机械制造技术基础选择合理的切削条件.pptx

第三节第三节 选择合理选择合理(hl)的切的切削条件削条件刀具材料刀具几何(j h)参数切削用量切削液第一页，共64页。一、工件一、工件(gngjin)材料的切材料的切削加工性削加工性1.切削加工性的概念和衡量切削加工性的概念和衡量(hngling)指标指标切削加工性是指工件材料被切削加工的难易程切削加工性是指工件材料被切削加工的难易程度。度。第二页，共64页。一、工件材料一、工件材料(cilio)的切削的切削加工性加工性1.切削加工性的概念和衡量切削加工性的概念和衡量(hngling)指标指标标准一标准一用刀具寿命来衡量用刀具寿命来衡量(hngling)在相同的切削条件下，使用同一型号（最好在相同的切削条件下，使用同一型号（最好是同一把）刀具，在同一磨钝标准（例如是同一把）刀具，在同一磨钝标准（例如VB=0.3mm）下，切削两种不同的工件材料，）下，切削两种不同的工件材料，刀具寿命高的比寿命低的切削加工性好。刀具寿命高的比寿命低的切削加工性好。第三页，共64页。一、工件一、工件(gngjin)材料的切材料的切削加工性削加工性1.切削加工性的概念切削加工性的概念(ginin)和衡量指标和衡量指标标准二标准二用切削速度来衡量用切削速度来衡量在刀具寿命相同的条件下，允许切削速度高的在刀具寿命相同的条件下，允许切削速度高的工件材料，其切削加工性能好。工件材料，其切削加工性能好。第四页，共64页。一、工件一、工件(gngjin)材料的切材料的切削加工性削加工性标准二标准二用切削速度来衡量用切削速度来衡量为统一标准起见，取正火状态下的为统一标准起见，取正火状态下的45钢作钢作基准材料，刀具基准材料，刀具(doj)寿命为寿命为60min，这时，这时的切削速度为基准（写作的切削速度为基准（写作(vc60)j），），而将其它材料的而将其它材料的(vc60)与其相比，这个比值与其相比，这个比值Kr称为相对加工性：称为相对加工性：请看表请看表3-6第五页，共64页。一、工件材料一、工件材料(cilio)的切削的切削加工性加工性标准三标准三用已加工表面的表面质量来衡量用已加工表面的表面质量来衡量精加工时，常以已加工表面质量作为衡量切精加工时，常以已加工表面质量作为衡量切削加工性的指标，容易获得削加工性的指标，容易获得(hud)良好已加良好已加工表面质量的，其加工性就好，反之就差。工表面质量的，其加工性就好，反之就差。第六页，共64页。一、工件材料的切削一、工件材料的切削(qixio)(qixio)加工性能加工性能2.工件材料(cilio)的物理力学性能对切削加工性的影响第七页，共64页。2.工件材料的物理(wl)力学性能对切削加工性的影响（1 1）硬度和强度）硬度和强度（2 2）塑性和韧性）塑性和韧性（3 3）导热系数）导热系数（4 4）其它）其它(qt)(qt)物理力学性能：如线性膨物理力学性能：如线性膨胀系数胀系数 第八页，共64页。3.3.改善改善(gishn)(gishn)切削加工性的途径切削加工性的途径（1 1）热处理方法）热处理方法（2 2）调整）调整(tiozhng)(tiozhng)材料的化学材料的化学成分成分 第九页，共64页。二、刀具二、刀具(doj)(doj)材料材料1.1.对刀具对刀具(doj)(doj)材料的要求材料的要求(1)(1)高的硬度和耐磨性；高的硬度和耐磨性；(2)(2)足够的强度和韧性；足够的强度和韧性；(3)(3)高的耐热性（指高温下保持硬度、高的耐热性（指高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的性能耐磨性、强度和韧性的性能(4)(4)良好的冷加工工艺性、热加工（热良好的冷加工工艺性、热加工（热处理、表面处理、锻造、铸造等）工处理、表面处理、锻造、铸造等）工艺性；艺性；(5)(5)经济性。经济性。第十页，共64页。二、刀具二、刀具(doj)(doj)材料材料常用的刀具材料有：常用的刀具材料有：碳碳素素工工具具钢钢切切削削金金属属的的性性能能(xngnng)较差，切削刃较差，切削刃合合金金工工具具钢钢锋锋利利，可可加加工工木木材材、橡橡胶胶、塑料。塑料。高速钢高速钢生产中用的最多、生产中用的最多、硬质合金硬质合金最广。最广。陶瓷陶瓷强度低、脆性大，成本高，强度低、脆性大，成本高，金刚石金刚石仅用于某些有限的场合。仅用于某些有限的场合。立方氮化硼立方氮化硼第十一页，共64页。二、刀具二、刀具(doj)(doj)材料材料2.2.高速钢高速钢 高速钢是一种合金工具钢，具有高速钢是一种合金工具钢，具有一定的硬度一定的硬度(yngd)(yngd)（63 HRC 63 HRC 70 70 HRCHRC）和耐磨性，有较高的耐热性，）和耐磨性，有较高的耐热性，在切削温度高达在切削温度高达500500600600时尚时尚能切削。能切削。第十二页，共64页。2.2.高速钢高速钢 高高速速钢钢是是强强度度和和韧韧性性最最好好的的刀刀具具材材料料，适适于于加加工工从从有有色色金金属属到到高高温温合合金金的的范范围围(fnwi)(fnwi)广泛的金属材料。广泛的金属材料。第十三页，共64页。2.2.高速钢高速钢高高速速钢钢的的冷冷加加工工工工艺艺性性特特别别好好，在在热热处处理理前前，高高速速钢钢可可以以象象一一般般中中碳碳钢钢一一样样的的进进行行各各种种加加工工；热热处处理理后后，高高速速钢钢刀刀具具可可以以磨磨出出锋锋利利(fngl)的切削刃。的切削刃。第十四页，共64页。2.2.高速钢高速钢正正是是由由于于高高速速钢钢具具有有足足够够的的强强度度、硬硬度度、耐耐热热性性和和耐耐磨磨性性，具具有有特特别别好好的的冷冷加加工工工工艺艺性性、磨磨削削加加工工工工艺艺性性和和较较好好的的热热加加工工工工艺艺性性，所所以以(suy)，在在钻钻头头、丝丝锥锥、拉拉刀刀、齿齿轮轮刀刀具具、成成形形刀刀具具等等复复杂杂刀刀具具制制造造中中，高高速速钢钢仍仍占主导地位。占主导地位。第十五页，共64页。2.2.高速钢高速钢请看：请看：P107 P107 表表3-73-7（1 1）通用高速钢：）通用高速钢：典型典型(dinxng)(dinxng)牌号：牌号：W18Cr4V W18Cr4V W6Mo5Cr4V2 W6Mo5Cr4V2第十六页，共64页。2.2.高速钢高速钢（2 2）高性能高速钢：）高性能高速钢：高高性性能能高高速速钢钢是是在在通通用用高高速速钢钢的的成成分分中中，增增加加碳碳含含量量(hnling)(hnling)形形成成高高碳碳 高高 速速 钢钢、增增 加加 碳碳 化化 钒钒 含含 量量(hnling)(hnling)形形成成高高钒钒高高速速钢钢、或或者者添添加加钴钴、铝铝等等元元素素形形成成钴钴高高速速钢钢、铝铝高高速速钢钢，目目的的是是为为了了提提高高高高速速钢钢的的耐耐热热性和耐磨性性和耐磨性 。第十七页，共64页。2.2.高速钢高速钢（1 1）通用高速钢：）通用高速钢：典典 型型 牌牌 号号(piho)(piho)：W18Cr4V W18Cr4V 和和W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2（2 2）高性能高速钢：）高性能高速钢：（3 3）粉末冶金高速钢：）粉末冶金高速钢：第十八页，共64页。2.2.高速钢高速钢（1 1）通用）通用(tngyng)(tngyng)高速钢：高速钢：典型牌号：典型牌号：W18Cr4V W18Cr4V 和和W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2（2 2）高性能高速钢：）高性能高速钢：（3 3）粉末冶金高速钢：）粉末冶金高速钢：（4 4）高速钢涂层：）高速钢涂层：第十九页，共64页。3.3.硬质合金硬质合金(yn zh h(yn zh h jn)jn)硬硬质质合合金金是是由由高高硬硬度度的的难难熔熔金金属属碳碳化化物物（如如WCWC、TiCTiC、TaCTaC、NbCNbC等等）和和金金属属粘粘结结剂剂（如如CoCo、NiNi等等）用用 粉粉 末末 冶冶 金金 方方 法法(fngf)(fngf)制成的一种刀具材料。制成的一种刀具材料。第二十页，共64页。3.3.硬质合金硬质合金(yn zh h(yn zh h jn)jn)硬硬质质合合金金的的硬硬度度、耐耐磨磨性性、耐耐热性都很高。热性都很高。常常用用(chnyn)硬硬质质合合金金的的硬硬度度为为89HRA93HRA，比比高高速速钢钢（83HRA86.6HRA）高高得得多多，在在8001000时时还还能能切切削削，所所以硬质合金的耐热性能比高速钢好。以硬质合金的耐热性能比高速钢好。第二十一页，共64页。3.3.硬质合金硬质合金(yn zh h(yn zh h jn)jn)在在 刀刀 具具 寿寿 命命 相相 同同 的的 条条 件件(tiojin)下下，硬硬质质合合金金的的切切削削速速度度比比高高速速钢钢的的可可提提高高210倍倍，可可达达100m/min以上。以上。第二十二页，共64页。3.3.硬质合金硬质合金(yn zh h(yn zh h jn)jn)但但硬硬质质合合金金的的强强度度和和韧韧性性比比高高速速钢钢差差得得多多，使使用用(shyng)时时要要注注意意，硬硬质质合合金金刀刀具具不不能能承承受受大大的的振振动动和和冲冲击击，也也不不能能承承受受大大的的热热冲冲击。击。第二十三页，共64页。3.3.硬质合金硬质合金(yn zh h(yn zh h jn)jn)硬硬质质合合金金的的冷冷加加工工性性和和热热加加工工性性都都很差很差。硬硬质质合合金金由由于于具具有有高高硬硬度度、高高耐耐热热性性和和高高耐耐磨磨性性，加加工工性性能能优优良良，而而且且生生产产成成本本较较低低，所所以以，使使用用极极其其广广泛泛。主主要要用用于于制制造造如如车车刀刀(chdo)、刨刨刀刀、铣刀、深孔钻、铰刀等简单刀具。铣刀、深孔钻、铰刀等简单刀具。第二十四页，共64页。3.3.硬质合金硬质合金(yn zh h(yn zh h jn)jn)请看书请看书P109表表3-8(1)钨钨钴钴类类硬硬质质合合金金(ynzhhjn)：钨钨钴钴类类硬硬质质合合金金(ynzhhjn)的的国国标标代代号号是是YG，相相当当于于ISO标标准准的的K类。类。（Wc+Co）第二十五页，共64页。3.3.硬质合金硬质合金(yn zh h(yn zh h jn)jn)(1)钨钴类硬质合金：钨钴类硬质合金：YG类类具具有有较较高高的的抗抗弯弯强强度度和和韧韧性性(rnxn)，所所以以适适用用于于加加工工铸铸铁铁，也也适适用用于于加加工工有有色色金金属属和和非非金金属属材材料料。此此外外，YG类类硬硬质质合合金金还还适用于加工钛合金和不锈钢。适用于加工钛合金和不锈钢。第二十六页，共64页。3.3.硬质合金硬质合金(yn zh h(yn zh h jn)jn)（2 2）钨钛钴类硬质合金：）钨钛钴类硬质合金：钨钨钛钛钴钴类类硬硬质质合合金金的的代代号号为为YTYT，相当于相当于ISOISO标准的标准的P P类。类。（WCWCTiC+CoTiC+Co）YTYT类类硬硬质质合合金金适适用用(shyng)(shyng)于于在在中高切削速度下加工钢料。中高切削速度下加工钢料。第二十七页，共64页。3.3.硬质合金硬质合金(yn zh h(yn zh h jn)jn)(3)(3)钨钨钛钛钽钽（铌铌）钴钴类类硬硬质质合合金金(yn(yn zh h jn)zh h jn)：钨钨钛钛钽钽（铌铌）钴钴类类硬硬质质合合金金(yn(yn zh zh h h jn)jn)的的代代号号为为YWYW，相当于相当于ISOISO标准的标准的M M类。类。（WCWCTiC+TaC(NbC)+CoTiC+TaC(NbC)+Co）第二十八页，共64页。3.3.硬质合金硬质合金(yn zh h(yn zh h jn)jn)(3)(3)钨钛钽（铌）钴类硬质合金：钨钛钽（铌）钴类硬质合金：YWYW类类硬硬质质合合金金兼兼有有YGYG类类和和YTYT类类的的优优点点，具具有有硬硬度度高高、耐耐热热性性好好和和强强度度高高、韧韧性性好好的的特特点点，既既可可加加工工钢钢材材(gngci)(gngci)，也也可可加加工工铸铸铁铁和和有有色色金金属，故被称为通用硬质合金。属，故被称为通用硬质合金。第二十九页，共64页。3.3.硬质合金硬质合金(yn zh h(yn zh h jn)jn)(3)(3)钨钛钽（铌）钴类硬质合金：钨钛钽（铌）钴类硬质合金：YWYW类类硬硬质质合合金金主主要要用用于于耐耐热热钢钢、高高锰锰钢钢、不不锈锈钢钢等等难难加加工工材材料料。YW1YW1适适用用(shyng)(shyng)于于精精加加工工，YW2 YW2 适适用用(shyng)(shyng)于于粗粗加加工工。YWYW类类硬硬质质合合金金成成本高，使用受限。本高，使用受限。第三十页，共64页。3.3.硬质合金硬质合金(yn zh h(yn zh h jn)jn)(4)(4)碳化钛基硬质合金：碳化钛基硬质合金：碳碳化化钛钛基基硬硬质质合合金金的的国国标标代代号号(diho)(diho)为为YNYN，以以TiCTiC为为主主要要成分，以成分，以NiNi、MoMo作为粘结剂。作为粘结剂。第三十一页，共64页。3.3.硬质合金硬质合金(yn zh h(yn zh h jn)jn)(4)(4)碳化钛基硬质合金：碳化钛基硬质合金：TiCTiC基基硬硬质质合合金金的的特特点点是是硬硬度度更更高高。TiCTiC基基硬硬质质合合金金的的硬硬度度已已经经达达到到(d(d do)93 do)93 HRAHRA，接接近陶瓷的水平。近陶瓷的水平。因因而而，TiCTiC基基硬硬质质合合金金的的刀刀具寿命比具寿命比WCWC基硬质合金高。基硬质合金高。第三十二页，共64页。3.3.硬质合金硬质合金(yn zh h(yn zh h jn)jn)(4)(4)碳化钛基硬质合金：碳化钛基硬质合金：TiCTiC基基硬硬质质合合金金可可加加工工钢钢，也也可可加加工工铸铸铁铁。但但是是(dnsh)(dnsh)，TiCTiC基基硬硬质质合合金金的的抗抗弯弯强强度度和和韧韧性性不不如如WCWC基基硬硬质质合合金金，因因此此不不适适于于重重载载荷荷切削及断续切削，只适用于精加工。切削及断续切削，只适用于精加工。第三十三页，共64页。4.4.其他其他(qt)(qt)刀具材料刀具材料(1)(1)陶瓷陶瓷(toc)(toc)（2 2）金刚石）金刚石 （3 3）立方氮化硼）立方氮化硼第三十四页，共64页。三、刀具几何三、刀具几何(j h)(j h)参数的参数的合理选择合理选择第三十五页，共64页。1.前角的选择前角的选择(xunz)1）前角的功用）前角的功用(gngyng)2）合理前角的选择）合理前角的选择第三十六页，共64页。2.后角的选择后角的选择(xunz)1）后角的功用）后角的功用(gngyng)2）后角的选择）后角的选择取决于切削厚度取决于切削厚度或进给量的大小或进给量的大小第三十七页，共64页。3.主偏角的选择主偏角的选择(xunz)1）主偏角功用）主偏角功用(gngyng)2）主偏角的选择）主偏角的选择取决于工艺系统取决于工艺系统的刚度的大小的刚度的大小第三十八页，共64页。4.刃倾角刃倾角(qngjio)的选择的选择1）刃倾角）刃倾角(qngjio)功用功用控制控制(kngzh)切屑切屑流出的方向流出的方向影响刀头的强度影响刀头的强度影响刀刃的影响刀刃的锋利程度度锋利程度度影响轴向力和影响轴向力和径向力的大小径向力的大小第三十九页，共64页。4.刃倾角刃倾角(qngjio)的选择的选择2）刃倾角）刃倾角(qngjio)的选择的选择第四十页，共64页。第四节第四节磨削磨削(mxio)磨削是一种精加工方法(fngf)。尺寸精度可达IT5IT6。表面粗糙度能达到0.80.08.第四十一页，共64页。一、砂轮特性一、砂轮特性(txng)及其选及其选择择1.砂轮砂轮(shln)主要起切削主要起切削(qixio)作用作用主要起粘接作用主要起粘接作用主要起容屑和冷却作用主要起容屑和冷却作用第四十二页，共64页。2.砂轮砂轮(shln)的特性的特性第四十三页，共64页。2.砂轮砂轮(shln)的特性的特性1）砂轮）砂轮(shln)的磨的磨料料磨磨料料氧化物氧化物碳化物碳化物超硬磨料超硬磨料棕刚玉棕刚玉白刚玉白刚玉络刚玉络刚玉黑色碳化硅黑色碳化硅绿色碳化硅绿色碳化硅碳化硼碳化硼人造金刚石人造金刚石立方氮化硼立方氮化硼磨削碳钢、合金钢、磨削碳钢、合金钢、通用高速钢通用高速钢磨削硬铸铁、硬质磨削硬铸铁、硬质合金、非铁金属合金、非铁金属磨削硬脆材料、硬磨削硬脆材料、硬质合金、宝石、高质合金、宝石、高温合金温合金取决于工件材料的硬度取决于工件材料的硬度第四十四页，共64页。2.砂轮砂轮(shln)的特性的特性2）砂轮）砂轮(shln)硬度硬度由结合剂的强度和数量决定由结合剂的强度和数量决定工件材料软工件材料软硬砂轮硬砂轮工件材料硬工件材料硬软砂轮软砂轮选择原则：选择原则：第四十五页，共64页。2.砂轮砂轮(shln)的特性的特性3）磨料）磨料(mlio)粒度粒度取决于加工表面的粗糙度取决于加工表面的粗糙度磨粒磨粒微粉微粉35m/s第四十八页，共64页。2.砂轮砂轮(shln)的特性的特性5）砂轮）砂轮(shln)的的组织组织取决于容屑空间取决于容屑空间选择原则：选择原则：一般选用中等组织号的砂轮。一般选用中等组织号的砂轮。第四十九页，共64页。3.砂轮的型号、代号砂轮的型号、代号(diho)、标记、标记和尺寸和尺寸形状形状尺寸尺寸磨料磨料粒度号粒度号硬度硬度组织组织(zzh)号号结合剂结合剂最高线速度最高线速度形状(xngzhun)例：例：P3003075WA60L6V35外径厚度内径白刚玉粒度号硬度组织号结合剂最高线速度第五十页，共64页。二、磨削二、磨削(m xio)运动及磨削运动及磨削(m xio)用量用量常用的磨削常用的磨削(mxio)方法：方法：外圆磨削外圆磨削(mxio)平面磨削平面磨削(mxio)内圆磨削内圆磨削(mxio)成型磨削成型磨削(mxio)无心外圆磨削无心外圆磨削(mxio)第五十一页，共64页。二、磨削二、磨削(m xio)运动及磨削运动及磨削(m xio)用量用量第五十二页，共64页。1.磨削磨削(mxio)的主运动的主运动m/s第五十三页，共64页。2.工件工件(gngjin)的切向进给的切向进给运动运动VWm/s或m/min第五十四页，共64页。3.工件工件(gngjin)轴向进给运轴向进给运动动famm/r或mm/st第五十五页，共64页。4.径向径向(jnxin)进给量进给量frmm第五十六页，共64页。三、磨削三、磨削(m xio)过程过程1.砂轮工作砂轮工作(gngzu)表面的形貌特征表面的形貌特征1）磨粒在砂轮工作）磨粒在砂轮工作(gngzu)表面上是表面上是随机分布的；随机分布的；2）每一颗磨粒的形状和大小）每一颗磨粒的形状和大小都是不规则的。都是不规则的。第五十七页，共64页。三、磨削三、磨削(m xio)过程过程1.砂轮工作表面砂轮工作表面(biomin)的形貌的形貌特征特征第五十八页，共64页。三、磨削三、磨削(m xio)过程过程2.磨屑的形成磨屑的形成(xngchng)过程过程2）多颗磨粒的切削）多颗磨粒的切削(qixio)过程过程1）单颗磨粒的切削过程）单颗磨粒的切削过程滑擦滑擦刻划刻划切削切削第五十九页，共64页。3.磨削磨削(mxio)力和磨削力和磨削(mxio)功功率率1）磨削力的主要）磨削力的主要(zhyo)特征及磨削阶段特征及磨削阶段切向力切向力Fc径向径向(jnxin)力力Fp轴向力轴向力Fa第六十页，共64页。磨削磨削(mxio)的三个阶段：的三个阶段：光磨阶段光磨阶段(jidun)：稳磨阶段稳磨阶段(jidun)：初磨阶段：初磨阶段：第六十一页，共64页。3.磨削磨削(mxio)力和磨削力和磨削(mxio)功率功率2）磨削力和磨削功率）磨削力和磨削功率(gngl)的计算的计算磨削磨削(mxio)力力Fp磨削功率磨削功率Pm（N）（KW）单位砂轮宽度单位砂轮宽度的材料切除率的材料切除率第六十二页，共64页。3.磨削磨削(mxio)力和磨削力和磨削(mxio)功率功率3）砂轮的钝化）砂轮的钝化(dnhu)和修整和修整第六十三页，共64页。四、高效磨削四、高效磨削(m xio)方法简方法简介介1.高速磨削高速磨削(mxio)2.强力磨削强力磨削(mxio)3.砂带磨削砂带磨削(mxio)第六十四页，共64页。