成形工艺基础切削-PPT课件

1、成形工艺根底成形工艺根底- -切削切削成形工艺基础-切削12成形工艺基础-切削15成形工艺基础-切削16 切削过程中切削过程中主运动只有一个主运动只有一个；进给运动可以进给运动可以有一个或几个有一个或几个。 切削运动的形式有：切削运动的形式有：旋转或直线旋转或直线的。的。 实际的切削运动是一个合成切削运动实际的切削运动是一个合成切削运动. . 一般，切削用量包括：一般，切削用量包括：。 常称为切削三要素常称为切削三要素成形工艺基础-切削17 601000 Dnm/s ( (以车削为例以车削为例) ) 切削速度切削速度(m/s) (m/s) 是主运动的线速度。是主运动的线速度。c=式中：式中：D

2、D为工件待加工外表的直径为工件待加工外表的直径(mm)(mm)； nn为转速为转速(r/min)(r/min)。 车削时指工件待加工外表最大直径处线速度车削时指工件待加工外表最大直径处线速度. . (mm/r) (mm/r) 指指( (车车) )刀具相对于工件旋转一转刀具相对于工件旋转一转, ,在进给方向在进给方向成形工艺基础-切削18 的位移量。的位移量。 单位为：单位为：mm/rmm/r或或mm/strmm/str。 p(mm)p(mm)指工件上已加工外表与待加工外表指工件上已加工外表与待加工外表之间的垂直距离，单位为：之间的垂直距离，单位为：mmmm。 式中：式中：d d 为已加工外表的

3、直径为已加工外表的直径(mm)(mm)生产中为提高生产中为提高效率一般对工件分粗、精加工阶段，如粗加工时效率一般对工件分粗、精加工阶段，如粗加工时的选择原那么：的选择原那么： aP2dD 成形工艺基础-切削19 “ “先定先定ap ,ap ,次选次选f , f , 最后定最后定ccc c 四、切削层参数四、切削层参数 D D 在给定瞬间，切削层在切削层尺寸平面里的在给定瞬间，切削层在切削层尺寸平面里的实际横截面积，单位为实际横截面积，单位为mm2mm2。 D D ； D D 且三者间有关系：且三者间有关系： AD=bDhD mm2AD=bDhD mm2 在车削中可近似认为：在车削中可近似认为：

4、 ADfap mm2ADfap mm2成形工艺基础-切削110 刀具组成切削局部夹持局部刀具组成切削局部夹持局部 一、刀具材料一、刀具材料(指切削局部指切削局部) 1.对刀具材料的根本要求对刀具材料的根本要求 切削过程中，刀具的切削局部要承受很大的切削过程中，刀具的切削局部要承受很大的压力、摩擦、冲击和很高的温度，刀具切削局部压力、摩擦、冲击和很高的温度，刀具切削局部的材料应具备以下性能：的材料应具备以下性能： 1)高的硬度高的硬度 一般刀具材料的硬度应在一般刀具材料的硬度应在60HRC以上。以上。成形工艺基础-切削111 2)2)足够的强度和韧性足够的强度和韧性 又称又称，以承受切削中的冲击

5、力和振动，以承受切削中的冲击力和振动，减少刀具脆性断裂和崩刃。减少刀具脆性断裂和崩刃。 3)3)耐磨性好耐磨性好 即抵抗磨损的能力，使刀具使用耐久。即抵抗磨损的能力，使刀具使用耐久。 4)4)高的耐热性高的耐热性 是指刀具在高温下仍能保持硬度、强度、韧是指刀具在高温下仍能保持硬度、强度、韧性和耐磨性等。性和耐磨性等。 5)5)工艺性能要好工艺性能要好 成形工艺基础-切削112 为了便于刀具本身的制造，刀具材料还应具为了便于刀具本身的制造，刀具材料还应具有一定的工艺性能有一定的工艺性能, ,如如: : 。 2. 2. 常用刀具材料常用刀具材料 1)1)碳素工具钢碳素工具钢 T10T10钢钢(W(

6、WC C=1%)=1%)制手用钢锯条、简单冷作模制手用钢锯条、简单冷作模; ; T12 T12钢用于制作铰刀、锉刀、量具等钢用于制作铰刀、锉刀、量具等 2)2)合金工具钢合金工具钢 常用牌号如常用牌号如9SiCr9SiCr、Cr12Cr12、CrMnCrMn、GCr15GCr15等，等，成形工艺基础-切削113 主要用于制造刃具、模具、量具等工具主要用于制造刃具、模具、量具等工具 3)3)高速钢高速钢 高速钢是含高速钢是含WW、C Cr r、V V等合金元素较多的合等合金元素较多的合金工具钢金工具钢. . 其常用牌号有其常用牌号有: :W18CW18Cr r4V4V、W6MW6Mo o5C5C

7、r r4V24V2等等, ,广广泛用于制造形状复杂的高速切削工具泛用于制造形状复杂的高速切削工具, ,如：麻花如：麻花 钻、铣刀、拉刀、齿轮刀具和其他成形刀具。钻、铣刀、拉刀、齿轮刀具和其他成形刀具。 4)4)硬质合金硬质合金 根据根据GB/2075-1998GB/2075-1998规定，按规定，按成形工艺基础-切削114 分了三个大类组；分了三个大类组； 分别用字母分别用字母P P、M M、K K表示表示( (这些字母完全是这些字母完全是 习惯性，本身无其他含义习惯性，本身无其他含义) )。 相应识别颜色为蓝、黄、或红相应识别颜色为蓝、黄、或红. .具体应用具体应用: : 1)P 1)P类类

8、( (蓝色蓝色) ) 相当于旧牌号相当于旧牌号YTYT类硬质合类硬质合金。金。 适宜加工长切屑的黑色金属，如钢、铸钢适宜加工长切屑的黑色金属，如钢、铸钢等。其代号等。其代号P01P01、P10P10、P20P20、P30P30、P40P40、P50P50等，等，数字越大，耐磨性越低而韧性越高。数字越大，耐磨性越低而韧性越高。 如车削时：精车用如车削时：精车用P01,P01,半精车用半精车用P10,P20P10,P20；成形工艺基础-切削115 粗车选用粗车选用P30P30。 2)M2)M类类( (黄色黄色) )相当于旧牌号相当于旧牌号YWYW类硬质合金类硬质合金 适宜加工长切屑或短切屑的金属材

9、料，如适宜加工长切屑或短切屑的金属材料，如钢、铸钢、不锈钢、灰铸铁、有色金属等。钢、铸钢、不锈钢、灰铸铁、有色金属等。 其代号有其代号有M10M10、M20M20、M30M30、M40M40等，数字等，数字越大，耐磨性低而韧性大。越大，耐磨性低而韧性大。 精车选精车选M10M10；半精车用；半精车用M20M20；粗车时可用；粗车时可用M30M30。 3)K3)K类类( (红色红色) )相当于旧牌号相当于旧牌号TGTG类硬质合金类硬质合金成形工艺基础-切削116 适宜加工适宜加工如淬如淬硬钢、铸铁、铜铝合金、塑料等，其代号有硬钢、铸铁、铜铝合金、塑料等，其代号有K01K01、K10K10、K20

10、K20、K30K30、K40K40等，数字大，耐磨性降而等，数字大，耐磨性降而韧性大。如车削时：韧性大。如车削时： 精车选精车选K01K01；半精车；半精车K10K10、K20K20；粗车用；粗车用K30K30。 3. 3. 1)1)涂层刀具材料涂层刀具材料 成形工艺基础-切削117成形工艺基础-切削118 2)2) 按化学成分可分为按化学成分可分为Al Al2 2O O3 3基和基和Si Si3 3N N4 4基两类。基两类。 陶瓷刀具硬度高而耐磨，允许切削速度达成陶瓷刀具硬度高而耐磨，允许切削速度达成12.5m/s12.5m/s，耐热性度可达，耐热性度可达1200120014501450，

11、其效率，其效率比硬质合金提高了比硬质合金提高了1 14 4倍，可制成刀片。倍，可制成刀片。 用于半精和精加工高硬度、强度钢及冷硬铸用于半精和精加工高硬度、强度钢及冷硬铸铁等，缺点抗弯强度低，冲击韧性差。铁等，缺点抗弯强度低，冲击韧性差。 3)3) 它包括它包括成形工艺基础-切削119成形工艺基础-切削120适于加工高硬、难切材料。适于加工高硬、难切材料。 注意刀具材料的使用性能，工艺性能和价格注意刀具材料的使用性能，工艺性能和价格不同，各种切削条件对刀具要求也各异，应综合不同，各种切削条件对刀具要求也各异，应综合考虑，合理地选用刀具材料。考虑，合理地选用刀具材料。 二、刀具角度二、刀具角度 刀

12、具的种类相当繁多，但其切削局部的结构刀具的种类相当繁多，但其切削局部的结构要素和几何角度有着许多共同的特征要素和几何角度有着许多共同的特征, ,图示。图示。 各种刀具就一个刀齿而言，都相当于车刀的各种刀具就一个刀齿而言，都相当于车刀的刀头。刀头。成形工艺基础-切削121成形工艺基础-切削122 4. 4.主切削刃主切削刃 前刀面与主后刀面的交线。前刀面与主后刀面的交线。 5. 5.副切削刃副切削刃 前刀面与副后刀面的交线。前刀面与副后刀面的交线。 6. 6.刀尖刀尖 指主、副切削刃汇交的部位，它可以是圆弧，或指主、副切削刃汇交的部位，它可以是圆弧，或是一小段直线。是一小段直线。 刀具角度参考系

13、刀具角度参考系 刀具角度是确定车刀各局部几何形状的重要刀具角度是确定车刀各局部几何形状的重要成形工艺基础-切削123 参数，用于参数，用于。参考系有两类：。参考系有两类： 一类为一类为, ,又称又称; ; 它是刀具设计时标注、刃磨和测量的基准，它是刀具设计时标注、刃磨和测量的基准，用此定义的刀具角度称用此定义的刀具角度称； 组成刀具组成刀具静止参考系的平面静止参考系的平面，如图，由，如图，由组成：组成： 1. 1.基面基面 PrPr 成形工艺基础-切削124成形工艺基础-切削125 过切削刃上选定点，并同时垂直于基面和切过切削刃上选定点，并同时垂直于基面和切削平面的平面。削平面的平面。 4.

14、由于刀具的参考系在切削刃上各点是变化的，由于刀具的参考系在切削刃上各点是变化的，因此因此。在未指明时，在未指明时，一般指切削刃的基点或刀尖一般指切削刃的基点或刀尖。成形工艺基础-切削126 在正交平面内测量的标注角度见图在正交平面内测量的标注角度见图 1. 1. 前角前角r r。 。 根据前刀面与基面间的相对位置又分别规根据前刀面与基面间的相对位置又分别规定为定为: :：成形工艺基础-切削127 选择原那么：前角的数值大小与刀具切削局部的材料，被加工材料、工作条件等都有关系。选择原那么：前角的数值大小与刀具切削局部的材料，被加工材料、工作条件等都有关系。 (1)(1)材料性脆、强度低时前角应取

15、小值；材料性脆、强度低时前角应取小值； (2)(2)材料强度和硬度低时，取较大前角；材料强度和硬度低时，取较大前角； (3)(3)有冲击的工作条件时，前角应取较小值，甚至取负值。有冲击的工作条件时，前角应取较小值，甚至取负值。 在保证刀具刃口强度的条件下，尽量用大前角。在保证刀具刃口强度的条件下，尽量用大前角。 o o 成形工艺基础-切削128成形工艺基础-切削129 强度和散热条件；主偏差越小，背向力越大，强度和散热条件；主偏差越小，背向力越大，切削刃工作长度越大，散热条件越好。切削刃工作长度越大，散热条件越好。 选择原那么：工件粗大选择原那么：工件粗大, ,刚性好时取较小值刚性好时取较小值

16、, ,车细长轴时为减少背向力车细长轴时为减少背向力, ,以免工件弯曲以免工件弯曲, ,加工出加工出腰鼓形腰鼓形, ,宜选取较大的值宜选取较大的值, ,常用为常用为4545 75o75o间。间。 副切削平面与假定工作平面间的夹角副切削平面与假定工作平面间的夹角 作用：影响已加工外表的粗糙度，减少副偏作用：影响已加工外表的粗糙度，减少副偏角可使被加工外表粗糙值降低。角可使被加工外表粗糙值降低。 成形工艺基础-切削130 选择原那么：精加工时为提高加工外表的选择原那么：精加工时为提高加工外表的质量，选取较小值，一般为质量，选取较小值，一般为5 5 1010 在切削平面内侧量的角度有：在切削平面内侧量

17、的角度有： 5. 5.刃倾角刃倾角 s s 指主切削刃与基面间的夹角，反映主切指主切削刃与基面间的夹角，反映主切削刃对基面的倾斜程度。削刃对基面的倾斜程度。 作用：影响切屑流动方向和刀尖的强度。作用：影响切屑流动方向和刀尖的强度。 (1)(1)当当s s 为正值时，刀尖在主切削刃上的最为正值时，刀尖在主切削刃上的最高点，切屑流向待加工外表；高点，切屑流向待加工外表；成形工艺基础-切削131 (2) (2)当当s s 为负值时，刀尖在主切削刃上为最为负值时，刀尖在主切削刃上为最低点，切屑流向已加工外表；低点，切屑流向已加工外表； (3)(3)刃倾角为刃倾角为0 0 时，切屑垂直于过渡外表方时，切

18、屑垂直于过渡外表方向流出。向流出。 在在s s 时，切屑的压力使刀头及刃口时，切屑的压力使刀头及刃口易损坏，刀头强度表现差；反之，那么刀头强度易损坏，刀头强度表现差；反之，那么刀头强度较好。较好。 选择原那么：精加工时取正值，粗加工时或选择原那么：精加工时取正值，粗加工时或有冲击时取负值，一般情况下为有冲击时取负值，一般情况下为0 0 5 5 。成形工艺基础-切削132成形工艺基础-切削133 接而成，方便灵活，尤其小刀具运用多。接而成，方便灵活，尤其小刀具运用多。 按是否重磨又按是否重磨又分机夹不重磨式分机夹不重磨式和和机夹重磨式机夹重磨式两种两种. . 其中机夹其中机夹不重磨不重磨图示，只

19、须将夹紧螺钉稍松，图示，只须将夹紧螺钉稍松，将刀片再转过一刃即可使用。将刀片再转过一刃即可使用。 而机夹而机夹重磨重磨式式, ,类似焊接车刀类似焊接车刀, ,用钝后可重磨用钝后可重磨. .成形工艺基础-切削134 塑性材料的切屑过程是一个：塑性材料的切屑过程是一个： ；经历了：；经历了： 四阶段四阶段. . 带状切屑、带状切屑、节状切屑、节状切屑、崩碎切屑崩碎切屑成形工艺基础-切削135成形工艺基础-切削136以车外圆时为例：以车外圆时为例： 总切削力总切削力(F)(F)分解为相互垂直的分解为相互垂直的三个分力三个分力： 成形工艺基础-切削137222pfcFFFF 1. 1. 2. 2. 影

20、响切削温度的主要因素：影响切削温度的主要因素： 工件材料工件材料 强而硬的材料生热多；强而硬的材料生热多； 切削用量切削用量 影响程度依次排序为影响程度依次排序为：成形工艺基础-切削138 成形工艺基础-切削139 成形工艺基础-切削140刀具在使用一段时间后，其切削刃变钝，以刀具在使用一段时间后，其切削刃变钝，以致无法使用。为此要讨论致无法使用。为此要讨论刀具磨损刀具磨损与与耐用度耐用度。 1)1)后刀面磨损后刀面磨损 磨损以后刀面上的磨损宽度值磨损以后刀面上的磨损宽度值VBVB表示表示。 2)2)前刀面磨损前刀面磨损 在高切削速度，背吃刀量较大且不用切削在高切削速度，背吃刀量较大且不用切削

21、成形工艺基础-切削141 液情况下，切塑性材时，前刀面上出现月液情况下，切塑性材时，前刀面上出现月牙洼，前刀面的磨损量以最大深度值牙洼，前刀面的磨损量以最大深度值KTKT表表示。示。 3)3)前后刀面同时磨损前后刀面同时磨损 刀具磨损过程有三阶段，如下图。刀具磨损过程有三阶段，如下图。 刀具耐用度是指刀具从刃磨开始使用，刀具耐用度是指刀具从刃磨开始使用，到刀具磨损量到达磨损限度的总切削时间到刀具磨损量到达磨损限度的总切削时间minmin, ,成形工艺基础-切削142 以符号以符号T T表示表示. . 刀具寿命刃磨后的刀具自开始切削直到磨刀具寿命刃磨后的刀具自开始切削直到磨损量到达磨钝标准所经历

22、的实际切削时间。损量到达磨钝标准所经历的实际切削时间。 一般说一般说: :高速钢钻头的耐用度为高速钢钻头的耐用度为8080120min;120min; 硬质合金焊接车刀耐用度约为硬质合金焊接车刀耐用度约为60min60min； 硬质合金端铣刀的耐用度约为硬质合金端铣刀的耐用度约为120120180min180min。成形工艺基础-切削143 1)1) 性软而韧，易生鳞刺，经正火处理性软而韧，易生鳞刺，经正火处理后，可使切削性得以改善。后，可使切削性得以改善。成形工艺基础-切削144 2)2)有较好综合力学性能，切削性好。有较好综合力学性能，切削性好。 3)3) 由于组织中多为珠光体加网状渗碳体，经球由于组织中多为珠光体加网状渗碳体，经球化退