金属切削加工的基础知识

第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院第一节切削运动和切削要素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本章内容1中国农业大学工学院第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院中国农业大学工学院2第一节切削运动和切削要素第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院1.零件的种类及组成发生线：形成零件各种表面的母线和导线的统称。3中国农业大学工学院一、切削运动和切削要素第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院1.零件的种类及组成4一、切削运动和切削要素平面第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院1.零件的种类及组成5一、切削运动和切削要素圆柱面第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院一、切削运动和切削要素6第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院一、切削运动和切削要素完成切削加工必须具备的两个条件：切削刀具与工件之间必须有一定的相对运动；——切削运动切削刃有一定的形状。7第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院二、切削运动分析切削运动直线运动旋转运动8第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院1.主运动：直接切除工件上的切削层，使之变为切屑，以形成工件新表面的运动。通常用切削速度vc(m/s)表示。特点：速度高、功耗大、只能有一个。2.进给运动：不断地把切削层投入切削的运动。通常用vf、f或fz表示。特点：速度低、功耗小、可以是断续运动、可以有多个。3.合成切削运动：主运动和进给运动合成的运动。用ve表示。二、切削运动分析9第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院2020/2/2810二、切削运动分析第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院二、切削运动分析车、铣、钻、刨、磨典型加工的运动第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院二、切削运动分析滚齿加工的运动第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院二、切削运动分析其他运动第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院1.切削速度：(vc)二、切削用量三要素“切削刃选定点相对与工件主运动的瞬时速度”。通常以最大线速度为准。主运动是直线运动时：主运动是旋转运动时：()(/)100060wcdnvms2(/)100060rcLnvms14第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院“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)二、切削用量三要素2.进给量：(f)6060zffznfnv15第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院“工件上已加工表面和待加工表面之间的垂直距离”。对于外圆车削：二、切削用量三要素3.背吃刀量：(ap)()2wmpddamm16第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院第二节刀具的几何角度和结构17第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院第二节刀具的几何角度和结构18第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院一、刀具切削部分的结构要素19第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院一、刀具切削部分的结构要素第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院一、刀具切削部分的结构要素21第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院归结起来：“三面两刃一尖”前刀面Ar后刀面Aα副后刀面Aα’交线交线主切削刃s副切削刃s’刀尖连接部分一、刀具切削部分的结构要素22第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院前刀面——切屑流过的刀面后刀面——与工件上过渡表面相对的刀面副后刀面——与工件上已加工表面相对的刀面第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院前提条件：不考虑进给运动；车刀刀尖与工件中心等高；刀杆中心线与进给方向垂直；刀具的安装面与基面Pr平行。24二、刀具标注角度参考系24第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院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”251.正交平面参考系第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院2.切削平面Ps：“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”。1.正交平面参考系26第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院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”。271.正交平面参考系第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院法平面Pn:“通过主切削刃上选定点，并垂直于切削刃的平面”。282.法平面参考系第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院假定工作平面（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”292.假定工作平面、背平面参考系第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院背平面（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平面”。302.假定工作平面、背平面参考系第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院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”。εr=180º-(Кr+Кr’)三、刀具的标注角度31第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院在正交平面内测量的角度后角：αo后刀面与切削平面的夹角。前角：γo前刀面与基面之间的夹角。32三、刀具的标注角度第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院33三、刀具的标注角度第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院刃倾角：λS在切削平面内，主切削刃与基面之间的夹角。34三、刀具的标注角度第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院dfndnfvvtgcfooeoe0四、刀具的工作角度35第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院Dhppppepppe2sin四、刀具的工作角度36第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院四、刀具的工作角度37第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院第三节切削层参数第四节刀具材料下次课预习38中国农业大学工学院第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院39复习1234第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院40第三节切削层参数第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院定义：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；决定了切屑的尺寸和形状；41一、切削层第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院切削厚度：hD垂直于过渡表面度量的切削层尺寸hD=f∙sinКr(mm)切削宽度：bD“沿着过渡表面度量的切削层尺寸”bD=ap/sinКr(mm)切削面积：ADAD=hD∙bD(mm2)对于外圆车削：AD=f∙ap(mm2)42二、切削层的参数第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院ctgctgfRRfAD'maxmax2143三、残留面积P345第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院44第四节刀具材料教材p55第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院45一、刀具材料应具备的基本性能：金属切削过程除了要求刀具具有适当的几何参数外，还要求刀具材料对工件要有良好的切削性能。刀具材料(cuttingtoolmaterials)在切削时要承受高温、高压、摩擦、冲击、振动，金属切削过程中的加工质量、加工效率、加工成本，在很大程度上取决于刀具材料的合理选择。第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院高的硬度；必须高于工件硬度，通常应60HRC以上。足够的强度和韧性；较高的耐磨性；较高的耐热性；良好的导热性和工艺性；经济性。46一、刀具材料应具备的基本性能：硬度的表示方式？HBS、HBWHRA、HRB、HRCHV在中等硬度情况下，HRC与HBS之间关系约为1：10，如40HRC相当于400HBS。第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院47二、常用刀具材料工具钢包括碳素工具钢、合金工具钢。硬质合金有钨钴类硬质合金、钨钛钴类硬质合金和钨钛钽（铌）类硬质合金。超硬刀具材料推广使用新型刀具材料如天然金刚石、聚晶金刚石、立方氮化硼等。高速钢包括普通高速钢和高性能高速钢。陶瓷第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院481.工具钢碳素工具钢（carbontoolsteel）：含碳量较高的优质钢(含碳量为0.7%～1.2%，如T10A等)，淬火后硬度较高、价廉，但耐热性较差。合金工具钢（alloytoolsteel）：在碳素工具钢中加入少量的Cr、W、Mn、Si等元素而形成的。(如9SiCr等)，可适当减少热处理变形和提高耐热性。由于这两种刀具材料的耐热性较低，常用来制造一些切削速度不高的手工工具，如锉刀、锯条、铰刀、丝锥、板牙等，较少用于制造其它刀具。第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院高速钢（1900年首次使用）属于高碳、高合金型的工具钢，其碳元素含量一般在0.7%～1.6%，W、Ｍo、Cr、V、Co等合金元素的重量百分比之和在10%～40%之间，其中Cr元素的含量固定在4%左右。基本性能：硬度：62~65HRC耐热性：500~600℃切削速度：V30m/min工艺性好，适用于制造复杂刀具。492.高速钢第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院高速钢的分类：按用途可分为：通用高速钢和高性能高速钢。按制造工艺可分为:熔炼高速钢、粉末冶金高速钢和表面涂层高速钢。按基本化学成份可分为:钨系和钨钼系。502.高速钢第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院通用型高速钢:国别及标准中国GB/T美国ASTM德国DIN日本JIS标准代号GB/T9943-88ASTM600-92DIN17350-1980JISG4403_2000主要牌号W18Cr4VT1S18-0-1SKH2W6Mo5Cr4V2M2S6-5-2SKH52W2Mo9Cr4V2M7S400SKH50W9Mo3Cr4V512.高速钢第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院2.高速钢化学成分/（%）CSiMnCrMoVWSPRE0.790.210.154.200.111.1618.650.0060.0260.03352W18Cr4V的化学成份第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院高性能高速钢在通用型高速钢中增加碳、钒、钴或铝等合金元素，使其常温硬度可达67～70HRC，抗氧化能力、耐磨性与热稳定性进一步提高。可以用于加工不锈钢、高温合金、耐热钢和高强度钢等难加工材料。典型牌号有M42。532.高速钢第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院高性能高速钢：类别主要牌号成份特点及特性适合的刀具无钴含铝W6Mo5Cr4V2Al(M2Al)含碳量高、平衡碳差值小，碳饱和度高，易混晶，淬火范围窄。硬度65-69HRC立铣刀、铰刀、车刀、片状铣刀、拉刀W9Mo3Cr4VAl(W9Al)W6Mo5Cr4V2SiNbAl(B201)含钴W2Mo9Cr4VCo8(M42)红硬性高，抗回火软化能力强，工艺性较好，综合性能较好。硬度66-70HRC滚刀、剃齿刀、各种拉刀W6Mo5Cr4V2Co5(M36)高钒W6Mo5Cr4V3(M3)含碳量高，耐磨性好，可磨削性差。硬度65-67HRC丝锥、铰刀、滚刀、插齿刀、轮槽铣刀、钻头W6Mo5Cr4V4(M4)W12Cr4V4Mo(EV4)含钴高钒W12Cr4V5Co5(T15)含碳量较高，硬度高，耐磨性好，韧性差。硬度66-70HRC高强度车刀、各种齿轮刀具、精密铣刀W12Mo3Cr4V3Co5Si(Co5Si)542.高速钢第二章金属切削加工的基础知识中国农业大学工学院粉末冶金高速钢：粉末冶金高速钢是将高频感应炉熔炼出的钢液，用高压氩气或纯氮喷射雾化，再急冷得到细小均匀结晶粉末，或用高压水喷雾化形成粉末，在真空状态下密闭烧结后，经过高温高压压制成致密的钢坯，然后锻轧成高