中职 械制造技术常识（第2版）1.3切削加工常识电子课件（电子教案）.ppt

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1、中职 械制造技术常识（第2版）1.3切削加工常识电子课件（高教版）1.3.1 基本概念1.3.2 刀具几何形状及角度1.3 切削加工常识 1.3.3 刀具材料1.3.4 金属的切削过程（1）零件表面的形成v圆柱面是以直线为母线，以圆为轨迹，且母线垂直于轨迹所在平面作旋转运动所形成的表面，如图(a)。v圆锥面是以直线为母线，以圆为轨迹，且母线与轨迹所在平面相交成一定角度作旋转运动形成的表面，如图(b)。v平面是以直线为母线，以另一直线为轨迹作平移运动所形成的表面，如图(c)v成形面是以曲线为母线，以圆为轨迹作旋转运动或以直线为轨迹作平移运动所形成的表面，如图(d),(e)。1.切削运动和切削表面

2、主运动：切屑被切下所需要的最基本的运动，是形成机床切削速度或消耗主要动力的切削运动，其形式有旋转运动和直线往复运动两种。进给运动：使刀具连续切下金属层所需要的运动，速度较低，消耗动力较少，其形式也有旋转和直线运动两种，而且既可连续，又可间歇。（2）切削运动待加工表面：工件上有待切除的表面、已加工表面：工件上经刀具切削后产生的表面过渡表面：由切削刃形成的那部分表面（3）切削表面 切削要素包括切削用量和切削层的几何参数。车外圆的切削要素如图 2.切削要素 切削速度vc：在切削加工时，切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度，即在单位时间内，工件和刀具沿主运动方向的相对位移，单位为m/s。若主运动

3、为旋转运动（车、钻、镗、铣、磨削加工），则切削速度为加工表面最大线速度。若主运动为往复直线，则常以往复运动的平均速度作为切削速度。（1）切削用量 进给量f：在主运动的一个循环内刀具在进给运动方向上相对工件的位移量，可用刀具或工件每转或每行程的位移量来表述和度量。背吃刀量ap：待加工表面和已加工表面之间的垂直距离。切削圆柱面时，ap为该次切除余量的一半。切削层：由切削部分的一个单一动作（或指切削部分切过工件的一个单程，或指只产生一圈过渡表面的动作）所切除的工件材料层。切削层公称宽度bD：是沿刀具主切削刃量得的待加工表面至已加工表面之间的距离，即主切削刃与工件的接触长度，单位为mm。切削层公称厚度

4、hD：是刀具或工件每移动一个进给量f以后，主切削刃相邻两位置间的垂直距离，单位为mm。切削层公称横截面积AD：切削层在切削平面里的实际横截面积，简称切削面积，单位为mm2。（2）切削层几何参数前刀面：刀具上切屑流过的表面。主后刀面：刀具上与工件的过渡表面相对的表面。副后刀面：刀具上与工件的已加工表面相对的表面。主切削刃：前刀面与主后刀面的交线，切削时它完成主要的切削工作。副切削刃：前刀面与副后刀面的交线，切削时起辅助切削作用。刀尖：指主切削刃和副切削刃的连接处相当少的一部分切削刃，是一段过渡圆弧。1.车刀切削部分的组成 切削平面Ps：通过主切削刃选定点，切于工件过渡表面的平面。如图1(b)中的

5、ABCD平面即为P点的切削平面。基面Pr：通过主切削刃上选定点，并垂直于该点切削速度方向的平面。如图1(b)中的EFGH平面即为P点的基面。显然，切削平面和基面始终是相互垂直的。截面：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。如图2(a)中过P点的Po-Po截面为主截面，截面为副截面。图1 图22.辅助平面在截面内测量的角度有：前角o：前刀面与基面之间的夹角。根据前刀面与基面相对位置的不同，前角又可分为正前角、零前角和负前角。后角o：主后面与切削平面之间的夹角。在主截面内测量的是主后角（o）、在副截面内测量的是副后角（）。前角、后角的正、负是这样规定的：在主截面中，前刀面与切削平

6、面间夹角小于90时前角为正，大于90时前角为负。后刀面与基面夹角小于90时后角为正，大于90时后角为负，如图所示。3.车刀的角度和主要作用在基面内测量的角度有：主偏角：主切削刃在基面上的投影与进给运动方向间的夹角。主偏角r的大小影响切削条件和刀具寿命。当切削力一定时，增大主偏角可减小径向的抗力，所以，加工刚性较弱的细长轴时，可适当选用较大的主偏角。副偏角：副切削刃在基面上的投影与背离进给运动方向间的夹角。副偏角的大小主要影响表面粗糙度。粗加工时副偏角取得较大些，精加工时取小些。刃倾角s：主切削刃与基面间的夹角。与前角类似，刃倾角也有正、负和零值，如图a所示。刃倾角s主要影响刀头的强度和切屑流动

7、的方向。粗加工时为了增加刀头强度，s常取负值；精加工时为了防止切屑划伤已加工表面，s常取正值或零值。负的刃倾角还可在车刀受冲击时起到保护刀尖的作用，如图b所示 在切削过程中，刀具的切削部分要承受较高的温度、较大的压力、摩擦、冲击与振动，因此刀具切削部分的材料应具备以下性能。较高的硬度，刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，一般应 在60HRC以上。足够的强度和韧性，以承受切削力、冲击和振动。较高的耐磨性，以减少切削过程中的磨损。较高的红硬性（维持刀具材料切削性能的最高温度限度），以便 提高切削速度。较好的工艺性，以便于刀具的制造。1.刀具切削部分材料的性能要求碳素工具钢：主要用于手工用刀具及低

8、速简单刀具，如手用铰刀、丝锥、板牙等。合金工具钢：有较高的红硬性和韧性。高速钢：韧性好，易于加工和成形，刃口可磨得十分锋利。硬质合金：耐磨性好。硬质合金一般分为两大类：一类是由碳化钨WC与钴Co组成的钨钴类（YG类）；一类是由碳化钨WC、碳化钛TiC与钴Co组成的钨钛钴类（YT类）。新型刀具材料：陶瓷材料、人造金刚石、立方氮化硼（CBN）等。2.常用的刀具材料的性能及应用 金属的切削过程：被切削金属层在刀具切削刃和前刀面的挤压作用下而产生剪切、滑移变形的过程。包括：切削层金属受到刀具的挤压开始产生弹性变形；随着刀具的推进，应力、应变逐渐加大，当应力达到材料屈服强度时产生塑性变形；刀具再继续切入

9、，当应力达到材料的抗拉强度时，金属层被挤裂而形成切屑。1.切屑形成过程及切屑种类常见的切屑有带状切屑、节状切屑和崩碎切屑三类积屑瘤：切削塑性好的金属时，在刀具切削刃附近前刀面上黏结一个金属楔块。（1）积屑瘤的形成切削塑性金属时，在一定的切削条件下，随着切屑和刀具前刀面温度的提高，压力的增大，摩擦阻力增大，使切削刃处的切屑底层流速降低。当摩擦阻力超过这层金属与切屑本身分子间的结合力时，这部分金属便粘附在切削刃附近，形成楔形的积屑瘤。如图所示。2.积屑瘤（2）积屑瘤对切削过程的影响积屑瘤经过强烈的塑性变形而被硬化，其硬度很高，可代替切削刃进行切削，起到保护切削刃的作用。同时，积屑瘤增大了刀具实际工

10、作前角，使切削轻快，因此粗加工时可利用积屑瘤。但是积屑瘤是不稳定的，它不断产生和脱落，其顶端伸出切削刃之外，使背吃刀量不断变化，影响尺寸精度，并导致切削力变化，引起振动。另外，积屑瘤使表面粗糙度增大，所以，精加工时应避免产生积屑瘤。（3）避免积屑瘤的措施采用低速（25m/min）或高速（75m/min）切削，减小进给量，增大刀具前角，降低前刀面粗糙度值，合理使用切削液，适当降低材料塑性等，都是防止积屑瘤产生的有效措施。以外圆切削为例，总切削力Fr可以分解为三个互相垂直的分力。如图所示。切削力Fc：总切削力Fr在主运动方向上的正投影，它垂直于工作基面，和切削速度方向相同，故又称切向力。消耗的机床

11、功率最多。进给力Ff：总切削力Fr在进给方向上的正投影。它投影在工作基面上，并与工件轴线平行，故又称为轴向力。背向力Fp：总切削力Fr在垂直于工作平面方向上的分力，投影在工作基面上，并与工件轴线垂直，故又称为径向力。3.切削力的形成与分解（1）切削热的主要来源 内摩擦热：由切削层金属的变形产生的热。外摩擦热：由切屑与刀具前刀面、加工表面与刀具后刀面、已加工表面与刀具副后刀面之间的摩擦产生的热。（2）切削热对加工过程的影响使刀具硬度降低，造成刀具很快磨损。温度过高时可能改变工件材料的金相组织，从而严重影响零件的使用性能。使工件膨胀变形，从而影响测量及加工精度。4.切削热刀具寿命：刀具从开始切削到

12、完全报废，实际切削时间的总和。（1）刀具磨损的形成与过程 刀具磨损分为正常磨损和非正常磨损两大类。非正常磨损是指刀具在切削过程中突然或过早产生损坏现象。刀具正常磨损时，按其发生的部位不同，可分为三种形式，即后刀面磨损，前刀面磨损，前刀面、后刀面同时磨损，如图所示。5.刀具磨损和刀具耐用度 通常分为三个阶段：第一阶段（OA段）称为初期磨损阶段；第二阶段（AB段）称为正常磨损阶段；第三阶段（BC段）称为急剧磨损阶段。刀具磨损过程如图所示。刀具的磨损过程刀具耐用度是指刀具在两次刃磨之间实际进行切削的时间，以T（单位为min）表示。通常，硬质合金焊接车刀的耐用度大致为60min；高速钢钻头的耐用度为8

13、0120min；硬质合金端铣刀的耐用度为120180min；齿轮刀具的耐用度为200300min。（2）刀具耐用度车刀的刃磨如图所示。粗磨主后刀面和副后刀面，同时磨出主后角、主偏角、副后角和副偏角。粗、精磨前刀面，并磨出前角。精磨主、副后刀面。刀尖磨出圆弧。（1）刃磨的步骤 车刀刃磨时，不能用力过大，以防打滑伤手。车刀高低必须控制在砂轮水平中心，刀头略向上翘，否则会出现后角过大或负后角等弊端。车刀刃磨时应作水平的左右移动，以免砂轮表面出现凹坑。在平形砂轮上磨刀时，应避免在砂轮侧面上磨。砂轮表面必须经常修整，使砂轮没有明显的跳动。磨刀时要求戴防护镜。刃磨硬质合金车刀时，过热的刀头不可立即放入水中冷却，以防刀片突然骤冷而碎裂。刃磨高速钢车刀时，应随时用水冷却，以防车刀过热退火，降低硬度。刃磨结束后，应随手关闭砂轮机电源。（2）注意事项