中科大金属切削原理与刀具基础课件01刀具

第一章刀具

刀具与切削原理第一章刀具1.1切削加工基本知识1.1.1切削运动和工件加工表面切削运动工件加工表面1.1.2刀具切削部分的几何参数刀具切削部分的组成参考系的确定刀具标注角度1.1.3切削用量和切削层参数切削用量切削层参数刀具标注角度1.2常用刀具材料和刀具种类1.2.1刀具材料应具备的基本性能1.2.2常用刀具材料的类型及选用高速钢硬质合金陶瓷材料人造金刚石立方氮化硼1.2.3常用刀具种类第一章刀具金属切削加工是机械制造工业中的一种基本加工方法利用刀具切去工件毛坯上多余的金属层（加工余量），以获得具有一定的表面精度（形状、尺寸和位置精度）和表面质量切削加工必备三个条件：刀具与工件之间要有相对运动刀具具有适当的几何参数，即切削角度刀具材料具有一定的切削性能机械制造技术的主要研究对象：由机床、夹具、刀具和工件组成的金属切削加工工艺系统1.1切削加工基本知识切削运动切削加工中，工件与刀具之间必须完成一定的相对运动，一般是主运动和进给运动的合成主运动切削运动中最主要的运动通常，主运动的速度较高，消耗的切削功率也最大，在切削运动中主运动只有一个进给运动在切削运动中不断把切削层投入，使切削工作得以继续下去的运动一般，进给运动的速度较低，功率也较少。其数量可以是一个，也可以是多个。可以是连续进行的，也可以是断续进行的。可以是工件完成的，也可以是刀具完成的1.1切削加工的基本知识2工件加工表面以车削为例，工件在车削过程中有三个不断变化着的表面

待加工表面—即将被切除金属层的表面

已加工表面—已经切去一部分金属而形成的新表面

加工表面—切削刃正在切削的表面1.1切削加工的基本知识3刀具切削部分的几何参数

刀具种类繁多，形状复杂，但却有共同特征，都具有楔形的切削部分车刀是最简单的刀具，其它刀具则可认为是车刀的演变和组合刀具切削部分的组成

车刀：刀杆和刀头两部分车刀的切削部分：前刀面Aγ—切屑沿其流出的刀面主后刀面Aα—与工件加工面相对的刀面副后刀面Aα’—与工件已加工面相对的刀面主刀刃—前刀面与主后刀面的交线，它完成主要切削工作副刀刃—前刀面与副后刀面的交线，它配合主刀刃最终形成已加工表面

刀尖（过渡刃）—主刀刃与副刀刃的交点1.1切削加工的基本知识4刀尖形式a)实际交点b)曲线刃c)直线刃各种复杂刀具或多齿刀具，拿出其中一个刀齿，其几何形状都相当于一把车刀的刀头以普通外圆车刀为代表来确定切削部分的基本定义，也必然适用于其他刀具1.1切削加工的基本知识5参考系定义刀具几何角度的参照平面系，以确定刀面和刀刃的空间位置正交剖面系通过刀刃某选定点基面Pr—通过刀刃某选定点x，与主运动假定方向相垂直的平面切削平面Ps—通过刀刃某选定点x，与刀刃相切且垂直于基面的平面正交平面（主剖面）Po—通过刀刃某选定点x，同时垂直于基面与切削平面的平面通过副刀刃上任选点Pr、P’s、P’o

1.1切削加工的基本知识6刀具标注角度画刀具图及磨刀时掌握的角度，是假定条件下的切削角度，以便于刀具的设计与制造假定运动条件不考虑进给运动的大小假定安装条件规定刀具的刃磨和安装基准面垂直于切削平面或平行于基面，同时规定刀杆的中心线同进给运动方向垂直前角γо后角αо主偏角кr副偏角кr’副后角αo刃倾角λS1.1切削加工的基本知识7

刀具安装位置对工作角度的影响1.1切削加工的基本知识8

进给运动对工作角度的影响1.1切削加工的基本知识9切削用量三要素切削速度ν

切削加工时，刀刃上选定点相对于工件的主运动速度进给量f

工件或刀具的主运动每转或每双行程时，工件和刀具在进给运动中的相对位移量mm/r

进给速度νf

切削加工时，刀刃上选定点相对于工件的进给运动的速度，单位为mm/min背吃刀量（切削深度）αp

工件已加工表面与待加工表面的垂直距离1.1切削加工的基本知识10切削层刀具的刀刃在一次走刀中从工件待加工表面切下的金属层切削层参数截面尺寸切削厚度αc

在垂直于切削刃的方向上度量的切削层尺寸切削宽度αw

沿加工表面度量的切削层尺寸切削面积Ac

切削层在基面内的面积

1.2常用刀具材料和刀具种类刀具材料应具备的基本性能

高硬度和耐磨性足够的强度和韧性高的耐热性化学稳定性好良好的工艺性和经济性1.2常用刀具材料和刀具种类常用刀具材料的类型及选用金属材料高速钢是一种加入了较多的钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金工具钢。具有较高的热稳定性，在切削温度高达500—650℃时，仍能进行切削。与碳素工具钢和合金工具相比，高速钢能提高切削速度1～3倍(因此而得名)，提高刀具耐用度10～40倍，甚至更多。它可以加工从有色金属到高温合金的范围广泛的材料。通用型、高性能、粉末冶金硬质合金碳素工具钢、合金工具钢非金属材料陶瓷材料人造金刚石在高温高压条件下，依靠合金触媒的作用，由石墨转化而来的立方氮化硼CBN1.2常用刀具材料和刀具种类常用刀具材料的类型及选用金属材料高速钢具有高的强度(抗弯强度为一般硬质合金的2～3倍，为陶瓷的5～6倍)和韧性，具有一定的硬度(63～70HRC)和耐磨性，适宜制造各类切削刀具高速钢刀具制造工艺简单，能锻造，容易磨出锋利的刀刃。因此在复杂刀具(钻头、丝锥、成形刀具、拉刀、齿轮刀具等)的制造中，高速钢占有重要地位

通用型、高性能、粉末冶金硬质合金是用具有高耐磨性和高耐热性的WC、TiC等金属粉末，以Co、Ni作为粘结剂，用粉末冶金法制得的合金。其硬度为89～93HRA(相当于74～82HRC)，能耐850～1000℃的高温，具有很好的耐磨性，允许使用的切削速度可达(100～300)m／min，可加工包括淬硬钢在内的多种材料，因此得到广泛的应用。但是，硬质合金的抗弯强度低，冲击韧性差，所以很少用于制造整体刀具。一般用它制造各种形状的刀片，焊接或直接夹固在刀体上使用。常用的硬质合金