第1章 金属切削基础.ppt

第1章金属切削基础 液压三爪卡盘 用于回转工件的自动装卡 1 1切削运动与切削用量 车削加工是金属切削最常见方法 图1 1外圆车削的切削运动与加工表面 1 1 1切削运动车削时刀具和工件之间必须具有一定的相对运动 该运动称为切削运动 切削运动 主运动 进给运动 1 主运动 切下切屑最主要的运动 特点 1 速度最高 消耗的功率最大 2 切削加工中 主运动只有一个 2 进给运动 与主运动配合 使金属层不断投入切削 切削出整个工件所需的运动 特点 1 速度低 消耗的功率小 2 有一个或多个 例 车削时 工件的旋转运动是主运动 钻削 铣削时 刀具旋转运动是主运动磨削时 砂轮的旋转运动是主运动刨削时 刀具或工作台的往复直线运动是主运动 各种切削运动 加工表面 3 合成切削运动 由同时进行的主运动和进给运动合成的运动 1 1 2切削时的工件表面 1 待加工表面 将被切除的表面 2 过渡表面 正在切削的表面 3 已加工表面 切除多余金属后形成的表面 1 1 3切削用量切削加工时 工件材料 刀具材料 加工要求不同 就应选取适宜的切削速度VC 进给量f和背吃刀量aP 车削 n f 1 切削速度vc m s 在切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬时速度 dw dm 旋转运动 m s dw 工件最大n 工件主运动转速 切削速度VC 进给量f和背吃刀量aP称为切削用量三要素 2 进给量f 主运动每转一转或每完成一次行程时 两者在进给方向上的相对位移量 对多齿刀具 若刀具齿数为Z 进给量f与进给速度Vf 每齿进给量的关系为 mm s 每齿进给量 fzz n 每转 行程 进给量 进给速度Vf 背吃刀量aP 3 背吃刀量ap对外圆车削而言 它是待加工表面与已加工表面间的垂直距离 即式中 dw 待加工面直径 dm 已加工表面直径 刀具种类很多 结构各异 但各种刀具的切削部分却具有共同的特征 外圆车刀是最基本 最典型的刀具 1 2金属切削刀具的几何参数 刀 刀 刀 图1 4外圆车刀的切削部分 切削部分 刀头 夹持部分 刀体 前刀面 主后刀面 副后刀面 主切削刃 副切削刃 刀尖 切屑流出所经过的表面 刀具上与工件的过渡表面相对的表面 刀具上与工件的已加工表面相对的表面 1 2 1刀具切削部分的结构要素车刀的切削部分 三个刀面 两个刀刃 一个刀尖 图1 4外圆车刀的切削部分 主切削刃担任主要切削的切削刃 是前刀面和主后刀面交线 副切削刃担任少量切削工作 是前刀面与副后刀面的交线 刀尖主副切削刃的连接处 常指它们的实际交点 1 2 2确定刀具切削角度的参考平面 为确定刀具切削部分各表面和切削刃的空间位置 必须引入参考平面 最常用的刀具标注角度参考系是正交平面参考系 1 基面Pr 通过切削刃上选定点 垂直于切削运动方向的平面 2 切削平面Ps 过切削刃上选定点 与切削刃相切并垂直于基面Pr的平面 3 正交平面Po 过切削刃上选定点并同时垂直于基面Pr和切削平面Ps的平面 它是测量平面 正交平面参考系 由基面Pr 切削平面Ps 正交平面Po构成 是生产中最常用的刀具标注角度参考系法平面参考系 由基面Pr 切削平面Ps 法平面Pn构成 1 2 3刀具标注角度参考系 4 法平面Pn通过主切削刃S上选定点 且垂直于S的平面 法平面Pn po ps pr pr po ps 1 2 4刀具的标注角度 1 正交平面参考系内的标注角度 1 在正交平面内的标注角度 1 前角 o 在正交平面内度量的基面与前刀面A 之间的夹角 po po pr pr A pS 在正交平面PO内 2 后角 o 在正交平面内度量的主后刀面A 与切削平面PS之间的夹角 po pr 在正交平面PO内 A pS A 3 楔角 o 在正交平面内度量的主后刀面A 与前刀面之间的夹角 po A 楔角 o 90O o o 2 在切削平面PS内的标注角度刃倾角 s 在切削平面PS内度量的主切削刃S与基面Pr之间的夹角 pr pr pr pr 3 在基面Pr内的标注角度 1 主偏角Kr 在基面Pr内测量的切削平面PS与进给方向之间的夹角 pr 3 在基面Pr内的标注角度 2 副偏角Kr 在基面内Pr内度量的副切削平P S与进给运动反方向之间的夹角 当主切削刃与基面平行时 s 0 当刀尖点相对基面处于主切削刃上的最高点时 s 0 反之 s 0 注 前角 o 后角 o 刃倾角 S是有正负之分 pr A pS A 2 法平面参考系内的标注角度3 背平面 假定工作平面参考系内的标注角度 谢谢观看 1 前角 0 作用 减小切屑的变形 减小前刀面与切屑之间的摩擦力 所以 a 减小切削力和切削热 b 减小刀具的磨损 c 提高工件的加工精度和表面质量 0 1 2 5刀具的工作角度 对加工过程影响 选择 前角 0 可正 可负 也可以为零 高速钢车削碳钢 0 200 300 硬质合金车削碳钢 0 100 200 2 后角 0 作用 减小工件加工表面与主后刀面之间的摩擦力 所以 a 减小切削力和切削热 b 减小刀具的磨损 c 提高工件的加工精度和表面质量 0 选择 后角 0 只能是正的 精加工 0 80 120 粗加工 0 40 80 3 主偏角 kr 改善切削条件 提高刀具寿命 作用 4 副偏角 kr 最终形成已加工表面 作用 选择 在不产生振动的前提下 取小值 Kr 使已加工表面残留密集的高度减小 降低工件的表面粗糙度 5 刃倾角 S 作用 影响切削刃的锋利程度 影响切屑流出方向 影响刀头强度和散热条件 影响切削力的大小和方向 选择 粗加工 可取零或负 S 0 S 精加工 取正 S 切削层 指工件上正在被切削刃切削的那一层金属 1 2 f ap Kr f ap 主偏角Kr f 进给量ap 背吃刀量 1 3切削层参数与切削方式 1 3 1切削层参数 切削层参数 是指切削层的截面尺寸 两相邻加工表面之间的垂直距离 ac mm 沿主切削刃度量的切削层的长度 aw mm mm2 1 切削厚度ac 2 切削宽度aw 3 切削面积Ac 切削层的横截面积 1 3 2切削方式 切削方式 直角切削和斜角切削 自由切削和非自由切削 教材 P22 P23 自学 1 4常用刀具材料及其选用 1 4 1刀具材料应具备的性能 刀具材料对刀具寿命 生产效率 质量 成本都有很大影响 较高的硬度 一般要求在HRC60以上 有足够的强度和韧性 高的热稳定性 良好的物理特性和工艺性 1 4 2常用刀具材料的性能及选用 1 高速钢 是含有W MO Cr V等合金元素较多的工具钢 W 6 20 Cr 3 8 4 4 V 1 0 4 HRC 62 69 耐热温度 600 常用 W18Cr4V 应用 各种形状复杂的刀具 如钻头 铣刀 拉刀 齿轮刀具和其他成形刀具 2 硬质合金 碳化物 粘结剂 粉末冶金 碳化物 WC TiC 等 粘结剂 Co HRC 76 84 耐热温度 1000 允许的切削速度是高速钢的4 10倍 我国硬质合金刀具材料分类如下 钨钴类 YG WC Co 韧性好 硬度低 切削韧性材料时耐磨性较差 适于加工铸铁 青铜等脆性材料和粗加工 钨钴钛类 YT WC TiC Co 硬度高 耐磨性好 耐热性好 但韧性较差 适于加工韧性材料和精加工 YW类硬质合金 YW类硬质合金 自学 3 涂层刀具 在刃性较好的硬质合金或高速钢刀具基体上 涂覆一薄层耐磨性高的难容金属化合物 涂层硬质合金 刀片耐用度提高 1 3倍 涂层高速钢刀具 耐用度提高 2 10倍 涂层效果 应用 涂层硬质合金刀具主要用于钢材 铸铁的半精加工和精加工以及小负荷的粗加工 1 4 3其它刀具材料金属陶瓷金钢石立方碳化硼 CNB 耐热温度 1200 1450 应用 半精加工和精加工高硬度 高强度钢及冷铸铁等材料 1 金属陶瓷 Al2O3基金属陶瓷 Si3O4基金属陶瓷 Al2O3基金属陶瓷硬度高 HRC 93 94 耐热性好 Si3O4基金属陶瓷强度高 韧性好 抗热冲击性大大优于Al2O3基金属陶瓷 用于加工铸铁及镍基合金 2 金刚石金刚石是目前发现的最硬的一种物质 它磨擦系数小 导热性好 耐磨性高 切削时不易产生积屑瘤和鳞刺 加工表面质量好 刀具寿命高 金刚石刀具有三种 单晶 聚晶 金刚石复合刀片 金刚石热稳定性差 温度超过7000 8000时硬度下降