金属切削原理与刀具

word 金属切削原理与刀具教辅金属切削原理与刀具教辅 目录目录 第一部分基本定义精简容 1 第一节切削运动 1 第二节刀具切削部分组成要素 2 第三节刀具角度 3 第四讲切削层要素 5 第二部分刀具材料精简容 7 第一节刀具材料应具备的性能 7 第二节高速钢 9 第三节硬质合金 10 第四节其它刀具材料 11 第三部分切削过程及切屑种类精简容13 第一节金属切屑过程 13 第二节切屑的类型 16 第四部分切削力精简容 21 第一节切削力的来源、切削合力及其分解、切削功率21 第二节切削力的指数公式 23 第三节影响切削力的因素 24 第四节切削力的理论研究 28 第五部分切削热和切削温度精简容29 第一节切削热的产生与传出 29 0 / 49 word 第二节切削温度及其测量方法 30 第三节影响切削温度的因素 32 第六部分刀具的磨损破损和使用寿命精简容34 第一节刀具磨损 34 第二节刀具磨损过程、磨钝标准及刀具寿命36 第七部分切削液精简容 38 第一节切削液的分类 38 第二节切削液的作用机理 38 第三节切削液的添加剂 39 第四节切削液的选用 40 第八部分已加工表面质量精简容量42 第一节已加工表面的形成过程 42 第二节已加工表面质量概述 43 第三节表面粗糙度 44 第四节加工硬化 46 1 / 49 word 金属切削原理与刀具教辅金属切削原理与刀具教辅 第一部分第一部分基本定义精简容基本定义精简容 第一节第一节切削运动切削运动 一、切削运动 金属切削加工是利用刀具切去工件毛坯上多余的金属层(加工余量)，以获得 具有一定的尺寸、形状、位置精度和表面质量的机械加工方法。 在金属切削中，为了要从工件上切去一部分金属，刀具和工件间必须完成一 定的切削运动。切削运动包括：主运动和进给运动。 （一）主运动 ：使工件与刀具产生相对运动而进行切削的最主要的运动。主 运动特点是运动速度最高，消耗功率最大。主运动一般只有一个。 （二）进给运动：保证金属的切削能连续进行的运动。进给运动的特点是运 动速度低，消耗功率小。进给运动可以有几个，可以是连续运动，也可以是间 歇运动。 二、切削速度的计算 (一)、主运动为旋转运动，计算公式为：v dw－工件待加工表面或刀具的最大直径 n－工件或刀具每分钟转数  d wn 100060 2Ln rv  100060 (二)、主运动为往复直线运动，计算公式为： 1 / 49 word L－往复直线运动的行程长度 nr－主运动每分钟的往复次数 三. 工件上的表面 在切削加工过程中工件上有三个不断变化着的表面。 ⑴ 待加工表面工件上有待切除的表面。 ⑵ 已加工表面工件上经刀具切削后产生的新表面。 ⑶ 过渡表面切削刃正在切削的表面。该表面的位置始终在待加工表面与已 加工表面之间不断变化。 四. 切削用量 切削速度、进给量、背吃刀量 (1)切削速度 VC (2) 进给量 f Vf=f·n (mm/s) f— 车刀每转进给量（mm/r) n— 工件转速（r/s) 五. 主运动和进给运动的合成 和成切削运动：是由主运动和进给运动合成的运动。刀具切削刃上选定点 相对工件的瞬时合成运动方向称合成切削运动方向，其速度称合成切削速度. v e  vv f 第二节第二节刀具切削部分组成要素刀具切削部分组成要素 一. 车刀由刀柄和刀头组成，切削部分包括以下几个部分： (一)前面 Ar(face)： 前面是刀具上切屑流过的表面。 (二)主后面 Aa(flank)：刀上同前面相交形成主切削刃的后面，即与工件 上过渡表面相对的表面。 (三)副后面 Aa ： 与已加工表面相对的表面，刀具上同前面相交形成副刃 的后面 二. 刀具组成 2 / 49 word •切削刃：刀具上两个面相交形成切削刃 •主切削刃 S：前刀面与 主后刀面相交形成的切削刃，它担任主切削工 作。 •副切削刃 Sˊ：前刀面和副后刀面相交形成的切削刃。 •刀尖：刀尖是指主切削刃与副切削刃的交点。 三. 刀具结构 其它各类刀具，如刨刀、钻头、铣刀等，都可看作是车刀的演变和组合。 第三节第三节刀具角度刀具角度 一. 刀具角度 (一)刀具的切削角度，是刀具和工件在切削运动的状态下确定的角度。所以 刀具的切削角度的坐标应该用合成切削速度向量Ve来说明。 （二）由于实际生产多数加工表面都是空间曲面，不便于直接用来做为坐标 平面，因此需通过切削刃上某一选定点，做工件加工表面的切削平面和法平 面。 （三）刀具静止参考系（标注参考系）：不考虑进给运动，并在特定的安装 条件下的参考系。 3 / 49 word （四）刀具工作参考系（动态参考系）：是确定刀具在切削运动中有效工作 角度的基准。考虑了进给运动及安装情况的影响。 二、刀具切削角度的坐标平面 4 / 49 word 三、刀具标注角度的坐标 为了便于刀具设计者在设计刀具时的标注，有一些理想状态的假定： 1）装刀时，刀尖恰在工件的中心线上； 2）刀杆中心线垂直工件轴线； 3）没有进给运动； 4）工件已加工表面的形状是圆柱表面。 （外圆刀具标注角度） 第四讲第四讲 切削层要素切削层要素 一、 切削层 工件上正被切削刃切削的一层金属，亦即相邻两个加工表面之间的一层金 属。 二、切削层参数 切削层参数共有三个，它们通常都在垂直于切削速度 v 的平面度量。 （一）切削宽度：沿主切削刃方向度量的切削层尺寸。 车削外圆时切削宽度： （二）切削厚度：两相邻加工表面间的垂直距离。 5 / 49 word 车外圆时，切削厚度： （三）切削深度：在基面上垂直于进给运动方向测量的切削层尺寸。 车削加工时的切削深度： dw，dm 分别为待加工表面和已加工表面的直径。 （四）切削面积：切削层垂直与切削速度截面的面积。 车外圆时： 三.自由切削和非自由切削，残留面积及其高度 6 / 49 word (一).自由切削是指只有一个直线切削刃的切削。 (二).非自由切削是指切削刃为折线形，即有主切削刃和副切削刃；或曲线 形的切削。由于切削运动和刀具的几何形状的关系，使加工后仍有一部分金属 未被切除，而残留在已加工表面上，构成已加工表面的横向不平度（粗糙 度），既所谓残留面积。 （三）.当刀尖没有圆弧半径残留面积有直线构成其高为： R max  f ctgk r ctgk r  实际上 r 必不可少，当 f 较小，残留面积纯粹由两段圆弧构成，即不含有 副切削刃的直线部分时残留面积高度为: R max 小项可略去不记，上式简化为：  f   r  r     2 2 2 R max f 2  8r  第二部分第二部分刀具材料精简容刀具材料精简容 第一节第一节刀具材料应具备的性能刀具材料应具备的性能 一. 刀具材料应具备的性能 刀具材料的切削性能直接影响着生产效率、工件的加工精度、已加工表面 质量和加工成本等，所以正确选择刀具材料是设计和选用刀具的重要容之一。 金属切削时，刀具切削部分直接和工件及切屑相接触，承受着很大的切削压力 和冲击，并受到工件及切屑的剧烈摩擦，产生很高的切削温度。即 刀具切削部 分是在高温、高压及剧烈摩擦的恶劣条件下工作的。 因此，刀具切削部分材料