第一章金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)

1、第第1 1章章 金屬切削加工的金屬切削加工的基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)第一節(jié)第一節(jié) 金屬切削的基本知識(shí)金屬切削的基本知識(shí) 利用金屬切削刀具切除工件上多余的金屬，利用金屬切削刀具切除工件上多余的金屬，使工件的幾何形狀、尺寸精度及表面質(zhì)量都符使工件的幾何形狀、尺寸精度及表面質(zhì)量都符合預(yù)定要求，這樣的加工稱為金屬切削加工。合預(yù)定要求，這樣的加工稱為金屬切削加工。切削加工必須具備的基本條件：切削加工必須具備的基本條件： 切削運(yùn)動(dòng)切削運(yùn)動(dòng)(造型運(yùn)動(dòng)造型運(yùn)動(dòng))和刀具和刀具(幾何形態(tài)幾何形態(tài))。 一、切削運(yùn)動(dòng)與切削用量一、切削運(yùn)動(dòng)與切削用量切削運(yùn)動(dòng)切削運(yùn)動(dòng)可獲得較復(fù)雜的工件形狀?？色@得較小的表面粗糙度值。可獲得較高的

2、尺寸精度、表面幾何形狀精度和位置精度。因此，金屬切削加工常作為零件的最終加工方法。一、切削運(yùn)動(dòng)與切削用量一、切削運(yùn)動(dòng)與切削用量切削運(yùn)動(dòng)切削運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)一、切削運(yùn)動(dòng)與切削用量一、切削運(yùn)動(dòng)與切削用量切削運(yùn)動(dòng)切削運(yùn)動(dòng) 1. 1. 主運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)由機(jī)床或人力提供的刀具與由機(jī)床或人力提供的刀具與工件之間主要的相對(duì)運(yùn)動(dòng)工件之間主要的相對(duì)運(yùn)動(dòng), , 它使刀具切削刃及其鄰近的它使刀具切削刃及其鄰近的刀具表面切入工件材料，使刀具表面切入工件材料，使被切削層轉(zhuǎn)變?yōu)榍行急磺邢鲗愚D(zhuǎn)變?yōu)榍行? , 從而從而形成工件的新表面形成工件的新表面。在切削在切削運(yùn)動(dòng)中，主運(yùn)動(dòng)速度最高、運(yùn)動(dòng)中，主運(yùn)動(dòng)速度最高、耗

3、功最大，是切下切屑所必耗功最大，是切下切屑所必須的基本運(yùn)動(dòng)。須的基本運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)方向主運(yùn)動(dòng)方向切削刃上選定切削刃上選定點(diǎn)相對(duì)于工件點(diǎn)相對(duì)于工件的瞬時(shí)主運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)主運(yùn)動(dòng)方向。方向。切削速度切削速度vc切削刃上選定切削刃上選定點(diǎn)相對(duì)于工件點(diǎn)相對(duì)于工件的主運(yùn)動(dòng)的瞬的主運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度時(shí)速度。一、切削運(yùn)動(dòng)與切削用量一、切削運(yùn)動(dòng)與切削用量切削運(yùn)動(dòng)切削運(yùn)動(dòng) 不斷地把被切削層投不斷地把被切削層投入切削，以逐漸切削出整入切削，以逐漸切削出整個(gè)表面的運(yùn)動(dòng)。個(gè)表面的運(yùn)動(dòng)。 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可由刀具完進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可由刀具完成成(如車削如車削)，也可由工件完，也可由工件完成成(如銑削如銑削)，可以是間歇的，可以是間歇的（如刨削）（

4、如刨削）, 也可以是連續(xù)也可以是連續(xù)的（如車削）。的（如車削）。 2. 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向切削刃上選定切削刃上選定點(diǎn)相對(duì)于工件點(diǎn)相對(duì)于工件的瞬時(shí)進(jìn)給方的瞬時(shí)進(jìn)給方向向。進(jìn)給速度進(jìn)給速度vf 切削刃上選定切削刃上選定點(diǎn)相對(duì)于工件點(diǎn)相對(duì)于工件的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度。瞬時(shí)速度。v一、切削運(yùn)動(dòng)與切削用量一、切削運(yùn)動(dòng)與切削用量切削運(yùn)動(dòng)切削運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)合成的運(yùn)動(dòng)稱為合合成的運(yùn)動(dòng)稱為合成切削運(yùn)動(dòng)。成切削運(yùn)動(dòng)。 3.合成切削運(yùn)動(dòng)合成切削運(yùn)動(dòng)fcevvv一、切削運(yùn)動(dòng)與切削用量一、切削運(yùn)動(dòng)與切削用量切削運(yùn)動(dòng)切削運(yùn)動(dòng)各種切削加工的切削運(yùn)動(dòng)一、切削運(yùn)動(dòng)與切削用量

5、一、切削運(yùn)動(dòng)與切削用量切削運(yùn)動(dòng)切削運(yùn)動(dòng)一、切削運(yùn)動(dòng)與切削用量一、切削運(yùn)動(dòng)與切削用量切削運(yùn)動(dòng)切削運(yùn)動(dòng)切削刃相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)過(guò)程, 就是表面形成過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中, 切削刃相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)軌跡面就是工件上的加工表面和已加工表面。有兩個(gè)要素，一是切削刃, 二是切削運(yùn)動(dòng)。不同的切削運(yùn)動(dòng)的組合,即可形成各種工件表面。工件的表面工件的表面一、切削運(yùn)動(dòng)與切削用量一、切削運(yùn)動(dòng)與切削用量 車削加工是一種最常見的、典型的切削加工車削加工是一種最常見的、典型的切削加工方法。車削加工過(guò)程中工件上有三個(gè)不斷變化著方法。車削加工過(guò)程中工件上有三個(gè)不斷變化著的表面的表面（1）待加工表面）待加工表面（2）已加工表面）已加工表

6、面（3）過(guò)渡表面）過(guò)渡表面工件的表面工件的表面一、切削運(yùn)動(dòng)與切削用量一、切削運(yùn)動(dòng)與切削用量工件的表面工件的表面切削用量切削用量切削用量主要指控切削用量主要指控制切削過(guò)程的切削制切削過(guò)程的切削用量用量三要素三要素。切削速度、進(jìn)給量、切削速度、進(jìn)給量、背吃刀量。背吃刀量。1. 切削速度切削速度(vc ) 切削加工時(shí)切削加工時(shí),刀刃上刀刃上選定點(diǎn)相對(duì)于工件的主選定點(diǎn)相對(duì)于工件的主運(yùn)動(dòng)速度運(yùn)動(dòng)速度.。外圓車削的切削速度為外圓車削的切削速度為v vc c =dn/1000=dn/1000切削用量切削用量一、切削運(yùn)動(dòng)與切削用量一、切削運(yùn)動(dòng)與切削用量2. 進(jìn)給量進(jìn)給量(f)是指刀具在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上相對(duì)工件的

7、位移量。是指刀具在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上相對(duì)工件的位移量。 當(dāng)主運(yùn)動(dòng)是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，進(jìn)給量指工件或刀當(dāng)主運(yùn)動(dòng)是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，進(jìn)給量指工件或刀具每回轉(zhuǎn)一周，兩者沿進(jìn)給方向的相對(duì)位移量，具每回轉(zhuǎn)一周，兩者沿進(jìn)給方向的相對(duì)位移量，單位為單位為mm/rmm/r； 當(dāng)主運(yùn)動(dòng)是直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，進(jìn)給量指刀具或工當(dāng)主運(yùn)動(dòng)是直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，進(jìn)給量指刀具或工件每往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)一次，兩者沿進(jìn)給方向的相對(duì)件每往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)一次，兩者沿進(jìn)給方向的相對(duì)位移量，單位為位移量，單位為 mm/mm/雙行程。雙行程。一、切削運(yùn)動(dòng)與切削用量一、切削運(yùn)動(dòng)與切削用量切削用量切削用量車削時(shí)進(jìn)給速度車削時(shí)進(jìn)給速度v vf f可由下式計(jì)算可由下式計(jì)算 v vf f

8、= =f fn n銑削時(shí)進(jìn)給速度為銑削時(shí)進(jìn)給速度為 v vf f= =f fn=n=z zf fz zn n合成切削速度合成切削速度v ve e可表達(dá)為可表達(dá)為 v ve=e=v vc c+v+vf f一、切削運(yùn)動(dòng)與切削用量一、切削運(yùn)動(dòng)與切削用量切削用量切削用量3. 背吃刀量背吃刀量 a ap p在基面上垂直于在基面上垂直于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向測(cè)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向測(cè)量的切削層最大量的切削層最大尺寸尺寸, ,外圓車削外圓車削: : a ap p( (d dw w- -d dm m)/2 )/2 v vc c、f f、a ap p 構(gòu)成了普通外圓車削的切削用量三構(gòu)成了普通外圓車削的切削用量三要素。要素。一、切削

9、運(yùn)動(dòng)與切削用量一、切削運(yùn)動(dòng)與切削用量切削用量切削用量材料切除率，用材料切除率，用Q Qz z表示表示三要素的乘積作三要素的乘積作為衡量指標(biāo)，單為衡量指標(biāo)，單位為位為mmmm3 3/min/min， 一、切削運(yùn)動(dòng)與切削用量一、切削運(yùn)動(dòng)與切削用量切削用量切削用量切削層參數(shù)切削層參數(shù) 切削層是指在切削過(guò)程中，切削層是指在切削過(guò)程中，由刀具在切削部分的一個(gè)單一由刀具在切削部分的一個(gè)單一動(dòng)作（或指切削部分切過(guò)工件動(dòng)作（或指切削部分切過(guò)工件的一個(gè)單程，或指只產(chǎn)生一圈的一個(gè)單程，或指只產(chǎn)生一圈過(guò)渡表面的動(dòng)作）所切除的工過(guò)渡表面的動(dòng)作）所切除的工件材料層。件材料層。1. 切削層公稱厚度切削層公稱厚度h hD

10、D h hD Df fsinKsinKr r2. 切削層公稱寬度切削層公稱寬度b bD D平行于正在加工的表平行于正在加工的表面（過(guò)渡表面）度量面（過(guò)渡表面）度量的切削層參數(shù)。的切削層參數(shù)。b bD Da ap psinKsinKr r一、切削運(yùn)動(dòng)與切削用量一、切削運(yùn)動(dòng)與切削用量切削層參數(shù)切削層參數(shù)一、切削運(yùn)動(dòng)與切削用量一、切削運(yùn)動(dòng)與切削用量切削層參數(shù)切削層參數(shù)3.切削層公稱橫截面積切削層公稱橫截面積A AD D在切削層參數(shù)平面在切削層參數(shù)平面內(nèi)度量的橫截面積。內(nèi)度量的橫截面積。A AD Dh hD Db bD D= =a ap pf f一、切削運(yùn)動(dòng)與切削用量一、切削運(yùn)動(dòng)與切削用量切削層參數(shù)切

11、削層參數(shù)二、刀具角度二、刀具角度圖圖3-1 車刀切削部分的組成要素車刀切削部分的組成要素刀面前刀面后刀面副后刀面刀刃主切削刃副切削刃刀尖二、刀具角度二、刀具角度圖圖3-1 車刀切削部分的組成要素車刀切削部分的組成要素刀面前刀面后刀面副后刀面刀刃主切削刃副切削刃刀尖（1)1)前刀面前刀面A A 切屑沿其流過(guò)的刀具表面。切屑沿其流過(guò)的刀具表面。 刀刀 面面（2)2)主后刀面主后刀面A A 與工件過(guò)渡表面相對(duì)的刀具表面。與工件過(guò)渡表面相對(duì)的刀具表面。 （3)3)副后刀面副后刀面A A 與工件已切削加工的表面相對(duì)與工件已切削加工的表面相對(duì) 的刀具表面。的刀具表面。刀具切削部分的結(jié)構(gòu)要素刀具切削部分的結(jié)

12、構(gòu)要素二、刀具角度二、刀具角度（4 4）主切削刃）主切削刃S S 前刀面與主后刀面的交線，它完成主前刀面與主后刀面的交線，它完成主 要的切削工作，也稱為主刀刃。要的切削工作，也稱為主刀刃。（5 5）副切削刃）副切削刃S S 前刀面與副后刀面的交線，它配合主前刀面與副后刀面的交線，它配合主 切削刃完成切削工作，并最終形成已加切削刃完成切削工作，并最終形成已加 工表面，也稱為副刀刃。工表面，也稱為副刀刃。 刀尖 三個(gè)刀面在空間的交點(diǎn)，也可理解為主、副切削刃三個(gè)刀面在空間的交點(diǎn)，也可理解為主、副切削刃二條刀刃匯交的一小段切削刃。二條刀刃匯交的一小段切削刃。 在實(shí)際應(yīng)用中，為增加刀尖的強(qiáng)度與耐磨性，在

13、實(shí)際應(yīng)用中，為增加刀尖的強(qiáng)度與耐磨性，一般在刀尖處磨出直線或圓弧形的過(guò)渡刃。一般在刀尖處磨出直線或圓弧形的過(guò)渡刃。 刀 刃二、刀具角度二、刀具角度刀具切削部分的結(jié)構(gòu)要素刀具切削部分的結(jié)構(gòu)要素 刀具角度是為刀具設(shè)計(jì)、制造、刃磨和測(cè)量時(shí)所刀具角度是為刀具設(shè)計(jì)、制造、刃磨和測(cè)量時(shí)所使用的幾何參數(shù)，它們是確定刀具切削部分幾何形使用的幾何參數(shù)，它們是確定刀具切削部分幾何形狀（各表面空間位置）的重要參數(shù)。狀（各表面空間位置）的重要參數(shù)。 用于定義和規(guī)定刀具角度的各基準(zhǔn)坐標(biāo)面稱為參用于定義和規(guī)定刀具角度的各基準(zhǔn)坐標(biāo)面稱為參考系考系; 參考系可分為參考系可分為刀具靜止參考系刀具靜止參考系和和刀具工作參考系刀具

14、工作參考系兩類。兩類。 定義刀具角度的參考系定義刀具角度的參考系二、刀具角度二、刀具角度在設(shè)計(jì)、制造、刃磨和測(cè)量時(shí)，用于定義刀具幾何在設(shè)計(jì)、制造、刃磨和測(cè)量時(shí)，用于定義刀具幾何參數(shù)的參考系稱為刀具靜止參考系或標(biāo)注角度參考系。參數(shù)的參考系稱為刀具靜止參考系或標(biāo)注角度參考系。在該參考系中定義的角度稱為刀具的標(biāo)注角度。在該參考系中定義的角度稱為刀具的標(biāo)注角度。標(biāo)注角度參考系的兩個(gè)假定：標(biāo)注角度參考系的兩個(gè)假定：假定假定運(yùn)動(dòng)條運(yùn)動(dòng)條件：件：給給出刀具假定主出刀具假定主運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)和假定和假定進(jìn)給運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方方向，而不考向，而不考慮進(jìn)給運(yùn)動(dòng)慮進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的大小。的大小。假定安裝假定安裝條條件：刀具安裝基準(zhǔn)面垂

15、直于主件：刀具安裝基準(zhǔn)面垂直于主運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)方向，刀方向，刀柄的中心柄的中心線與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)線與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向垂直，刀尖方向垂直，刀尖與與工件中心工件中心軸線軸線等等高。高。靜止參考系中最常用的刀具標(biāo)注角度參考系是正交平靜止參考系中最常用的刀具標(biāo)注角度參考系是正交平面參考系面參考系, ,其它參考系有法平面參考系、假定工作平其它參考系有法平面參考系、假定工作平面參考系等。面參考系等。 刀具靜止參考系刀具靜止參考系二、刀具角度二、刀具角度通過(guò)主切削刃上選定通過(guò)主切削刃上選定點(diǎn)垂直于主運(yùn)動(dòng)方向點(diǎn)垂直于主運(yùn)動(dòng)方向的平面的平面”正交平面參考系正交平面參考系由以下三個(gè)在空間由以下三個(gè)在空間相互垂直的參考平相互垂直的

16、參考平面構(gòu)成。面構(gòu)成。基面基面正交平面參考系正交平面參考系“通過(guò)主切削刃上選通過(guò)主切削刃上選定點(diǎn)，與切削刃相切定點(diǎn)，與切削刃相切并垂直于基面的平并垂直于基面的平面面”。切削平面切削平面正交平面參考系正交平面參考系 “通過(guò)主切削刃通過(guò)主切削刃上選定點(diǎn)，并上選定點(diǎn)，并同時(shí)垂直于基同時(shí)垂直于基面和切削平面面和切削平面的平面的平面”。正交平面正交平面基面中測(cè)量的刀具角度基面中測(cè)量的刀具角度主偏主偏r 主切削刃在基面上的投影與進(jìn)給主切削刃在基面上的投影與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)速度運(yùn)動(dòng)速度vf 方向之間的夾角。方向之間的夾角。副偏角副偏角r 副切削刃在基面上的投影與進(jìn)給副切削刃在基面上的投影與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)速度運(yùn)動(dòng)速度vf反

17、方向之間的夾角反方向之間的夾角。刀尖角刀尖角r 主、副切削刃在基面上的投影之主、副切削刃在基面上的投影之間的夾角，它是派生角度。間的夾角，它是派生角度。r=180-(r r)r是標(biāo)注角度是否正確的驗(yàn)證公式之一。是標(biāo)注角度是否正確的驗(yàn)證公式之一。刀具標(biāo)注角度刀具標(biāo)注角度二、刀具角度二、刀具角度切削平面中測(cè)量的刀具角度切削平面中測(cè)量的刀具角度1）刃傾角）刃傾角 主切削刃與基面之間的夾角。主切削刃與基面之間的夾角。它在切削平面內(nèi)標(biāo)注或測(cè)量，但有正負(fù)之分。它在切削平面內(nèi)標(biāo)注或測(cè)量，但有正負(fù)之分。當(dāng)主切削刃與基面平行時(shí)當(dāng)主切削刃與基面平行時(shí)s=0；當(dāng)?shù)都恻c(diǎn)相對(duì)基面處于主切削刃上的最高點(diǎn)時(shí)當(dāng)?shù)都恻c(diǎn)相對(duì)基面

18、處于主切削刃上的最高點(diǎn)時(shí)s 0；反之反之s 0。 二、刀具角度二、刀具角度正交平面中測(cè)量的刀具角度正交平面中測(cè)量的刀具角度1)前角前角O O 前面與基面之間的夾角。前面與基面之間的夾角。2)后角后角o o 后面與切削平面之間的夾角。后面與切削平面之間的夾角。3)楔角楔角o o 前面與后面之間的夾角，它是個(gè)派生角。前面與后面之間的夾角，它是個(gè)派生角。 它與前角、后角有如下的關(guān)系：它與前角、后角有如下的關(guān)系：o o9090(O Oo o) )o o也是判斷標(biāo)注是否正確的驗(yàn)證式之一。也是判斷標(biāo)注是否正確的驗(yàn)證式之一。說(shuō)明：以上標(biāo)注角度是在刀尖與工件回轉(zhuǎn)軸線等高、刀桿縱向軸線垂直于進(jìn)給方向，以及不考慮

19、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的影響等條件下確定的。二、刀具角度二、刀具角度2. 2. 刀具的靜態(tài)角度刀具的靜態(tài)角度副后角副后角a ao ：副后角副后角a ao 是在副正交平面是在副正交平面Po上上測(cè)量的副后面測(cè)量的副后面Aa a與副切削平面與副切削平面Ps 之間的夾之間的夾角。角。 圖圖26 車刀在正交平面參考系車刀在正交平面參考系中的主要標(biāo)注角度中的主要標(biāo)注角度法平面法平面Pn:“通過(guò)主切削刃上選定點(diǎn)，并垂通過(guò)主切削刃上選定點(diǎn)，并垂直于切削刃的平面直于切削刃的平面”。刀具的工作角度刀具的工作角度刀具在工作參考系刀具在工作參考系中確定的角度稱為中確定的角度稱為刀具工作角度。刀具工作角度。 研究刀具工作研究刀具工作

20、角度的變化趨勢(shì)，角度的變化趨勢(shì)，對(duì)刀具的設(shè)計(jì)、改對(duì)刀具的設(shè)計(jì)、改進(jìn)、革新有重要的進(jìn)、革新有重要的指導(dǎo)意義。指導(dǎo)意義。刀具工作參考系的建立刀具工作參考系的建立 與靜態(tài)系統(tǒng)中正交平面參考系建立的定義和程序相與靜態(tài)系統(tǒng)中正交平面參考系建立的定義和程序相似，不同點(diǎn)就在于它以合成切削運(yùn)動(dòng)似，不同點(diǎn)就在于它以合成切削運(yùn)動(dòng)e e或刀具安裝位或刀具安裝位置條件來(lái)確定工作參考系的基面置條件來(lái)確定工作參考系的基面p prere。 由于工作基面的變化，將帶來(lái)工作切削平面由于工作基面的變化，將帶來(lái)工作切削平面p psese的的變化，從而導(dǎo)致工作前角變化，從而導(dǎo)致工作前角oeoe、工作后角工作后角oeoe 的變化。的變

21、化。刀具的工作角度刀具的工作角度二、刀具角度二、刀具角度工作基面工作基面pre 通過(guò)切削刃上的考通過(guò)切削刃上的考查點(diǎn)，垂直于合成查點(diǎn)，垂直于合成切削運(yùn)動(dòng)速度方向切削運(yùn)動(dòng)速度方向的平面。的平面。工作切削平面工作切削平面pse通過(guò)切削刃上的通過(guò)切削刃上的考查點(diǎn)，與切削考查點(diǎn)，與切削刃相切且垂直于刃相切且垂直于工作基面的平面工作基面的平面。工作正交平面工作正交平面poe通過(guò)切削刃上的考查點(diǎn)，通過(guò)切削刃上的考查點(diǎn)，同時(shí)垂直于工作基面、同時(shí)垂直于工作基面、工作切削平面的平面。工作切削平面的平面。刀具工作參考系刀具工作參考系二、刀具角度二、刀具角度刀具工作角度的分析刀具工作角度的分析 在工作正交平面參考系

22、中，一般考核刀具在工作正交平面參考系中，一般考核刀具工作角度工作角度(oe 、oe 、re、re、oe 、se)的的變化，對(duì)刀具角度設(shè)計(jì)補(bǔ)償量以及對(duì)切削加工過(guò)變化，對(duì)刀具角度設(shè)計(jì)補(bǔ)償量以及對(duì)切削加工過(guò)程的影響情況。程的影響情況。 在車削在車削(切斷、車螺紋、車絲杠切斷、車螺紋、車絲杠)、鏜孔、銑、鏜孔、銑削等加工中，通常因刀具工作角度的變化，對(duì)工削等加工中，通常因刀具工作角度的變化，對(duì)工件已加工表面質(zhì)量或切削性能造成不利影響。件已加工表面質(zhì)量或切削性能造成不利影響。二、刀具角度二、刀具角度1 1）橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)對(duì)工作前、后角的影響）橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)對(duì)工作前、后角的影響1 1、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)對(duì)工作前、后角的

23、影響進(jìn)給運(yùn)動(dòng)對(duì)工作前、后角的影響dfndnfvvtgcfooeoe a aa a 02 2）軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)對(duì)工作前、后角的影響）軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)對(duì)工作前、后角的影響 橫向進(jìn)給車外圓時(shí)，合成切削運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的加工軌跡橫向進(jìn)給車外圓時(shí)，合成切削運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的加工軌跡是阿基米德螺旋線，從而使工作前角是阿基米德螺旋線，從而使工作前角oeoe增大、工作后增大、工作后角角oeoe 減小。減小。二、刀具角度二、刀具角度 圖圖28 軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)對(duì)工作角度的影響軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)對(duì)工作角度的影響wffffefffedftgaarfooeoektgsintan0aav用刃傾角用刃傾角s=0車刀車削外圓時(shí)，由于車刀的刀尖高車刀車削外圓

24、時(shí)，由于車刀的刀尖高于工件中心，使其基面和切削平面的位置發(fā)生變化，于工件中心，使其基面和切削平面的位置發(fā)生變化，工工作前角作前角oe增大增大，而，而工作后角工作后角oe減小減小。v若切削刃低于工件中心，則工作角度的變化若切削刃低于工件中心，則工作角度的變化情況正情況正好相反。好相反。v加工內(nèi)表面時(shí)，情況與加工外表面相反。加工內(nèi)表面時(shí)，情況與加工外表面相反。2 2、刀具安裝位置對(duì)刀具工作角度的影響、刀具安裝位置對(duì)刀具工作角度的影響1)1)刀尖安裝高低對(duì)刀具工作角度的影響刀尖安裝高低對(duì)刀具工作角度的影響二、刀具角度二、刀具角度nDhppppepppe2sinaav當(dāng)?shù)稐U中心線與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向不垂直且

25、逆時(shí)當(dāng)?shù)稐U中心線與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向不垂直且逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)針轉(zhuǎn)動(dòng)G G角時(shí)，工作主偏角將增大，工作副偏角角時(shí)，工作主偏角將增大，工作副偏角將減小。將減小。2 2）刀桿安裝偏斜對(duì)工作主、副偏角的影響）刀桿安裝偏斜對(duì)工作主、副偏角的影響二、刀具角度二、刀具角度圖圖210 車刀安裝偏斜對(duì)工作車刀安裝偏斜對(duì)工作主偏角、副偏角的影響主偏角、副偏角的影響GkkGkkrrerre三、刀具材料三、刀具材料 金屬切削過(guò)程除了要求刀具具有適當(dāng)?shù)膸缀螀?shù)外金屬切削過(guò)程除了要求刀具具有適當(dāng)?shù)膸缀螀?shù)外，還要求刀具材料對(duì)工件要有良好的切削性能。，還要求刀具材料對(duì)工件要有良好的切削性能。 刀具切削性能的優(yōu)劣，不僅取決于刀具切削部分

26、的刀具切削性能的優(yōu)劣，不僅取決于刀具切削部分的幾何參數(shù)，還取決于刀具切削部分所選配的刀具材料。幾何參數(shù)，還取決于刀具切削部分所選配的刀具材料。 金屬切削過(guò)程中的加工質(zhì)量、加工效率、加金屬切削過(guò)程中的加工質(zhì)量、加工效率、加工成本，在很大程度上取決于刀具材料的合理選工成本，在很大程度上取決于刀具材料的合理選擇。因此，擇。因此，材料材料、結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)和和幾何形狀幾何形狀是構(gòu)成刀具切是構(gòu)成刀具切削性能評(píng)估的削性能評(píng)估的三要素三要素。1. 刀具材料應(yīng)具備的性能刀具材料應(yīng)具備的性能（1 1）高的硬度和耐磨性）高的硬度和耐磨性（2 2）足夠的強(qiáng)度和韌性）足夠的強(qiáng)度和韌性（3 3）高的耐熱性與化學(xué)穩(wěn)定性）高的耐熱

27、性與化學(xué)穩(wěn)定性（4 4）良好的）良好的導(dǎo)熱性和耐熱沖擊性能導(dǎo)熱性和耐熱沖擊性能（5 5）有鍛造、焊接、熱處理、磨削加工等良好的工藝性有鍛造、焊接、熱處理、磨削加工等良好的工藝性（6 6）經(jīng)濟(jì)性）經(jīng)濟(jì)性三、三、刀具材料刀具材料三、刀具材料三、刀具材料常用的刀具材料有：常用的刀具材料有：碳素工具鋼碳素工具鋼 切削金屬的性能較差，切削刃鋒利，切削金屬的性能較差，切削刃鋒利，合金工具鋼合金工具鋼 可加工木材、橡膠、塑料；手工工具。可加工木材、橡膠、塑料；手工工具。高速鋼高速鋼 生產(chǎn)中用的最多、生產(chǎn)中用的最多、硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金 最廣。最廣。 陶瓷陶瓷 強(qiáng)度低、脆性大，成本高，強(qiáng)度低、脆性大，成本高，金剛

28、石金剛石 僅用于某些有限的場(chǎng)合。僅用于某些有限的場(chǎng)合。立方氮化硼立方氮化硼 三、刀具材料三、刀具材料高速鋼是一種加入較多鎢、鉬、鉻、釩等高速鋼是一種加入較多鎢、鉬、鉻、釩等合金元素的合金元素的高合金鋼高合金鋼。具有一定的硬度具有一定的硬度（63 63 HRC HRC 70 HRC70 HRC）和耐磨性，有較高和耐磨性，有較高的耐熱性，在切削溫度高達(dá)的耐熱性，在切削溫度高達(dá)500500600600時(shí)尚能切削。時(shí)尚能切削。 2.2.高速鋼高速鋼 高速鋼是強(qiáng)度和韌性最好的高速鋼是強(qiáng)度和韌性最好的刀具材料，適于加工從有色金刀具材料，適于加工從有色金屬到高溫合金的范圍廣泛的金屬到高溫合金的范圍廣泛的金屬

29、材料。屬材料。 三、刀具材料三、刀具材料2.2.高速鋼高速鋼 高速鋼的冷加工工藝性特別高速鋼的冷加工工藝性特別好，在熱處理前，高速鋼可以象好，在熱處理前，高速鋼可以象一般中碳鋼一樣的進(jìn)行各種加工；一般中碳鋼一樣的進(jìn)行各種加工；熱處理后，高速鋼刀具可以磨出熱處理后，高速鋼刀具可以磨出鋒利的切削刃。鋒利的切削刃。 三、刀具材料三、刀具材料2.2.高速鋼高速鋼 正是由于高速鋼具有足夠的強(qiáng)度、硬正是由于高速鋼具有足夠的強(qiáng)度、硬度、耐熱性和耐磨性，具有特別好的冷度、耐熱性和耐磨性，具有特別好的冷加工工藝性、磨削加工工藝性和較好的加工工藝性、磨削加工工藝性和較好的熱加工工藝性，所以，熱加工工藝性，所以，在

30、鉆頭、絲錐、在鉆頭、絲錐、拉刀、齒輪刀具、成形刀具等復(fù)雜刀具拉刀、齒輪刀具、成形刀具等復(fù)雜刀具制造中，高速鋼仍占主導(dǎo)地位。制造中，高速鋼仍占主導(dǎo)地位。三、刀具材料三、刀具材料2.2.高速鋼高速鋼按用途可分為：按用途可分為：通用高速鋼通用高速鋼和和高性能高高性能高速鋼。速鋼。按制造工藝可分為按制造工藝可分為: : 熔煉高速鋼熔煉高速鋼、粉末粉末冶金高速鋼冶金高速鋼和和表面涂層高速鋼。表面涂層高速鋼。按基本化學(xué)成份可分為按基本化學(xué)成份可分為: : 鎢系鎢系和和鉬系鉬系。 高速鋼的分類高速鋼的分類 三、三、刀具材料刀具材料2.2.高速鋼高速鋼v普通高速鋼普通高速鋼 一般分為一般分為鎢系鎢系和和鉬系鉬

31、系 典型牌號(hào)典型牌號(hào)W18Cr4V 和和W6Mo5Cr4V2v高性能高速鋼高性能高速鋼 高性能高速鋼是指在通用型高高性能高速鋼是指在通用型高速鋼中增加碳、釩、鈷或鋁等合金元素，使其常速鋼中增加碳、釩、鈷或鋁等合金元素，使其常溫硬度可達(dá)溫硬度可達(dá)6770HRC，耐磨性與熱穩(wěn)定性進(jìn)一耐磨性與熱穩(wěn)定性進(jìn)一步提高?？梢杂糜诩庸げ讳P鋼、高溫合金、耐熱步提高?？梢杂糜诩庸げ讳P鋼、高溫合金、耐熱鋼和高強(qiáng)度鋼等難加工材料。典型牌號(hào)有鋼和高強(qiáng)度鋼等難加工材料。典型牌號(hào)有M42、5O1。常用高速鋼的牌號(hào)與性能常用高速鋼的牌號(hào)與性能(P19表表1-1)三、三、刀具材料刀具材料v粉末冶金高速鋼粉末冶金高速鋼 粉末冶金

32、高速鋼是用高壓氬粉末冶金高速鋼是用高壓氬氣或純氮?dú)忪F化熔融的高速鋼鋼水而得到細(xì)小的氣或純氮?dú)忪F化熔融的高速鋼鋼水而得到細(xì)小的高速鋼粉末，然后再熱壓鍛軋制成。適用于制造高速鋼粉末，然后再熱壓鍛軋制成。適用于制造精密刀具、大尺寸精密刀具、大尺寸(滾刀、插齒刀滾刀、插齒刀)刀具、復(fù)雜成形刀具、復(fù)雜成形刀具、拉刀等。刀具、拉刀等。三、三、刀具材料刀具材料2.2.高速鋼高速鋼 硬質(zhì)合金是由高硬度的難熔金屬碳化硬質(zhì)合金是由高硬度的難熔金屬碳化物（如物（如WCWC、TiCTiC、TaCTaC、NbCNbC等）和金屬粘結(jié)等）和金屬粘結(jié)劑（如劑（如CoCo、NiNi等）用粉末冶金方法制成的等）用粉末冶金方法制成

33、的一種刀具材料。一種刀具材料。 3.3.硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金三、三、刀具材料刀具材料 硬質(zhì)合金的硬度、耐磨性、耐熱性都很硬質(zhì)合金的硬度、耐磨性、耐熱性都很高。高。 常用硬質(zhì)合金的硬度為常用硬質(zhì)合金的硬度為89 89 HRA HRA 93 93 HRAHRA，比高速鋼（比高速鋼（83 83 HRA HRA 86.6 HRA86.6 HRA）高高得多，在得多，在80080010001000時(shí)還能切削，所以時(shí)還能切削，所以硬質(zhì)合金的耐熱性能比高速鋼好。硬質(zhì)合金的耐熱性能比高速鋼好。 三、三、刀具材料刀具材料3.3.硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金 在刀具壽命相同的條件下，硬質(zhì)合金的在刀具壽命相同的條件下，硬質(zhì)合金的切削

34、速度比高速鋼的可提高切削速度比高速鋼的可提高2 21010倍，可達(dá)倍，可達(dá)100100 m m / / minmin以上。以上。三、三、刀具材料刀具材料3.3.硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金 但硬質(zhì)合金的強(qiáng)度和韌性比高速鋼差得但硬質(zhì)合金的強(qiáng)度和韌性比高速鋼差得多，使用時(shí)要注意，硬質(zhì)合金刀具不能承多，使用時(shí)要注意，硬質(zhì)合金刀具不能承受大的振動(dòng)和沖擊，也不能承受大的熱沖受大的振動(dòng)和沖擊，也不能承受大的熱沖擊。擊。 三、三、刀具材料刀具材料3.3.硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金 硬質(zhì)合金的冷加工性和熱加工性都很差硬質(zhì)合金的冷加工性和熱加工性都很差 。 硬質(zhì)合金由于具有高硬度、高耐熱性和高硬質(zhì)合金由于具有高硬度、高耐熱性和高耐磨

35、性，加工性能優(yōu)良，而且耐磨性，加工性能優(yōu)良，而且生產(chǎn)成本較低，生產(chǎn)成本較低，所以，使用極其廣泛。所以，使用極其廣泛。主要用于制造如車刀、主要用于制造如車刀、刨刀、銑刀、深孔鉆、鉸刀等簡(jiǎn)單刀具。刨刀、銑刀、深孔鉆、鉸刀等簡(jiǎn)單刀具。 三、三、刀具材料刀具材料3.3.硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金分類硬質(zhì)合金分類(1) 鎢鈷類硬質(zhì)合金：鎢鈷類硬質(zhì)合金： 鎢鈷類硬質(zhì)合金的國(guó)標(biāo)代號(hào)是鎢鈷類硬質(zhì)合金的國(guó)標(biāo)代號(hào)是YG，相當(dāng)于相當(dāng)于ISO標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)的K類。類。Wc+Co） YG類具有較高的抗彎強(qiáng)度和韌性，所以類具有較高的抗彎強(qiáng)度和韌性，所以適用于適用于加工鑄鐵加工鑄鐵，也適用于加工有色金屬和非金屬材，也適用于加工有

36、色金屬和非金屬材料。此外，料。此外，YG類硬質(zhì)合金還適用于加工鈦合金類硬質(zhì)合金還適用于加工鈦合金和不銹鋼。和不銹鋼。三、三、刀具材料刀具材料3.3.硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金（2 2）鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金：）鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金： 鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金的代號(hào)為鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金的代號(hào)為YT，相當(dāng)于相當(dāng)于ISO標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)的P類。類。 （WCTiC+Co） YT類硬質(zhì)合金適用于類硬質(zhì)合金適用于在中高切削速度下加工鋼在中高切削速度下加工鋼料。料。三、三、刀具材料刀具材料3.3.硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金(3)(3)鎢鈦鉭（鈮）鈷類硬質(zhì)合金：鎢鈦鉭（鈮）鈷類硬質(zhì)合金： 鎢鈦鉭（鈮）鈷類硬質(zhì)合金的代號(hào)為鎢鈦鉭（鈮）鈷類硬質(zhì)合金的代號(hào)為Y

37、W，相當(dāng)相當(dāng)于于ISO標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)的M類。類。 （WCTiC+TaC(NbC)+Co） YW類硬質(zhì)合金兼有類硬質(zhì)合金兼有YG類和類和YT類的優(yōu)點(diǎn)，具有硬類的優(yōu)點(diǎn)，具有硬度高、耐熱性好和強(qiáng)度高、韌性好的特點(diǎn)，既可加度高、耐熱性好和強(qiáng)度高、韌性好的特點(diǎn)，既可加工鋼材工鋼材，也可加工鑄鐵和有色金屬，故被稱為通用也可加工鑄鐵和有色金屬，故被稱為通用硬質(zhì)合金。硬質(zhì)合金。三、三、刀具材料刀具材料3.3.硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金(3)(3)鎢鈦鉭（鈮）鈷類硬質(zhì)合金：鎢鈦鉭（鈮）鈷類硬質(zhì)合金： YW類硬質(zhì)合金主要用于耐熱鋼、高錳鋼、不銹類硬質(zhì)合金主要用于耐熱鋼、高錳鋼、不銹鋼等難加工材料。鋼等難加工材料。YW1適用于精

38、加工，適用于精加工，YW2 適用適用于粗加工。于粗加工。YW類硬質(zhì)合金成本高，使用受限。類硬質(zhì)合金成本高，使用受限。三、三、刀具材料刀具材料3.3.硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金4、其它刀具材料其它刀具材料以氧化鋁或以氮化硅為基體再以氧化鋁或以氮化硅為基體再添加少量金屬，在高溫下燒結(jié)而添加少量金屬，在高溫下燒結(jié)而成的一種刀具材料。成的一種刀具材料。其優(yōu)點(diǎn)是硬度高，耐磨性、耐其優(yōu)點(diǎn)是硬度高，耐磨性、耐高溫性能好，有良好的化學(xué)穩(wěn)定高溫性能好，有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和抗氧化性，與金屬的親合力性和抗氧化性，與金屬的親合力小、抗粘結(jié)和抗擴(kuò)散能力強(qiáng)；小、抗粘結(jié)和抗擴(kuò)散能力強(qiáng)；其缺點(diǎn)是脆性大、抗彎強(qiáng)度低，其缺點(diǎn)是脆性大、抗彎

39、強(qiáng)度低，沖擊韌性差，易崩刃，所以使用沖擊韌性差，易崩刃，所以使用范圍受到限制；范圍受到限制；可用于鋼、鑄鐵類零件的車削、可用于鋼、鑄鐵類零件的車削、銑削加工。銑削加工。1）陶瓷刀具材料）陶瓷刀具材料 三、三、刀具材料刀具材料2）金剛石刀具材料）金剛石刀具材料 碳的同素異形體，在高溫、高壓下碳的同素異形體，在高溫、高壓下由石墨轉(zhuǎn)化而成，是目前人工制造出由石墨轉(zhuǎn)化而成，是目前人工制造出的最堅(jiān)硬物質(zhì)。的最堅(jiān)硬物質(zhì)。由于硬度極高由于硬度極高，耐磨性好，切削刃耐磨性好，切削刃口鋒利，刃部表面摩擦系數(shù)較小，不口鋒利，刃部表面摩擦系數(shù)較小，不易產(chǎn)生粘結(jié)或積屑瘤，可用于加工硬易產(chǎn)生粘結(jié)或積屑瘤，可用于加工硬質(zhì)合金、陶瓷等硬度達(dá)質(zhì)合金、陶瓷等硬度達(dá)6570HRC的的材料。材料。也可用于加工高硬度的非金屬材料，也可用于加工高硬度的非金屬材料，如石材、壓縮木材、玻璃等，還可加如石材、壓縮木材、玻璃等，還可加工有色金屬，如鋁硅合金材料以及復(fù)工有色金屬，如鋁硅合金材料以及復(fù)合難加工材料的精加工或超精加工。合難加工材料的精加工或超精加工。缺點(diǎn)是熱穩(wěn)定性差，強(qiáng)度低、脆缺點(diǎn)是熱穩(wěn)定性差，強(qiáng)度低、脆性大，