金属切削基本知识刀具结构材料.ppt

1-2金属切削基本知识,一、切削运动二、工件加工表面三、切削用量四、刀具几何参数五、切削层参数六、刀具材料,主运动、进给运动,三个变化的表面,三要素,刀具组成,切削厚度、切削宽度、切削面积,性能、高速钢、硬质合金,选择,刀参考系,几何角度,金属切削过程金属切削过程是工件和刀具相互作用的过程。刀具从工件上切除多余的（或预留的）金属，并在高生产率和低成本的前提下，使工件得到符合技术要求的形状、位置、尺寸精度和表面质量。切削运动为实现切削过程，工件与刀具之间要有相对运动，即切削运动，它由金属切削机床来完成。工艺系统机床、夹具、刀具和工件，构成一个机械加工工艺系统，切削过程的各种现象和规律都在这个系统的运动状态中去研究。,基本定义,基本定义,金属切削机床的基本运动有直线运动和回转运动。按切削时工件与刀具相对运动所起的作用可分为主运动和进给运动。主运动：切下金属所必须的最主要的运动。特点：通常它的速度最高，消耗机床功率最多。机床的主运动只有一个。进给运动：使新的金属不断投入切削的运动。它保证切削工作连续或反复进行，从而切除切削层形成已加工表面。特点：机床的进给运动可有一个、两个或多个组成，通常消耗功率较小，进给运动可以是连续运动也可以是间歇运动。合成切削运动：当主运动与进给运动同时进行时，刀具切削刃上某一点相对工件的运动称之。V=V+V,基本定义-切削运动,基本定义,外圆车削时，工件作旋转运动，刀具作连续的纵向直线运动，形成了工件的外圆柱表面。在新的表面的形成过程中，待加工表面：即将被切去金属层的表面；加工表面：切削刃正在切削着的表面；已加工表面：已经切去一部分金属形成的新表面。,基本定义,基本定义-工件表面,1.切削速度v(m/s)主运动为旋转运动v=dwn/1000往复运动v=2Lnr/1000,切削用量三要素,2.进给量f(mm/r或mm/行程)进给速度vf=nf=nfzz（mm/s),3.背吃刀量（切削深度）ap车削外圆时ap=(dw-dm)/2钻孔时ap=dm/2,例题：车外圆时工件加工前直径为62mm，加工后直径为56mm，工件转速为4r/s，刀具每秒钟沿工件轴向移动2mm，工件加工长度为110mm，切入长度为3mm，求v、f、ap和切削工时t。,解：v=dn/1000=624/1000=0.779m/s,f=vf/n=2/4=0.5mm/r,ap=(dw-dm)/2=(62-56)/2=3mm,t=(l+l1+l2)/vf=(110+3+0)/2=56.5s,车刀的组成：三面前(刀）面A主后面A副后面A两刃主切削刃S副切削刃S一尖刀尖：过渡刃,刀具切削部分的构造要素,刀具切削部分的构造要素,刀具标注角度参考系设计制造测量角度时的基准,刀具角度的参考系,刀具工作角度参考系实际切削中确定角度的基准,Referencesystemsfortoolangles,刀具的参考平面,刀具标注角度的参考系：(1)正交平面参考系pr、ps、po(2)法平面参考系pr、ps、pn(3)背平面进给平面参考系pr、ps、pp、pf,基面Pr:过切削刃上选定点，并垂直于假定主运动方向的平面切削平面Ps:过切削刃上选定点，与主切削刃相切并垂直于基面的平面主剖面Po:过切削刃上选定点，同时垂直于Pr和Ps的平面,（5）刃倾角s（在切削平面内）,r,（1）前角o,（4）副偏角r（在基面内测量）,（2）后角o（在正交平面内）,（3）主偏角r,主偏角r主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角Cuttingedgeangle,1.刀具安装位置对工作角度的影响,pe=pppe=pptanph/,oe=ooe=otantanpcosr,（1）刀尖高于工件中心,（2）刀尖低于工件中心，角度变化与之相反,刀具的工作角度,（2）刀杆中心线与进给方向不垂直的影响,=+G=-G,=-G=+G,刀具的工作角度,2.进给运动对刀具工作角度的影响(自学）（1）横向进给运动的影响,oe=ooe=otanf/d,当进给量f一定时，随d值值，接近中心oe为负值。,当f值横车时f不宜过大，并应适当加大o,（2）纵向进给运动的影响,oe=ooe=otantanfsinrfsinr/(dw),f或dw时，f、均车削右螺纹时左侧刃应o(左8右2)右刃应o,车右螺纹时左侧刃fe=fffe=fftanff/dw,五、切削层参数,由切削刃正在切削的这一层金属叫作切削层。切削层的截面尺寸称为切削层参数。它决定了刀具切削部分所承受的负荷和切屑尺寸的大小，通常在基面Pr内度量。,1.切削厚度ac(s=0)acfsinr,2.切削宽度awawap/sinr,3.切削层面积Ac(=0)Acacawfap,六、刀具材料,刀具的切削性能决定于刀具结构、切削部分的材料和几何参数,（一）刀具材料必须具备的性能,1.高的硬度和耐磨性常温硬度60HRC以上，耐磨性是硬度、组织结构及化学性能等的综合反映。,2.足够的强度和冲击韧性,3.高耐热性高温硬度、强度、耐磨性，抗氧化性、抗扩散粘结性等,4.良好的工艺性锻造性能、磨削性能、热处理性能等,5.经济性,（二）常用刀具材料的种类及特性,碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石、立方氮化硼等。,高速钢（1）通用型高速钢（含碳量0.70.9%，6266HRC）钨系高速钢W18Cr4VW14Cr4MnRE钼系高速钢W6Mo5Cr4V2高温塑性好主要用于一般材料的常规加工，速度不高于50m/min.,（2）高性能高速钢（增加碳量钒量，添加钴铝等6670HRC）9W18Cr4VW6Mo5Cr4V3W6Mo5Cr4V2Co8W2Mo9Cr4VCo8W6Mo5Cr4V2AlW10Mo4Cr4V3Al主要用于难加工材料的加工，加工普通材料可达90m/min.,粉末冶金化，表面处理及涂层等,2.硬质合金,金属碳化物(WC、TiC、TaC、NbC等)金属粘接剂(Co、Ni等)高压成形后，高温烧结而成。,硬度、耐热性、耐磨性很高，切削速度远高于高速钢抗弯强度低、脆性大，抗冲击振动性能差,分类,YG(K)类YT(P)类YW(M)类短切屑黑色金属加工长切屑的钢材、铸铁等有色金属非金属黑色金属有色金属非金属WC+CoWC+TiC+CoWC+TiC+TaC+Co,常用硬质合金牌号及应用范围,新型硬质合金简介,1.调整化学成份，提高综合性能添加TaC、NbC；添加稀土元素；TiC(N)基，高速钢基等,2.涂层硬质合金（可转位刀片）TiC涂层、TiN涂层、复合涂层、陶瓷涂层,3