。也能用于断续切削。YT30碳素钢、合金钢的精加工。YT15YT14碳素钢、合金钢连续切削时的粗加工、半精加工及精加工。也可用于断续切削时的精加工。YT5碳素钢、合金钢的粗加工。可用于断续切削。YW1不锈钢、高强度钢与铸铁的半精加工与精加工。YW2不锈钢、高强度钢与铸铁的粗加工与半精加工。YN05低碳钢、中碳钢、合金钢的高速精车、工艺系统刚性较好的细长轴精加工。YN10碳钢、合金钢、工具钢淬硬钢连续表面的精加工。四、在主剖面内测量的角度1、前角：在主剖面内，前刀面与基面之间的夹角。2、后角：在主剖面内，后刀面与切削平面之间的夹角。在主切削平面内测量的角度1、刃倾角：在主切削平面内，主切削刃与基面之间的夹角。2、刀尖R弧3、主偏角：主切削刃与进给方向的夹角。常用：90、75、45 前角、后角、刃倾角正负的规定，在主剖面中，前刀面与基面平行时，前角为零；前刀面与切削平面之间的夹角小于90时，前角为正；大于90时，前角为负。后刀面与基面夹角小于90时，后角为正；大于90时，后角为负。切削三要素：（1） 切削速度v（m/min）在进行切削加工时，刀具切削刃上的某一点相对于待加工表面在主运动方向上的瞬时速度称为切削速度。（2） 进给量f（mm/r）工件或刀具每转或往复一次或刀具每转过一齿时，工件与刀具在进给运动方向上的相对位移称为进给量。（3） 切削深度p(mm)一般指工件已加工表面和待加工表面间的垂直距离。五、各种切屑形状1、“C”形屑2、带状屑与螺卷屑六、前角的选择1、工件材料的强度与硬度低，可采用较大的前角，减小切削变形；工件材料的强度与硬度高，应采用较小的前角，以保证刀尖强度；当加工特别硬的材料时，应选用很小的前角，甚至负前角。2、加工塑性材料，应取较大的前角；加工脆性材料，选用较小的前角。3、粗加工、断续切削和承受冲击载荷时，为保证切削刃强度，应取较小的前角，甚至负前角。4、成形刀具和展成法刀具，为防止刃形畸变，常选用较小的前角。通常为了减少设计、制造、加工的误差，则选用0前角，例如滚刀及成形铣刀等。5、高速钢刀具比硬质合金刀具韧性好，允许选用较大的前角，一般大5-10.硬质合金车刀合理前角参考值工件材料合理前角（）工件材料合理前角（）粗车精车粗车精车低碳钢A318-2020-2540Cr正火13-1815-2045正火15-1818-2040Cr调质10-1513-1845调质10-1513-1840、40Cr锻件10-1545、40Cr铸钢件或钢锻件断续切削10-155-10淬硬钢(HRC40-50)-15 -5灰铸铁HT150、HT200、青铜ZQSn10-1、铅黄铜HPb59-110-155-10灰铸铁断续切削5-100-5高强度钢b1800MPa-5铝L3及铝合金LY1230-3535-40高强度钢b1800MPa-10紫铜T1-T425-3030-35锻造高温合金5-10奥氏体不锈刚（185HBS以下）15-25铸造高温合金0-5马氏体不锈钢（250HBS以上）-5钛及钛合金5-10马氏体不锈钢（250HBS以下）15-25铸造碳化钨-10 -15七、后角的选择1、粗加工、强力切削及承受冲击载荷的刀具，为增加刀具强度，后角应取小些；精加工时，增大后角可提高刀具寿命和加工表面的质量。2、工件材料的硬度与强度高，取较小的后角，以保证刀头强度；工件材料的硬度与强度低，塑性大，易产生加工硬化，为防止刀具后刀面磨损，后角应适当加大。3、加工脆性材料时，切削力集中在刃口附近，宜取较小的后角。4、采用负前角时，取较大的后角，以保证切削刃锋利。5、刀具尺寸精度高，取较小的后角，以防止重磨后刀具尺寸的变化。硬质合金车刀合理后角参考值工件材料及切削条件合理后角（）钢b=400-500MPa精车f0.3mm/r10-12粗车f0.3mm/r8-10钢b=700-800MPa钢b=900-1000MPa淬硬钢铸铁铜、铝及其合金6-85-710-156-88-10不锈钢奥氏体185HBS以下6-8马氏体250HBS以下6-8马氏体250HBS以上8-10钛及钛合金14-16高强度钢10高温合金10-15八、常用的磨料有氧化物系、碳化物系、高硬磨料系三种。现分述如下：1、氧化物系（刚玉类） 主要成分Al2O3，适宜磨削各种钢材。它有以下几种:（1）、棕刚玉（代号A）显微硬度2000-2280HV，呈棕褐色，韧性好，适宜于磨削碳素钢，合金钢，可锻铸铁和硬青铜等。（2）、白刚玉（代号WA）显微硬度2200-2300HV，呈白色，适宜于磨削淬硬的高碳钢，高速钢及薄壁零件。（3）、铬刚玉（代号PA）显微硬度2000-2200HV，呈玫瑰红色，韧性比白刚玉好，适宜于磨削高速钢，不锈钢，用于成形磨削能得到较细的表面粗糙度。2碳化物系 主要成分是碳化硅、碳化硼，硬度比氧化铝高，磨粒锋利，但韧性差，适宜于磨削脆性材料，如铸铁及硬质合金等，常用的有以下两种：（1）、黑色碳化硅（代号C）显微硬度2840-3320HV，呈黑色，有光泽，适宜磨削铸铁，黄铜，耐火材料及非金属材料。（2）、绿色碳化硅（代号GC）显微硬度3280-3400HV，呈绿色，比黑色碳化硅硬度高，导热性好，但韧性差。适宜磨削硬质合金、宝石、陶瓷、玉石、玻璃等材料。3、高硬磨料系 目前有立方氮化硼及人造金刚石两种。粗磨用粗粒度，精磨用细粒度。选择砂轮粒度的一般原则如下：（1） 粗磨时，应选粒度号较小的砂轮，以保证较高的生产率；精磨时，应选粒度号较大的砂轮，以得到较细的表面粗糙度。常用的砂轮粒度粒度号数使 用 范 围4#16#粗磨、荒磨、打磨毛刺20#36#磨刚锭、磨铸件、磨电瓷、磨耐火材料和切断钢坯等40#60#内圆、外圆、平面、无心磨、工具磨等60#80#内圆、外圆、平面、无心磨、工具磨等半精磨、精磨100#240#半精磨、精磨、磨、成型磨、工具刃磨等250#W20精磨、超精磨、磨、螺纹磨等W20更细精磨、精细磨、超精磨、镜面磨等W14W10精磨、精细磨、超精磨、镜面磨等W7更细精磨、超精磨、镜面磨、制作研磨膏用于研磨和抛光等在实际使用中，磨毛坯时选用12#24#砂轮；外圆、内圆和平面磨削选用36#70#砂轮，刃磨刀具选用46#100#砂轮，螺纹磨削、成形磨削和较细粗糙磨削选用100#240#砂轮。硬度及其选择：砂轮的硬度是指磨粒在磨削力作用下，从砂轮表面上脱落的难易程度。砂轮硬，即表示磨粒难以脱落；砂轮软，表示磨粒容易脱落。砂轮硬度等级见表选用砂轮时，应注意硬度选得适当。若砂轮选得太硬，会造成工件烧伤；若选得太软，会使用磨粒脱落太快而无法磨削。1、 工件材料超硬，砂轮硬度应选得软些。工件材料越软，砂轮的硬度应选得硬些。2、 砂轮与工件的接触面大时，应选用较软硬度砂轮。3、 精磨和成形磨削时，尽量选用硬些砂轮，以保持砂轮的必要形状精度。4、 砂轮粒度号越大时，为避免砂轮堵塞，应选软一些砂轮。5、 磨削有色金属、橡胶、树脂等软料时应选用较软的砂轮，以免砂轮堵塞。砂轮硬度等级及其代号硬度等级代 号大级小级国标GB2484-84超软超软D、E、F软软1软2软3GHJ中软中软1中软2KJ中中1中2MN中硬中硬1中硬2中硬3PQ R硬硬1硬2ST超硬超硬Y九、碳素钢的切削加工性碳素钢的切削加工性 按含碳量不同碳素钢可分为低碳钢、中碳钢、高碳钢三种。1、 低碳钢 含碳量在0.25%以下的碳钢称为低碳钢。硬度在140HBS左右，塑性好，性能软而韧。在切削加工时，切削呈带状并粘结在刀具前面上，所以低碳钢的切削加工性是差的。2、 中碳钢 含碳量在0.3-0.6%的碳钢称为中碳钢，硬度在180HBS左右，塑性一般，因综合性能较好，所以切削加工性也较好。3、 高碳钢 含碳量高于0.6%的碳钢称为高碳钢。硬度在220HBS左右，高碳钢中含碳越多，硬度越好，塑性越小。切削高碳钢时，切削是挤裂状的，切削力与切削热集中在刀头上，切削刃容易磨损，刀具寿命下降，所以高碳钢的切削加工性较差。 因而，碳钢的硬度通常在170-230HBS范围内的切削加工性较好。硬度过高刀具磨损快；硬度过低切削容易缠绕，妨害切削加工，并造成刀具发热磨损，使加工工件表面粗糙。所以对低、中碳钢的正火处理和高碳钢的退火处理都能提高其切削加工性。十、铸铁的切削加工性铸铁是含碳2.06%和含有少量硅、锰、磷、硫的铁碳