金属切削原理与刀具

1、金属切削原理与刀具09机电、机设专业使用课程教学模块序号模块名称学时1金属切削加工基本知识102刀具材料、寿命、刀具几何角度及选择103金属切削过程基本理论的应用44常用机加工技术及刀具165综合实训8考核方法项目项目平时平时知识知识能力素质能力素质百分比百分比30%50%20%时间时间教学全过程教学全过程相关理论学完后形式形式逐项考核笔试动手/论述内容内容出勤提问作业答题模块一：金属切削加工基本知识o 1、切削运动及形成的表面o 2、切削要素与切削方式，切削用量的选择o 3、切削过程中的金属变形o 4、切削力与切削功率；切削热与切削温度一、切削运动及形成的表面1.1切削运动切削运动金属切削加

2、工金属切削加工是用金属切削刀具切除工件上多是用金属切削刀具切除工件上多余的或预留的金属，使工件的余的或预留的金属，使工件的形状、尺寸及形状、尺寸及表面质量表面质量都达到预定要求的加工。都达到预定要求的加工。o 按作用分：切削运动可分为主运动主运动和进给运进给运动。动。o 1、主运动o 刀具和工件之间相对刀具和工件之间相对运动的运动的主要主要运动运动o 切削速度最高，消耗切削速度最高，消耗功率最大功率最大o 由刀具或工件完成由刀具或工件完成o 主运动只有一个主运动只有一个o 2、进给运动o 刀具和工件之间相对刀具和工件之间相对运动的运动的附加附加运动运动o 间歇运动或连续运动间歇运动或连续运动o

3、 只消耗很少的功率只消耗很少的功率o 进给运动可以是一个、进给运动可以是一个、两个或两个以上，也两个或两个以上，也可没有可没有模块二：刀具材料、寿命、刀具几何角度及选择o 1、刀具切削部分几何角度o 2、刀具几何参数的合理选择o 3、刀具材料及其合理选用o 4、刀具磨损与刀具寿命常用刀具材料其他刀具材料刀具材料刀具材料刀具材料应具备的性能概述 三、刀具材料及其合理选择o 刀具材料是指刀具上参与切削部分的材料。刀具材料是指刀具上参与切削部分的材料。 刀具的切削部分不但要求具有一定的几何形状，刀具的切削部分不但要求具有一定的几何形状，还要求有相应的刀具材料。还要求有相应的刀具材料。 目前广泛应用的

4、刀具材料有目前广泛应用的刀具材料有高速钢高速钢和和硬质合金硬质合金。（一）高的硬度和良好的耐磨性（一）高的硬度和良好的耐磨性（二）高的强度和韧性（二）高的强度和韧性（三）高的耐热性（三）高的耐热性（四）良好的工艺性（四）良好的工艺性 总之，刀具应具备的性能主要就这四个方面，当然还有经济性、切削性能的可预测性等要求。 2.1 刀具材料应具备的性能2.2 常用刀具材料及选用 目前在切削加工中常用的刀具材料有：目前在切削加工中常用的刀具材料有：碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金及陶瓷。碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金及陶瓷。2.2.1 2.2.1 高速钢高速钢 高速钢是一种高合金工具钢

5、，钢中含有W、Mo、Cr、V等合金元素。 o ( (一一) )高速钢的性能高速钢的性能o （二）高速钢的分类（二）高速钢的分类o 2.3.2 硬质合金硬质合金 = 硬质相（TiC或WC）+ 粘结相（Co、Ni、Mo等，其中Co比较常用）（一）主要性能（二）分类（二）分类钨钴类硬质合金（YG） 钨钴钛类硬质合金（YT） 添加稀有金属硬质合金（YA、YW）碳化钛基硬质合金（YN）硬质合金o 1、钨钴钛类硬质合金YG： WC + Coo 常用牌号：YG3、YG6、YG8（3、6、8、代表Co含量占3%、6%、8%）o 应用：主要用于加工铸铁、青铜等脆性材料，不适合加工钢料，因为在640时发生严重粘结

6、，使刀具磨损，耐用度下降。o 2、钨钴钛类硬质合金（YT）：硬质相（WC+TiC）+粘结相（Co）o 常用牌号：YT5、YT14、YT15、YT30（数字表示TiC的百分含量）YT5（粗加工） YT14、YT15（半精加工） YT30（精加工） TiC含量 硬度 耐磨性 脆性 韧性 TiC含量 硬度 耐磨性 脆性 韧性 o 应用：主要用于加工钢材及有色金属，一般不用与加工含Ti的材料,如1Cr15Ni9Ti,Ti与Ti的亲合力较大，使刀具磨损较快。o 3、添加稀有金属硬质合金o 钨钽（铌）钴类硬质合金（YA）和钨钛钽（铌）钴类硬质合金（YW），是在钨钴钛类硬质合金（YT）中加入TaC(NbC)

7、o 用于提高其抗弯强度、疲劳强度和冲击韧性，提高和金的高温硬度和高温强度，提高抗氧化能力和耐磨性。o 应用：可以用于加工铸铁及有色金属，也可用于加工钢材，因此常成为通用硬质合金，他们主要用于加工难加工材料。o 4、碳化钛基硬质合金（YN）o 特点：这种合金有很高的耐磨性，有较高的耐热性和抗氧化能力，化学稳定性好，与工件材料的亲合力小，抗粘结能力较强。o 应用：主要用于钢材、铸铁的精加工、半精加工和粗加工。o （三）涂层硬质合金o 涂层材料为TiC、TiN、Al2O3等。o 涂层硬质合金是采用韧性较好的基体（如硬质合金刀片或高速钢等），通过化学气相沉积和真空溅射等方法，对硬质合金表面涂层厚度为5

8、12m的涂层材料以提高刀具的抗磨损能力。o 应用：适合于各种钢材、铸铁的半精加工和精加工，也适合于负荷较小的精加工。2.3.3 其他刀具材料o （一）陶瓷材料（一）陶瓷材料o 陶瓷材料主要是以氧化铝（Al2O3）或氮化硅（Si3N4）等为主要成分，经压制成型后烧结而成的刀具材料。陶瓷的硬度高，化学性能稳定，耐氧化，所以被广泛用于高速切削加工中。陶瓷刀具和传统硬质合金刀具相比，具有以下优点：（二）金刚石 分为人造和天然两种，是目前已知最硬的材料，硬度约为HV10000,故其耐磨性好。不足之处是抗弯强度和韧性差，对铁的亲和作用大，故金刚石刀具不能加工黑色金属。在800时，金刚石中的碳与铁族金属发生

9、扩散反应，刀具急剧磨损。应用：由于价格昂贵，刃磨困难，应用较少。主要用作磨具及磨料，有时用于修整砂轮。（三）立方氮化硼 立方氮化硼在高温、其硬度很高，可达80009000HV,仅次于金刚石，并具有很好的热稳定性，可承受1000以上的切削温度，它的最大的优点是在高温12001300时也不会与铁族金属起反应。应用：因此既能胜任淬火钢、冷硬铸铁的粗车和精车，又能胜任高温合金、热喷涂材料、硬质合金及其他难加工材料的高速切削。 它是一种人工合成的新型刀具材料。四、刀具磨损与寿命模块三：金属切削加工基本理论的应用o 1、切削的种类及控制o 2、金属材料切削加工性的改善o 3、切削液的合理选用o 4、提高已加工表面质量的措施模块四：常用机加工技术及刀具o 1、车刀种类及用