金属切削加工的基础知识分析.pptx

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1、第一章 金属切削加工的基础知识第一节 切削运动与切削用量第二节 刀具的几何角度和结构第三节 切削层参数第四节 刀具材料第1页/共52页第一节 切削运动与切削用量一、金属切削必备的三个条件一、金属切削必备的三个条件刀具与工件之间刀具与工件之间必须有一定的必须有一定的相相对运动对运动；切削材料必须具切削材料必须具有一定的有一定的切削性切削性能能；刀具必须有合理刀具必须有合理的几何参数，即的几何参数，即切削角度切削角度。第2页/共52页二、加工表面第3页/共52页三、切削运动分析切削运切削运动动直线运动直线运动旋转运动旋转运动第4页/共52页三、切削运动分析1.主主运运动动：直直接接切切除除工工件件

2、上上的的切切削削层层，使使之之变变为为切切屑屑，以以形形成成工工件件新新表表面面的的运运动动。通通常常用用切切削速度削速度 v vc c(m/s)(m/s)表示。表示。特点：特点：速度高、功耗大、只能有一个速度高、功耗大、只能有一个。主运动方向：在主运动方向：在不考虑进给运动不考虑进给运动的条件下，切削的条件下，切削刃上选定点相对于工件的瞬时运动方向。刃上选定点相对于工件的瞬时运动方向。第5页/共52页三、切削运动分析进进给给运运动动方方向向：在在不不考考虑虑主主运运动动的的条条件件下下，切切削削刃上选定点相对于工件的瞬时运动方向。刃上选定点相对于工件的瞬时运动方向。2.进给运动：不断地把切削

3、层投入切削的运动。通常进给运动：不断地把切削层投入切削的运动。通常用用v vf f、f f或或 f fz z表示。表示。特点：特点：速度低、功耗小、可以是连续或断续运动、速度低、功耗小、可以是连续或断续运动、可以有多个可以有多个。第6页/共52页三、切削运动分析3.合成切削运动：主运动和进给运动合成的运动。用合成切削运动：主运动和进给运动合成的运动。用v ve e表示。表示。第7页/共52页第8页/共52页四、切削用量三要素1.切削速度切削速度：(v vc c)2.进给量：进给量：(f f )3.背吃刀量：背吃刀量：(a ap p)“切削刃选定点相对与工件沿主运动方向的瞬时速度”。通常以最大线

4、速度为准。主运动是旋转运动时：主运动是直线运动时：“工件或刀具每转一转时，两者沿进给方向的相对位移”。f(mm/r),vf(mm/s),fz(mm/z)“刀具切削刃与工件的接触长度在同时垂直与主运动和进给运动方向上的投影值”。对于外圆车削：第9页/共52页第二节 刀具的几何角度和结构一、刀具切削部分的结构要素第10页/共52页第二节 刀具的几何角度和结构一、刀具切削部分的结构要素第11页/共52页第二节 刀具的几何角度和结构归结起来：归结起来：“三面两刃一尖三面两刃一尖”前刀面前刀面A Ar r后刀面后刀面A A 副后刀面副后刀面A A 交线交线交线交线主切削刃主切削刃s s副切削刃副切削刃s

5、 s刀尖刀尖连接部分连接部分一、刀具切削部分的结构要素第12页/共52页刀具角刀具角度度刀具工作角度：刀具工作角度：把把刀具同工件和切削刀具同工件和切削运动联系起来确定运动联系起来确定的刀具角度。的刀具角度。刀具标注角度：刀具标注角度：在在设计、绘图和制造设计、绘图和制造刀具时所标注的角刀具时所标注的角度。度。vc二、刀具标注角度参考系第13页/共52页二、刀具标注角度参考系前提条件：前提条件：不考虑进给运动；不考虑进给运动；车刀刀尖与工件中心等高；车刀刀尖与工件中心等高；刀杆中心线与进给方向垂直；刀杆中心线与进给方向垂直；刀具的安装面与基面刀具的安装面与基面PrPr平行；平行；第14页/共5

6、2页 (1)(1)假定运动条件假定运动条件：给出刀具假定主运动和假定：给出刀具假定主运动和假定进给运动方向，而不考虑进给运动；进给运动方向，而不考虑进给运动；(2)(2)假定安装条件：假定安装条件：车刀刀尖与工件中心等高；车刀刀尖与工件中心等高；刀杆中心线与进给方向垂直；刀杆中心线与进给方向垂直；刀具的安装面与基面刀具的安装面与基面PrPr平行。平行。vc安装基安装基面面P Pr r确定刀具标注角度参考系时假设前提条件确定刀具标注角度参考系时假设前提条件第15页/共52页正交平面参考系：1.基面Pr：“通过主切削刃上选定点垂直于主运动方向的平面”第16页/共52页正交平面参考系：2.切削平面P

7、s：“通过主切削刃上选定点，与切削刃相切并垂直于基面的平面”。第17页/共52页正交平面参考系：3.正交平面（主剖面）Po：“通过主切削刃上选定点，并同时垂直于基面和切削平面的平面”。第18页/共52页正交平面参考系：第19页/共52页法平面参考系：法平面Pn:“通过主切削刃上选定点，并垂直于切削刃的平面”。第20页/共52页法平面参考系：第21页/共52页假定工作平面、背平面参考系：假定工作平面（进给剖面）Pf：“通过主切削刃上选定点，平行于进给方向并垂直于基面的平面”第22页/共52页假定工作平面、背平面参考系：背平面（切深剖面）Pp:“通过主切削刃上选定点，同时垂直于基面和假定工作平面的

8、平面”。第23页/共52页假定工作平面、背平面参考系：第24页/共52页三、刀具的标注角度在基面内测量的角度：主偏角：“主切削刃在基面上的投影与进给方向的夹角”。副偏角：“副切削刃在基面上的投影与进给方向的夹角”。刀尖角：“主切削刃与副切削刃之间的夹角”。r=180-(r+r)第25页/共52页三、刀具的标注角度在基面内测量的角度：kr第26页/共52页三、刀具的标注角度在正交平面内测量的角度后角：o“后刀面与切削平面的夹角”前角：o“前刀面与基面之间的夹角”。第27页/共52页三、刀具的标注角度第28页/共52页在切削平面内：刃倾角：S“主切削刃与基面之间的夹角”余偏角：r“主切削刃与基面之

9、间的夹角”第29页/共52页r r（5）副偏角r（6）副后角o 派生角度：楔角o、刀尖角r余偏角rr（1）主偏角r（4）后角o（2）刃倾角s（3）前角o当主、当主、副切副切削刃削刃共面共面时，时，所需所需标注标注的独的独立角立角度只度只有有6 6个个。正交平面参考系的标注角度第30页/共52页（1）主偏角r（2）刃倾角s（3）法前角n（4）法后角n （5）副偏角r（6）副后角o法剖面参考系的标注角度法剖面参考系的标注角度第31页/共52页（1）主偏角r（2）进给前角f（3）进给后角f（4）背前角p（5）背后角p（6）副偏角r（7）副后角o假定工作平面假定工作平面-背平面参考系的标注角度背平面参

10、考系的标注角度第32页/共52页三、刀具的标注角度 0 0 0 0第33页/共52页在切削平面内：s s第34页/共52页在切削平面内：s0s+s第35页/共52页四、切削形式1.正切削与斜切削 切削刃垂直于合成切削方向称为正切削或直角切削。如果切削刃不垂直于合成切削方向则称为斜切削或斜角切削。下图为刨削时的正切削和斜切削。第36页/共52页四、切削形式2.自由切削与非自由切削只有直线形主切削刃参加切削工作，而副切削刃不参加切削工作，称为自由切削。曲线主切削刃或主、副切削刃都参加切削者，称为非自由切削。这是根据切削变形是二维问题或三维问题进行区分的。为了简化研究工作，通常采用自由切削变形区来观

11、察和研究。第37页/共52页五、刀具的工作角度横向进给对工作角横向进给对工作角度的影响度的影响第38页/共52页纵向进给对工作角纵向进给对工作角度的影响度的影响第39页/共52页五、刀具的工作角度刀具安装高低对工刀具安装高低对工作角度的影响作角度的影响第40页/共52页刀杆与进给方向不刀杆与进给方向不垂直对工作角度的垂直对工作角度的影响影响第41页/共52页第三节 切削层参数一、切削层：“刀具沿进给方向移动一个进给量 f，由一个刀齿正在切削着的金属层”。切削层的大小和形状直接影响：刀具切削部分承受的载荷大小；决定了切削的尺寸和形状；第42页/共52页二、切削层的参数切削厚度：hD“垂直于过渡表

12、面度量的切削层尺寸”hD=fsinr (mm)切削宽度：bD“沿着过渡表面度量的切削层尺寸”bD=ap/sinr (mm)切削面积：ADAD=hDbD (mm2)对于外圆车削：AD=fap (mm2)第43页/共52页三、残留面积：实际切削面积等于名义切削面积减去残留面积。第44页/共52页第四节 刀具材料一、刀具材料应具备的基本性能：1.1.高的硬度；必须高于工件硬度，通常应高的硬度；必须高于工件硬度，通常应60HRC60HRC以上。以上。2.2.足够的强度和韧性；足够的强度和韧性；3.3.较高的耐磨性；较高的耐磨性；4.4.较高的耐热性；较高的耐热性；5.5.良好的工艺性；良好的工艺性；第

13、45页/共52页二、常用刀具材料1.高速钢（高速钢（19001900年首次使用）年首次使用）基本性能：基本性能：硬度：硬度：6265HRC6265HRC 耐热性：耐热性：500600 500600 切削速度：切削速度：V 30 m/min V 30 m/min 工艺性好，适用于制造复杂刀具。工艺性好，适用于制造复杂刀具。常用牌号：常用牌号：W18CW18Cr r4V4V W6M W6MOO5C5Cr r4V24V2 W6M W6MOO5C5Cr r4V2Al4V2Al第46页/共52页二、常用刀具材料各类高速钢刀具第47页/共52页二、常用刀具材料2.硬质合金：硬质合金：基本性能：基本性能：硬

14、度：硬度：7482HRC7482HRC 耐热性：耐热性：8001000 8001000 切削速度：切削速度：V=100 300 m/min V=100 300 m/min 工艺性差，不适用于制造整体结构的复杂刀具。工艺性差，不适用于制造整体结构的复杂刀具。典型牌号：典型牌号：钨钴类钨钴类YG YG（K K类）类）钨钴钛类钨钴钛类YT YT（P P类）类）通用类通用类YW YW（MM类）类）成分：WC+Co多用于加工短切屑的金属或非金属，如：铸铁、青铜等。常用牌号：YG3(K01)、YG6(K20)、YG8(K40)等 精加工 粗加工成分：WC+TiC+Co多用于加工长切屑的黑色金属，如：钢材等

15、。常用牌号：YT5(P30)、YT15(P20)、YT30(P10)等 粗加工 精加工成分：WC+TiC+TaC(NbC)+Co 既可用于加工短切屑的铸铁，也可用于加工长切屑的钢材。常用牌号：YW1(M10)、YW2(M20)、YW3(M30)等 精加工 粗加工第48页/共52页二、常用刀具材料各类硬质合金钢刀具第49页/共52页3、超硬刀具材料 陶瓷陶瓷 人造聚晶金刚石（人造聚晶金刚石（PCDPCD）立方氮化硼（立方氮化硼（CBNCBN）“Al2O3或Si3N4添加不同的金属元素(Ni、Co、Mo、W)或金属炭化物(TiC、WC)，采用热压和烧结的方法获得”。特点：硬度高、耐磨性好。9195

16、HRA 耐热性高。1200 切削速度高达100400 m/min 抗弯强度、冲击韧性较差。主要用于冷硬铸铁、高硬钢等精加工和半精加工。“高温下借助合金触媒的作用，由石墨转化而成”。特点：硬度高、耐磨性极好。5000HV以上。耐热性：700800，不能在高温下切削冲击韧性、抗弯强度低。只有硬质合金的1/4。与Fe的亲和力强，不能加工铁族材料。适用于硬质合金、玻璃等高硬材料的精加工与金刚石相比：硬度：80009000HV。耐热性：13001500 与Fe的亲和力小，能加工铁族材料。主要适用于淬硬钢、耐磨铸铁、高温合金等高硬铁族材料的精加工或半精加工。二、常用刀具材料第50页/共52页4 4、涂层刀具涂层刀具 在韧性性较好的高速钢或硬质合金基体上，涂抹一层耐磨性高的难熔金属化合物（TiC、TiN、AlO3)而获得的。具有较高的抗氧化性能，因而具有较高的耐磨性能力；低的摩擦系数，可降低切削力和切削温度，提高刀具耐用度。但存在锋利性、韧性、抗崩刃性、抗剥落性低、成本高的弊端。二、常用刀具材料第51页/共52页感谢您的观看！第52页/共52页