2022年2022年教研室机械工程教研室 .pdf

教研室：机械工程教研室授课教师：课程名称数控加工工艺课时 2主要教学内容时间分配第一章数控加工的切削基础1 概述二、刀具几何角度三、刀具材料教学目的理解刀具材料应具备的性能和刀具材料的种类掌握刀具切削部分的几何角度教学重点刀具在止交半向中、基面中、切削半向中测量的角度教学难点刀具的标注角度的讲解教学方法使用教具CAI 软件，投影等拟留作业思考题 1-2、1-4授课总结名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 7 页 -第一节概述三、刀具几何角度（一）刀具切削部分组成要素普通外圆车刀的构造如图所示，其组成包括刀柄部分和切削部分。刀柄是车刀在车床上定位和夹持的部分。切削部分的组成要素如下：1、前刀面（Ay）刀具上切屑流过的表面2、主后刀面（Aa）刀具上与过渡表面相对的表面3、副后刀面（Aa）刀具上于已加工表面相对的表面4、主切削刃（S）前刀面与主后刀面相交得到的刃边，用于切出工件上的过渡表面，完成主要的金属切除工作。5、副切削刃（S）前刀面副后刀面相交而得到的刃边。6、刀尖 主切削刃与副切削刃的连接处的一小部分切削刃。它分为修圆刀尖和倒角刀尖两类。（二）刀具切削部分的几何角度刀具几何参数的确定需要以一定的参考坐标系和参考坐标系为基准。刀具静止参考系是用于刀具设计、制造、刃磨和测量时刀具几何参数的参考系，在刀具静止参考系中定义的角度成为刀具标注角度。下面主要介绍刀具静止参考系中常用的正交平面参考系。1、正交平面参考系名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 7 页 -(1)基面(Pr)通过切削刃选定点，垂直于主运动方向的平面。通常它平行或垂直于刀具在制造、刃磨或测量时适合安装或定位的一个平面或轴线。对车刀、刨刀而言，就是过切削刃选定点和刀柄安装平面平行的平面。对钻头等旋转刀具而言，即是过切削刃选定点并通过刀具轴线的平面。(2)切削平面(Ps)通过切削点选定点于切削刃相切并垂直于基准的平面。当切削刃为直线刃时，通过切削刃选定点的平面时，即是包含切削刃并垂直于基准的平面。(3)正交平面(Po)正交平面是指通过切削刃选定点并同时垂直于基面和切削平面。也可以看成是通过切削刃选定点并垂直于切削刃在基面上投影的平面。2、刀具的标注角度侃遇运方名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 7 页 -乍刃的娜封知I*荫匍的正与负（1）在正交平面中测量角度1）前角（丫 o）前刀面与基准间的夹角。当前刀面与切削平面夹角小于90 度时，前角为正值；大于 90 度时，前角为负值。它对刀具具有切削性能有很大的影响。2）后角（a 0）后刀面与切削平面间的夹角。当后刀面与基面的夹角小于90 度时，后角为正值，大于90 度时，后角为负值。他的主要作用是减小后刀面和过渡表面之间的摩擦。3）锲角（3 o）前刀面和后刀面的夹角。它是由前角和后角得到的派生角度（2）在基面中测量的角度1）主偏角主切削面与假定进给运动方向的夹角，它总为正值2）副偏角副切削面与假定进给运动反方向间的夹角。3）刀尖角刀尖角是主切削平面与副切削平面间的夹角，它是由主偏角和副偏角得到的派生角度。（3）在切削平面中得到的角度刃倾角，即主切削刃与基准面的夹角。当刀尖相对于车刀刀柄安装面处于最高点时，刃倾角为正值；当刃尖处于最低点时，为负值；当切削刃平行于刀柄安装面时，刃倾角为 0 度。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 7 页 -（4）在副正交平面中测量的角度参照主切削刃的研究方法，在副切削刃上同样可以定义一副正交平面和副切削平面。在副正平面中测量的角度有副后角，它是副后角和切削平面间的夹角。当副后刀面与基准夹角小于 90 度时，副后角为正值；大于 90 度时,副后角负值。它决定了副后刀面的位置。3、刀具的工作角度工作角度：在切削过程中，由于进给运动的影响或刀具相对于与工件的安装位置发生变化时，常常使刀具实际的切削角度发生变化。这种实际切削过程中起作用的刀具角度，称为工作角度。在大多数场合（如车削、像削、铳削等），进给速度远小于主运动速度。因而在一般安装条件下，刀具的工作角度近似等于标注角度，所以不必进行工作角度的计算。只有在车螺纹、车丝杠、车凸轮或有意将刀具位置装高、装低、左右倾斜等特殊情况下，角度变化值较大，才考虑工作角度。图例：车外圆时车刀安装的高低，对前角、后角有影响。7 b车刀的安要?盅对刃具肃*后率始部*图例：车外圆时车刀安装的偏斜，对主偏角、副偏角有影响。菲刃小刀瞥劫村刀具主，的尊四、刀具材料刀具材料主要是指刀具切削部分的材料。刀具切削性能的优劣，首先决 定于切削部分的材料；其次决定于切削部分的几何参数及其刀具结构的选择和设计是否合理（一）刀具材料应具备的性能切削时，刀具切削部分不仅要承受很大切削力，而且要承受切屑变形和摩擦产生的高温。要使刀具能在这样的条件下工作，保持其切削能力。就必须使刀具材料具有以下的性能1、高强度和耐磨性刀具材料的硬度必须高于被加工的材料的硬度，否则在高温高压下，就 不能保持刀具名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 7 页 -锋利的几何外形。通常刀具材料的硬度在600HRC 以上。刀具材料的耐磨性是指抵抗耐磨的能力。一般来说，刀具的材料硬度越高，耐磨性也越好。此外，道具材料组织中碳化物越多、颗粒越细、分布越均匀，其耐磨性也越高。2、足够的强度和韧性刀具切削部分的材料在切削时要承受很大的切削力和冲击力。因此刀具 材料必须要有足够的强度和韧性。一般用刀具材料的抗弯强度表示他的强度大小；用冲击韧度表示表示其韧性的大小，它反映刀具材料抗脆性断裂和崩刃的能力。3、良好的耐热性和导热性刀具材料的耐热性是指刀具在高温下保持其切削性能的能力。耐热性越 好，刀具的材料在高温时抗塑性变形的能力、抗磨损能力也越强。刀具材料的导热性越好，切削时产生的热量越容易传导出去，从而降低 了切削部分的温度，减轻刀具磨损。4、良好的工艺性5、经济性（二）刀具材料的种类目前刀具的材料有高速钢和硬质合金。陶瓷材料和超硬刀具材料仅用于有限场合，但他们的硬度很高，具有优良的抗磨损性，道具耐用度高，能保证高的加工精度。1、高速钢高速钢是含有较多的鸨，铭等合金元素的高合金工具钢高速钢按用途不同分为通用型高速钢和高性能高速钢。（1）通用型高速钢具有一定的硬度（6366HRC）和耐磨性、高的强度和韧性、切削速度（加工钢料）一般不高于5060m/min,不适合高速切削和硬的材料切削。常用的牌号有W18C r4V和 W6Mo5Cr4V2。其中，W18C r4V具有较好的综合性能，W6M O5Cr4V2的强度和韧性高于W18C r4V,具有热塑性和磨削性能好的优点，但热稳定性低于W18Cr4V。（2）高性能高速钢高性能高速钢是在通用型高速钢的基础上，通过增加碳、钮的含量或添加钻、铝等合金元素得到的耐热性、耐磨性更高的新钢种。在630650度时仍可保持 60HRC 的硬度，其耐用度是通用高速钢的1.5-3 倍。适用于加工奥氏体不锈钢、高温合金、钛合金、超高强度合金等难加工材料。2、硬质合金硬质合金是由硬度和熔点很高的碳化物（WC、TiC、TaC、NbC）,用Co、Mo、Ni 作粘结剂制成的粉末冶金制品。其常温硬度可达7882HRC,耐久度 8001000度高温，允许的切削速度是高速钢的410倍。但其冲击韧性与抗弯强度远比高速钢低，因此很少做成整体式刀具。在实际应用中，一般将硬质的合金刀块用焊接或机械夹固定的方式固定在刀体上。常用的硬质合金有三大类(1)鸨钻类硬质合金(YG)由碳化鸨和钻组成。这类的硬质合金韧性较好，但硬度和耐磨性较差，适用于加工脆性材料。鸨钻类的硬质合金中含Co越多，则韧性就越好。常用的牌子有：YG8、YG6、YG3,它们制造的刀具依次适用于粗加工，半精加工和精加工。(2)鸨钛钻类硬质合金(YT)碳化鸨、碳化钛、钻组成。这类硬质合金耐热性和耐磨性较好，但抗冲名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 7 页 -击韧性较差，适用于切屑呈带状的钢料等塑性材料。常用的牌号有：YT5、YT15、YT30等，其中的数字代表的是碳化钛的含量。碳化钛的含量越高，则耐磨性就越好，韧性就越低，这三种牌号的硬质合金制造的刀具分别适用于粗加工、半精加工、精加工。(3)鸨钛祖类硬质合金(YW)由在鸨钛钻类硬质合金中加入少量的碳化祖(TaC)或碳化锯(NbC)组成。具有上述两类硬质合金的特点，用 于制造的刀具既能加工钢、铸铁、有色金属，也能加工高温合金、耐热合金及合金铸铁等难加工材料。常用的牌号有YW1、YW2。3、其他刀具材料(1)涂层刀具材料(2)陶瓷(3)金刚石(4)立方氮化硼(CNB)名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 7 页 -