机械制造基础-2-1

1、第二章第二章 制造工艺装备制造工艺装备n全书重点全书重点n内容：内容：n金属切削刀具金属切削刀具n机床机床n机床夹具机床夹具 2-1 金属切削刀具金属切削刀具一一.金属切削加工的基本概念金属切削加工的基本概念n切削运动与切削用量切削运动与切削用量n为了切除多余的金属，刀具和工件之间必须有相对运为了切除多余的金属，刀具和工件之间必须有相对运动，即动，即切削运动切削运动。切削运动可分为。切削运动可分为主运动和进给运动主运动和进给运动, 如图如图21（动画演示动画演示）和图）和图22（动画演示动画演示）。）。n切削用量切削用量 是指切削速度是指切削速度Vc，进给量，进给量f(或进给速度或进给速度Vf

2、)和背吃刀量和背吃刀量ap三者的总称。三者的总称。动画演示动画演示n切削运动切削运动n主运动主运动n进给运动进给运动n合成切削运动合成切削运动n工件表面工件表面n待加工表面待加工表面n已加工表面已加工表面n过渡表面过渡表面切削用量三要素（切削用量三要素（动画演示动画演示）n切削速度切削速度n进给量进给量n背吃刀量背吃刀量切削层参数切削层参数n公称厚度公称厚度n公称宽度公称宽度n公称横截面积公称横截面积AD=hDXbD=fasp 2-2 2-2 金属切削刀具的基本概念金属切削刀具的基本概念n切削部分几何形切削部分几何形状和基本定义状和基本定义（车刀）（车刀）n前刀面前刀面Arn主后刀面主后刀面n

3、副后刀面副后刀面n主切削刃主切削刃n副切削刃副切削刃n刀尖刀尖其他刀具可看作是车刀的演变和组合其他刀具可看作是车刀的演变和组合刀具切削部分的几何角度刀具切削部分的几何角度n刀具标注角度参刀具标注角度参考系考系( (动画演示动画演示) )n基面基面P Pr rn切削平面切削平面P Ps sn正交平面正交平面P P0 0n法平面法平面P Pn nn假定工作假定工作P Pf fn背平面背平面P Pp p刀具标注角度刀具标注角度n前角：前角： 前刀面前刀面基面（正交平面）基面（正交平面）n后角：主后刀面后角：主后刀面切削平面（正交平面）切削平面（正交平面）n主偏角：主刃投影主偏角：主刃投影假定进给方向

4、（基假定进给方向（基面）面）n刃倾角：主刃刃倾角：主刃基面（切削平面）基面（切削平面）车刀的主要标注角度（车刀的主要标注角度（动画演示动画演示）刀具的工作角度刀具的工作角度安安装装高高度度的的影影响响刀具材料与刀具切削性能的好坏有关。加工时要承受高温、高压、强烈的摩擦，冲击和振动高的硬度高的硬度 ：比工件高，：比工件高，HRC60高的耐磨性：高的耐磨性：耐用度耐用度足够的强度和韧性：足够的强度和韧性：不崩刃，不断不崩刃，不断高的耐热性（热稳定性）：高的耐热性（热稳定性）：高温时可以高温时可以加工加工 良好的热物理性能和耐热冲击性能良好的热物理性能和耐热冲击性能 良好的工艺性能：良好的工艺性能：

5、刀具制造成本低刀具制造成本低常用刀具材料常用刀具材料刀具材料有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬刀具材料有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石、立方氮化硼等质合金、陶瓷、金刚石、立方氮化硼等高速钢高速钢表表2-12-1n含有较多钨、钼、烙、钒等元素的高合金工具钢含有较多钨、钼、烙、钒等元素的高合金工具钢n较高的硬度较高的硬度（热处理硬度达（热处理硬度达HRC6267HRC6267）和）和耐热性耐热性（切削（切削温度可达温度可达550600550600）n切速比碳素工具钢和合金工具钢高切速比碳素工具钢和合金工具钢高1313倍（因此而得名）倍（因此而得名），刀具耐用度高，刀具耐用

6、度高10401040倍，甚至更多倍，甚至更多n可以加工从有色金属到高温合金的范围广泛的材料可以加工从有色金属到高温合金的范围广泛的材料n制造工艺简单，能锻造，容易磨出锋利的刀刃制造工艺简单，能锻造，容易磨出锋利的刀刃n在复杂刀具（钻头、丝锥、成形刀具、拉刀、齿轮刀具等在复杂刀具（钻头、丝锥、成形刀具、拉刀、齿轮刀具等）的制造中占有重要地位。）的制造中占有重要地位。n用途分：用途分：通用型高速钢通用型高速钢和和高性能高速钢高性能高速钢n制造工艺制造工艺分：分：熔炼高速钢熔炼高速钢和和粉末冶金高速钢粉末冶金高速钢硬质合金n用高耐热性和高耐磨性的用高耐热性和高耐磨性的金属碳化物金属碳化物（碳化钨，碳

7、（碳化钨，碳化钛，碳化钽，碳化铌等）与化钛，碳化钽，碳化铌等）与金属粘结剂金属粘结剂（钴，镍，（钴，镍，钼等）在高温下烧结而成的粉末冶金制品。钼等）在高温下烧结而成的粉末冶金制品。n硬度：硬度：HRA89-93，能耐，能耐850-1000C的高温，良好的的高温，良好的耐磨性，切速可达耐磨性，切速可达100-300m/min，可加工包括淬硬，可加工包括淬硬钢在内的多种材料，钢在内的多种材料，n广泛应用广泛应用n硬质合金的抗弯强度低，冲击韧性差，不锋利，较硬质合金的抗弯强度低，冲击韧性差，不锋利，较难加工，不易做成形状复杂的整体刀具难加工，不易做成形状复杂的整体刀具n常用的硬质合金有钨钴类（常用的

8、硬质合金有钨钴类（YG类），钨钛钴类类），钨钛钴类（YT类）和通用硬质合金（类）和通用硬质合金（YW类）类）3类类涂层刀具和其它刀具材料n涂层刀具涂层刀具：n耐用度至少可提高耐用度至少可提高13倍（刀片），或倍（刀片），或210倍（高速钢）。倍（高速钢）。加工材料的硬度愈高，效果愈好。加工材料的硬度愈高，效果愈好。n 陶瓷材料陶瓷材料：n在在1200C时可保持时可保持HRA80的硬度，脆的硬度，脆n人造金刚石人造金刚石：n极高的硬度（显微硬度可达极高的硬度（显微硬度可达HV10000）和耐磨性，摩擦系数）和耐磨性，摩擦系数小，切削刃非常锋利。很高的加工表面质量小，切削刃非常锋利。很高的加工表面

9、质量n热稳定性较差（不得超过热稳定性较差（不得超过700800），与铁元素的化学亲），与铁元素的化学亲和力很强，不宜加工钢铁件。加工硬质合金和力很强，不宜加工钢铁件。加工硬质合金n立方氮化硼立方氮化硼：n硬度热稳定性很高（可达硬度热稳定性很高（可达13001400C）n最大的优点：在高温（最大的优点：在高温（12001300C）时也不易与铁族金属）时也不易与铁族金属起反应。起反应。刀具角度的选择1.选择前角g02.选择后角o3.选择主偏角r和副偏角r4.选择刃倾角ls 应当指出，刀具各角度之间是相互联系，相应当指出，刀具各角度之间是相互联系，相互影响的，孤立地选择某一角度并不能得到所互影响的，

10、孤立地选择某一角度并不能得到所希望的合理值。希望的合理值。选择前角g0n影响：影响：n切削的难易程度切削的难易程度-很大。很大。 前角，使刀刃变得前角，使刀刃变得锋利，使切削更轻快，切屑变形锋利，使切削更轻快，切屑变形 ，切削力和，切削力和切削功率切削功率 n 前角，刀刃和刀尖强度前角，刀刃和刀尖强度 ，散热体积，散热体积 ，影响刀具寿命。对表面粗糙度，排、断屑等有影响刀具寿命。对表面粗糙度，排、断屑等有一定的影响。一定的影响。选择前角g0n主要取决于：主要取决于：工件材料工件材料、刀具材料刀具材料、加工要求加工要求n工件强度、硬度较低时，取较大的前角，反之工件强度、硬度较低时，取较大的前角，反之取较小的前角；加工塑性材料（如钢）选较大取较小的前角；加工塑性材料（如钢）选较大的前角，脆性材料（如铸铁）选较小的前角。的前角，脆性材料（如铸铁）选较小的前角。刀具材料韧性好（如高速钢），前角可选得大刀具材料韧性好（如高速钢），前角可选得大些，反之（如硬质合金）则前角应选得小一些。些，反之（如硬质合金）则前角应选得小一些。粗加工时，特别是断续切削时，应选用