刀具材料及切削工艺111.ppt

切削工艺、刀具材料及刀具刃磨

机加工张博众第一章切削加工的基本知识

本章的主要内容：

一、切削运动及切削要素（零件典型表面、切削用量、切削层几个参数）

二、刀具及刀具材料（刀具材料、刀具标注角度、工作角度、刀具磨损、刀具耐用度等）

三、金属切削过程中的各种物理现象（切屑形成、积屑瘤、切削力、切削功率，切削热、切削温度）

四、围绕切削加工的主要经济指标（产品质量、生产率、经济性），合理选择切削用量、切削液。

五、材料切削加工性的概念和衡量指标，及改善的主要途径。

第一节切削运动和切削要素

一、零件的加工表面及切削运动
任何一种机电产品都是由许多零件组成，每一个零件的几何形状虽不同，但分析起来主要由三种典型表面构成：即内、外圆柱面，平面，成形面等。

2．切削运动：
刀具与工件之间的相对运动称为切削运动。按其功能的不同，切削运动分为主运动和进给运动。
主运动：消耗功率最大
进给运动：与主运动配合，可以保持切削的连续进行，以形成零件的几何表面。
总结：常用机床的主运动与进给运动：
车削 铣削 刨削 平面磨削
主运动：工件旋转 刀具旋转滑枕带刀具往 砂轮旋转运动
复直线移动
进给运动：刀具运动 工件移动工件间歇移动 工作台移动
砂轮移动
工件加工表面二、切削用量三要素：
切削用量是用来衡量切削运动的大小。在一般的切削过程中，包括切削速度、进给量和背吃刀量三要素。切削用量的变化对零件加工质量和生产率有十分重要的影响。

1）切削速度Vc：在单位时间内，工件与刀具沿主运动方向相对移动的距离。
以车削加工为例（主运动为旋转运动）：

刨削加工为例（主运动为往复直线运动）2）进给量：刀具在进给运动方向上相对于工件的位移f(mm/r)
如车削加工：工件每转一转，刀具相对工件的位移mm/r。
牛头刨床：刀具每走一个行程，在进给方向上相对于工件的位移，mm/st3）背吃刀量(切削深度)ap(mm)：
切削加工时，待加表面与已加工表面间的垂直距离(mm)，也就是垂直于进给运动方向上主切削刃切入工件的深度。
第二节刀具材料及刀具结构
一、刀具材料：
在切削加工时，刀具材料要在高温条件下承受较大的切削力、摩擦、冲击、振动。为了保证零件的加工精度和刀具的耐用性，刀具材料必须具有特殊的综合性能。
1）刀具材料的主要性能要求：

常用刀具材料2.硬质合金常用硬质合金可分为三大类：高速切削3）常用刀具种类第三节金属切削过程1．切屑的形成过程
材料在刀具及切削力作用下，
经过弹性变形→塑性变形(OA-
0B)→被挤裂(切断）。金属切削层的变形金属切削层的变形金属切削层的变形剪切角φ对于同一工件材料，用同样的刀具，切削同样大小的切削层，当切削速度高时，φ较大，剪切面积变小，切削比较省力，说明切屑变形较小。须用某种方法来表示切削变形程度
变形系数ξ〉1
切屑厚度与切削层厚度之比ξa
切削层长度与切屑长度之比ξL变形系数对切削力、切削温度及表面粗糙度Ra都有重要的影响2．切屑种类：带状切屑、节状切屑，崩碎切屑等多种

国际标准化组织的切屑分类法切屑的类型及控制切屑的类型及控制二、积屑瘤
在一定范围的切速下，切削塑性金属材料时，在刀具前刀面靠近切削刃的部位粘附着一小块很硬的金属，即为积屑瘤。①其硬度高于工件材料，可代替切削刃起切削作用，有保护刀刃作用。三、切削力和切削功率
1）切削力的产生：
工件材料的变形抗力工艺系统变形→精度
刀具与工件磨擦力切削力切削热→精度，
刀具与切屑磨擦力表面粗糙

②Fx（进给拉力）：Fr在进给方向分力。也称进给力或
轴向力
Fx方向也做功，但占总功率的1~5%。
是设计计算进给系统的主要依据。(4)影响切削力的因素
切削力来源于工件材料的弹塑性变形及刀具与切屑、工件表面的摩擦，因此凡是影响切削过程中材料的变形及摩擦的因素都影响切削力。影响因素主要为：工件材料；切削用量；刀具几何参数；其他因素。

切削温度的分布
刀具前刀面温度较高
其次是切屑底层
工件表面温度最低
各点处温度不等
最高温度在前刀面上离切削刃一定距离处影响因素：
1）切削用量：V影响最大，f其次,ap最小
2）工件材料：强度、硬度大、切削热大温度↑
导热性好温度↓
3）刀具材料及角度，
导热性好温度↓

刀具前角大，主偏角变小温度↓
五、刀具磨损及耐用度2.刀具磨损过程
初期磨损阶段AB段
正常磨损阶段BC段
急剧磨损阶段CD段
刀具磨钝达一定限度就不能继续作用，而应进行重磨，这个磨损限度成为刀具的磨钝标准。
刀具的磨损限度一般以后刀面磨损值VB来表示。
下图是硬质合金车刀的磨钝标准刀具耐用度
刃磨后的刀具在不变的切削条件下从开始切削直到磨损量达到磨钝标准为止的总切削时间，成为刀具耐用度，以T表示。
粗加工时，多以切削时间表示刀