第3章金屬切削基本條件的合理選擇

1、內(nèi)容提要內(nèi)容提要3.1 3.1 刀具材料的合理選擇刀具材料的合理選擇3.2 3.2 刀具幾何參數(shù)的合理選擇刀具幾何參數(shù)的合理選擇3.4 3.4 切削用量的合理選擇切削用量的合理選擇3.5 3.5 切削液的合理選擇切削液的合理選擇3.3 3.3 刀具耐用度的合理選擇刀具耐用度的合理選擇2.1.1 刀具材料應(yīng)具備的性能刀具材料應(yīng)具備的性能 2.1.2 常用的刀具材料常用的刀具材料工具鋼工具鋼高速鋼高速鋼硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金陶瓷陶瓷超硬材料超硬材料碳素工具鋼碳素工具鋼合金工具鋼合金工具鋼普通高速鋼普通高速鋼高性能高速鋼高性能高速鋼（YGYG、YTYT、YWYW）金剛石（金剛石（PCD）立方氮化硼（立方氮

2、化硼（CBN）涂層刀片涂層刀片常常用用刀刀具具材材料料分分類類1. 碳素工具鋼碳素工具鋼 碳素工具鋼是含碳量為碳素工具鋼是含碳量為0.7%1.3%的優(yōu)質(zhì)碳素的優(yōu)質(zhì)碳素鋼，常用鋼號有鋼，常用鋼號有T7A、T8A、T10A、T12A等。等。 特點(diǎn)：工藝性能良好，經(jīng)適當(dāng)熱處理，硬度可達(dá)特點(diǎn)：工藝性能良好，經(jīng)適當(dāng)熱處理，硬度可達(dá)HRC60HRC64，有較高的耐磨性，價(jià)格低廉。但，有較高的耐磨性，價(jià)格低廉。但熱硬性差，在熱硬性差，在200250時(shí)硬度開始降低，故允時(shí)硬度開始降低，故允許的切削速度較低許的切削速度較低(5m/min10m/min)。 應(yīng)用：用于制造手用刀具、低速及小進(jìn)給量的機(jī)應(yīng)用：用于制造

3、手用刀具、低速及小進(jìn)給量的機(jī)用刀具。用刀具。 是制造復(fù)雜、精密和成形是制造復(fù)雜、精密和成形刀具的基本材料。刀具的基本材料。、（1）普通高速鋼）普通高速鋼 特點(diǎn)：工藝性能好，具有較高的硬度、強(qiáng)度、耐特點(diǎn)：工藝性能好，具有較高的硬度、強(qiáng)度、耐磨性和韌性，用于制造各種刃形復(fù)雜的刀具。分為鎢磨性和韌性，用于制造各種刃形復(fù)雜的刀具。分為鎢系高速鋼和鎢鉬系高速鋼兩類。系高速鋼和鎢鉬系高速鋼兩類。 【1 1】鎢系高速鋼：鎢系高速鋼：典型牌號為典型牌號為W18Cr4V，含，含C量量大于大于1%，含，含W18%，Cr4%、V1%。綜合性能較好。綜合性能較好。 所謂刀具合理的幾何參數(shù)，是指在保證加工質(zhì)所謂刀具合理

4、的幾何參數(shù)，是指在保證加工質(zhì)量的前提下，能夠滿足刀具使用壽命長、較高生產(chǎn)量的前提下，能夠滿足刀具使用壽命長、較高生產(chǎn)率、較低加工成本的刀具幾何參數(shù)。率、較低加工成本的刀具幾何參數(shù)。 CIRP(國際生產(chǎn)工程研究學(xué)會國際生產(chǎn)工程研究學(xué)會)的一項(xiàng)研究報(bào)告指的一項(xiàng)研究報(bào)告指出：出：“由于刀具材料的改進(jìn)，刀具的允許切削速由于刀具材料的改進(jìn)，刀具的允許切削速度每隔十年幾乎提高一倍；由于刀具結(jié)構(gòu)和幾何度每隔十年幾乎提高一倍；由于刀具結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)的改進(jìn)，刀具使用壽命每隔十年幾乎提高二參數(shù)的改進(jìn)，刀具使用壽命每隔十年幾乎提高二倍倍”。這也說明了選擇刀具合理幾何參數(shù)的重要。這也說明了選擇刀具合理幾何參數(shù)的重要意

5、義。意義。從金屬切削的變形規(guī)律可知，前角是切削刀具從金屬切削的變形規(guī)律可知，前角是切削刀具上重要的幾何參數(shù)之一，它的大小直接影響切上重要的幾何參數(shù)之一，它的大小直接影響切削力、切削溫度和切削功率，影響刃區(qū)和刀頭削力、切削溫度和切削功率，影響刃區(qū)和刀頭的強(qiáng)度、容熱體積和導(dǎo)熱面積，從而影響刀具的強(qiáng)度、容熱體積和導(dǎo)熱面積，從而影響刀具使用壽命和切削加工生產(chǎn)率。使用壽命和切削加工生產(chǎn)率。 圖圖3-2 （1 1）粗加工、斷續(xù)切削、刀具材料強(qiáng)度韌性低而工件）粗加工、斷續(xù)切削、刀具材料強(qiáng)度韌性低而工件材料強(qiáng)度硬度高，選較小的前角；材料強(qiáng)度硬度高，選較小的前角；（2）工件材料塑韌性大、系統(tǒng)剛性差，易振動(dòng)或機(jī)床

6、工件材料塑韌性大、系統(tǒng)剛性差，易振動(dòng)或機(jī)床功率不足，選較大的前角；功率不足，選較大的前角；（3 3）成形刀具、自動(dòng)線刀具取小前角；）成形刀具、自動(dòng)線刀具取小前角； 表表3-13-1圖3-51后角的功用及其對切削過程的影響后角的功用及其對切削過程的影響2 2合理后角的選擇合理后角的選擇 圖3-12 刃傾角對切屑流向的影響u 圖圖3-13 刀具刃傾角對實(shí)際工作前角的影響刀具刃傾角對實(shí)際工作前角的影響3.3 刀具耐用度的合理選擇刀具耐用度的合理選擇3.3.1 最高生產(chǎn)率耐用度最高生產(chǎn)率耐用度以單位時(shí)間生產(chǎn)最以單位時(shí)間生產(chǎn)最多數(shù)量產(chǎn)品或加工多數(shù)量產(chǎn)品或加工單個(gè)產(chǎn)品所消耗的單個(gè)產(chǎn)品所消耗的時(shí)間最少來衡量

7、。時(shí)間最少來衡量。換刀時(shí)間系數(shù)，其中：）（ctctp1tmtmmT3.3.2 最低成本耐用度最低成本耐用度根據(jù)每件產(chǎn)品的根據(jù)每件產(chǎn)品的加工費(fèi)為最低的加工費(fèi)為最低的原則制定原則制定的全廠開支。單位時(shí)間內(nèi)磨刀成本，換刀時(shí)間系數(shù)，其中：）（MCtmMCtmmTttctctc1最高生產(chǎn)率耐用度比最低成本耐用度低，一般多最高生產(chǎn)率耐用度比最低成本耐用度低，一般多采用最低成本耐用度，只有當(dāng)生產(chǎn)任務(wù)緊迫或生采用最低成本耐用度，只有當(dāng)生產(chǎn)任務(wù)緊迫或生產(chǎn)中出現(xiàn)不平衡的薄弱環(huán)節(jié)時(shí)，才采用最高生產(chǎn)產(chǎn)中出現(xiàn)不平衡的薄弱環(huán)節(jié)時(shí)，才采用最高生產(chǎn)率耐用度。率耐用度。選擇刀具耐用度時(shí)應(yīng)該注意幾點(diǎn)：選擇刀具耐用度時(shí)應(yīng)該注意幾點(diǎn)

8、：制造刃磨方面：制造刃磨方面：刀具越簡單，刀具越簡單，T取小取小裝夾調(diào)整方面：裝夾調(diào)整方面：越復(fù)雜，越復(fù)雜，T取大取大大型工件：大型工件：T取大取大1.背吃刀量的選擇背吃刀量的選擇式中各系數(shù)和指數(shù)可查閱切削用量手冊。切削速度也式中各系數(shù)和指數(shù)可查閱切削用量手冊。切削速度也可由下頁表來選定，一般地，粗加工取小值，精加工可由下頁表來選定，一般地，粗加工取小值，精加工取大值。取大值。 總之，粗加工時(shí)，在保證一定刀具耐用總之，粗加工時(shí)，在保證一定刀具耐用度的前提下，按背吃刀量度的前提下，按背吃刀量-進(jìn)給量進(jìn)給量-切削速度切削速度順序選擇最佳值。精加工時(shí)，采用專門的順序選擇最佳值。精加工時(shí)，采用專門的精加工刀具，選用微小的進(jìn)給量和背吃刀精加工刀具