,单击此处编辑母版标题样式,#,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,第2章制造工艺装备,金属切削刀具,机床,机床夹具,1,熊良山等编机械制造技术基础课件,第2章制造工艺装备 金属切削刀具1熊良山等编机械制造技术,2.1金属切削刀具的基本知识,2.1.1金属切削加工的基本概念,1.切削运动（,主运动和进给运动,）与切削用量,图2-1 外圆车削的切削运动与加工表面,图2-2 平面刨削的切削运动与加工表面,2,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,2.1金属切削刀具的基本知识2.1.1金属切削加工的基本,切削速度V,c,，进给量f(或进给速度V,f,)和背吃刀量a,p,3,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,切削速度Vc，进给量f(或进给速度Vf)和背吃刀量ap3华中,切削运动,主运动,进给运动,合成切削运动,2.工件表面,待加工表面,已加工表面,过渡表面,4,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,切削运动4华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,3.切削层参数：,公称厚度h,D，,公称宽度b,D，,公称横截面积A,D,=h,D,b,D,=f,a,p,5,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,3.切削层参数：公称厚度hD，公称宽度bD，公称横截,2.1.2刀具角度,（一）切削部分的组成,前刀面A,主后刀面A,副后刀面,主切削刃S,副切削刃S,刀尖,6,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,2.1.2刀具角度（一）切削部分的组成6华中科技大学机械科,其他刀具可看作是车刀的演变和组合,7,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,其他刀具可看作是车刀的演变和组合7华中科技大学机械科学与工程,（二）定义刀具角度的参考系,刀具标注角,度参考系,基面P,r,切削平面P,s,正交平面P,0,法平面P,n,假定工作P,f,背平面P,p,8,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,（二）定义刀具角度的参考系8华中科技大学机械科学与工程学院熊,（三）刀具的标注角度,前角,0,：前刀面基面（正交平面）,后角,0,：主后刀面切削平面（正交平面）,主偏角,r,：主刃投影假定进给方向（基面）,副偏角,r,：主刃投影假定进给方向（基面）,刃倾角,s,：主刃基面（切削平面）,9,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,（三）刀具的标注角度9华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制,图2-7 车刀的主要标注角度,10,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,图2-7 车刀的主要标注角度10华中科技大学机械科学与工程学,图2-9 横向进给运动的影响,（四）刀具的工作角度,11,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,图2-9 横向进给运动的影响（四）刀具的工作角度11华中科,轴向进给运动的影响,12,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,轴向进给运动的影响12华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制,安装高度的影响,13,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,安装高度的影响13华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,刀杆中心线偏斜的影响,14,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,刀杆中心线偏斜的影响14华中科技大学机械科学与工程学院熊良山,2.1.3刀具材料,加工时要承受高温、高压、强烈的摩擦，冲击和振动。,1.刀具材料应具备的性能,高的硬度,：比工件高，HRC60,高的耐磨性：,耐用度,足够的强度和韧性：,不崩刃，不断,高的耐热性（热稳定性）：,高温时可以加工,良好的热物理性能和耐热冲击性能,良好的工艺性能：,刀具制造成本低,15,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,2.1.3刀具材料加工时要承受高温、高压、强烈的摩擦，冲击,常用刀具材料有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石、立方氮化硼等。,2.高速钢,表2-1,含有较多钨、钼、烙、钒等元素的高合金工具钢,较高的硬度,（热处理硬度达HRC6267）和,耐热性,（切削温度可达550600）,切速比碳素工具钢和合金工具钢高13倍（因此而得名），刀具耐用度高1040倍，甚至更多,可以加工从有色金属到高温合金的范围广泛的材料,制造工艺简单，能锻造，容易磨出锋利的刀刃,在复杂刀具（钻头、丝锥、成形刀具、拉刀、齿轮刀具等）的制造中占有重要地位。,用途分：,通用型高速钢,和,高性能高速钢,制造工艺,分：,熔炼高速钢,和,粉末冶金高速钢,16,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,常用刀具材料有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷,3.硬质合金,(表2-2),用高耐热性和高耐磨性的,金属碳化物,（碳化钨，碳化钛，碳化钽，碳化铌等）与,金属粘结剂,（钴，镍，钼等）在高温下烧结而成的粉末冶金制品。,硬度：HRA89-93，能耐850-1000C的高温，良好的耐磨性，切速可达100-300m/min，可加工包括淬硬钢在内的多种材料。,广泛应用,硬质合金的抗弯强度低，冲击韧性,差，不锋利，较难加工，不易做成,形状复杂的整体刀具。,常用的硬质合金有钨钴类（YG类），钨钛钴类（YT类）和通用硬质合金（YW类）3类。,17,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,3.硬质合金(表2-2)用高耐热性和高耐磨性的金属碳化物（碳,4.涂层刀具和其它刀具材料,涂层刀具,：,耐磨性高的难熔金属化合物,耐用度至少可提高13倍（刀片），或210倍（高速钢）。加工材料的硬度愈高，效果愈好。,人造金刚石,：,在高温高压下由石墨转化而成,极高的硬度（显微硬度可达HV10000）和耐磨性，摩擦系数小，切削刃非常锋利。很高的加工表面质量。,陶瓷材料,：,以氧化铝为主要成分，经压制而成,在1200C时可保持HRA80的硬度，脆。,热稳定性较差（不得超过700800），与铁元素的化学亲和力很强，不宜加工钢铁件。加工硬质合金。,立方氮化硼,：,由六方氮化硼在高温高压下转变而成,硬度热稳定性很高（可达13001400C）。,最大的优点：在高温（12001300C）时也不易与铁族金属起反应。,18,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,4.涂层刀具和其它刀具材料涂层刀具：耐磨性高的难熔金属化合,2.1.4CVD金刚石切削刀具,激光焊接金刚石圆锯片,人造金刚石单晶,寿命相当于硬质合金刀具的100倍以上,加工特性：,刀刃强度高，能承受较单晶金刚石刀具更高的冲击载荷。,磨耗小，耐用度比硬质合金高100倍以上，性能优于PCD刀具。可以多次修磨，反复使用。,用单晶金刚石刀具的研磨方法将刃部精细研磨抛光至Ra0.05um,被加工工件表面可达到镜面光。,热导率5W/cm K。,热稳定性好，最高工作温度800。,19,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,2.1.4CVD金刚石切削刀具激光焊接金刚石圆锯片人造金刚,2.1.5刀具角度的选择,1.选择前角,g,0,2.选择后角,o,3.选择主偏角,r,和副偏角,r,4.选择刃倾角,l,s,应当指出，刀具各角度之间是相互联系，相互影响的，孤立地选择某一角度并不能得到所希望的合理值。,20,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,2.1.5刀具角度的选择1.选择前角g020华中科技大学,1.前角,g,0,影响：,切削的难易程度,-很大。前角，使刀刃变得锋利，使切削更轻快，切屑变形，切削力和切削功率,前角，刀刃和刀尖强度，散热体积，影响刀具寿命。对表面粗糙度，排、断屑等有一定的影响,21,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,1.前角g0影响：21华中科技大学机械科学与工程学院熊良,选择前角,g,0,主要取决于：,工件材料,、,刀具材料,、,加工要求,工件强度、硬度较低时，取较大的前角，反之取较小的前角；,加工塑性材料（如钢）选较大的前角，脆性材料（如铸铁）选较小的前角。,刀具材料韧性好（如高速钢），前角可选得大些，反之（如硬质合金）则前角应选得小一些。,粗加工时，特别是断续切削时，应选用较小的前角；精加工时应选用较大前角。,硬质合金车刀的前角,0,在520范围内选，高速钢刀具的前角应比硬质合金刀具大510，而陶瓷刀具的前角一般取515。,22,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,选择前角g0主要取决于：工件材料、刀具材料、加工要求22华中,2.后角,o,后角的主要功用,：减小后刀面与工件的摩擦和后刀面的磨损，其大小对刀具耐用度和加工表面质量都有很大的影响。,大小,取决于：,切削厚度（或进给量）,，也与,工件材料,，,工艺系统的刚性,有关。,车削一般钢和铸铁时，车刀后角常选用46。,23,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,2.后角o后角的主要功用：减小后刀面与工件的摩擦和后刀面,3.主偏角,r,和副偏角,r,影响：,主偏角和副偏角,对,刀具耐用度,影响很大。减小主偏角和副偏角,刀尖角增大，刀尖强度提高，散热条件改善，刀具耐用度提高。,降低残留面积高度，减小加工表面的粗糙度。,主偏角和副偏角还会影响各切削分力的大小和比例。,主偏角取值：在工艺系统刚性较好时，主偏角,r,宜取较小值，如,r,=3070。车削细长轴时，取,r,=9093，以减小背向力F,p,。,副偏角,r,的大小主要根据表面粗糙度的要求选取，一般为515，粗加工时取大值，精加工时取小值。,24,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,3.主偏角r和副偏角r影响：主偏角和副偏角对刀具耐用,4.刃倾角,l,s,影响,：,刀头的强度,和,切屑流动的方向,。,取值,：,在加工一般钢件和铸铁时，无冲击的粗车取,l,s,=0-5,精车取,l,s,=0+5；,有冲击负荷时，取,l,s,=,5,15；,当冲击特别大时，取,l,s,=,30,45。,切削高强度钢，冷硬钢时，可取,l,s,=30,10。,25,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,4.刃倾角ls影响：刀头的强度和切屑流动的方向。25华中科,绿叶底下防虫害，平静之中防隐患。,11月-24,11月-24,Friday,November 15,2024,脆弱的生命需要安全的呵护。,20:28:19,20:28:19,20:28,11/15/2024 8:28:19 PM,安全来于警惕，事故出于麻痹。,11月-24,20:28:19,20:28,Nov-24,15-Nov-24,质量是制造出来的，而不是靠检验出来的。,20:28:19,20:28:19,20:28,Friday,November 15,2024,不懂莫逞能事故不上门。,11月-24,11月-24,20:28:19,20:28:19,November 15,2024,消防安全是关系社会稳定、经济发展的大事。,2024年11月15日,8:28 下午,11月-24,11月-24,质量创造生活，庇护生命，维系生存。,15 十一月 2024,8:28:19 下午,20:28:19,11月-24,立安思危，创优求存。,十一月 24,8:28 下午,11月-24,20:28,November 15,2024,用对自我的永远不满意，来换取顾客的永远满意。,2024/11/15 20:28:19,20:28:19,15 November 2024,内部审核定期做，系统维持不会错。,8:28:19 下午,8:28 下午,20:28:19,11月-24,来料检验照标准，交期品质必然稳。,11月-24,11月-24,20:28,20:28:19,20:28:19,Nov-24,严格按照规章操作，确保安全每时每刻刻。,2024/11/15 20:28:19,Friday,November 15,2024,我们的策略是以质量取胜。,11月-24,2024/11/15 20:28:19,11月-24,谢谢大家！,绿叶底下防虫害，平静之中防隐患。9月-239月-23Satu,