刀具材料及切削工艺111.ppt

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1、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

2、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切削运动有旋转的、直线的、曲

3、线的、连续的和间歇的等运动形式。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）：d：工件（或刀具）直径（mm）n：

4、工件（或刀具）转速（r/s或r/min）刨削加工为例（主运动为往复直线运动）L----往复行程长度，mmnr----主运动每秒或每分钟的往复次数，st/s或st/min2）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/st对于多齿刀具加工时，进给运动的瞬时速度称为进给速度，即（每转的位移×每秒多少转）（每齿进给量fz×刀具齿数z×每秒多少转）(mm/s或mm/min)3）背吃

5、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。dw：待加工表面dm：已加工表面在切削层尺寸平面中，垂直于进给方向测量的切削层尺寸。第二节刀具材料及刀具结构刀具材料是决定刀具切削性能的根本因素，对于加工效率，加工质量、加工成本及刀具耐用度影响很大。使用碳工具钢作为刀具材料时，切削速度只有10m/min20世纪初出现了高速钢刀具材料，切削速度达到几十米每分30年代出现硬质合金，切削速度提高到每分钟一百米至几百米陶瓷刀具和

6、超硬材料刀具，使切削速度达到每分钟1000米以上。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：高硬度及耐磨性足够的强度及冲击韧性高耐热性良好的工艺性和经济性常用刀具材料1.高速工具钢特点：合金元素钨、铬、钼、钒含量较高，淬火硬度可达HRC62-70。在6000摄氏度高温下仍能保持较高的硬度。刃口强度和韧性好，抗振性强，可用于制造切削速度一般的刀具，刚性较差的机床，采

7、用高速钢刀具仍能顺利切削。工艺性能好，锻造、加工和刃磨都比较容易，还可制造形状较复杂的刀具。与硬质合金相比，硬度较低，红硬性和耐磨性较差。2.硬质合金金属碳化物，碳化钨，碳化钛和以钴为主的金属粘结剂经粉末冶金工艺制造而成。主要特点：耐高温，在800-10000摄氏度仍可保持良好的切削性能。切削时可选用比高速钢高4-8倍的切削速度。常温时，硬度高，耐磨性好。抗弯强度低，冲击韧性差，刀刃不易磨得很锋利。常用硬质合金可分为三大类：钨钴类硬质合金：常用牌号YG3/YG6/YG8，数字表示含钴量的百分比。含量越高

8、，韧性，抗振性及耐冲击性越高;同时硬度和耐磨性越低。适用于切削铸铁及有色金属。钛钴类硬质合金：常用牌号YT5/YT15/YT30。数字表示碳化钛含量的百分率，含量越高，硬度与耐磨性越高，抗弯强度和韧性越差。常用来切削钢类零件。通用硬质合金：以上两种硬质合金中加入稀有金属碳化物，提高其常温及高温硬度，耐磨性、粘结温度和抗氧化性，也能使合金的韧性有所增加，具有良好的综合切削性能和通用性。牌号：YW1/YW2/YA6。价格较贵，主要用于加工难加工