機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)電子教案

1、MMT1切屑的形成過程切削力及其影響因素切削熱與切削溫度積屑瘤、殘余應(yīng)力和加工硬化刀具磨損與刀具壽命切削用量的選擇高速加工技術(shù)MMT2MMT3沒有副刃參加切削，且s = 0圖3-1 直角、斜角自由切削與不自由切削a）直角切削）直角切削b）斜角切削）斜角切削c）不自由切削）不自由切削MMT4 FABOM45a）正擠壓）正擠壓FABOM45b）偏擠壓）偏擠壓OMFc）切削）切削圖3-2 金屬擠壓與切削比較MMT5圖3-3 切屑根部金相照片M刀具切屑OA終滑移線始滑移線：=s剪切角MMT6圖3-4 切削變形實(shí)驗(yàn)設(shè)備與錄像裝置MMT7 第變形區(qū)：即剪切變形區(qū)，金屬剪切滑移，成為切屑。金屬切削過程的塑性

2、變形主要集中于此區(qū)域。圖3-5 切削部位三個(gè)變形區(qū)第變形區(qū)：已加工面受到后刀面擠壓與摩擦，產(chǎn)生變形。此區(qū)變形是造成已加工面加工硬化和殘余應(yīng)力的主要原因。第變形區(qū)：靠近前刀面處切屑排出時(shí)受前刀面擠壓與摩擦。此變形區(qū)的變形是造成前刀面磨損和產(chǎn)生積屑瘤的主要原因。MMT8形成條件影響名稱簡(jiǎn)圖形態(tài)變形帶狀，底面光滑，背面呈毛茸狀節(jié)狀，底面光滑有裂紋，背面呈鋸齒狀粒狀不規(guī)則塊狀顆粒剪切滑移尚未達(dá)到斷裂程度局部剪切應(yīng)力達(dá)到斷裂強(qiáng)度剪切應(yīng)力完全達(dá)到斷裂強(qiáng)度未經(jīng)塑性變形即被擠裂加工塑性材料，切削速度較高，進(jìn)給量較小， 刀具前角較大加工塑性材料，切削速度較低，進(jìn)給量較大， 刀具前角較小工件材料硬度較高，韌性較低

3、，切削速度較低加工硬脆材料， 刀具前角較小切削過程平穩(wěn)，表面粗糙度小， 妨礙切削工作，應(yīng)設(shè)法斷屑切削過程欠平穩(wěn)，表面粗糙度欠佳切削力波動(dòng)較大，切削過程不平穩(wěn)，表面粗糙度不佳切削力波動(dòng)大，有沖擊，表面粗糙度惡劣，易崩刀帶狀切屑擠裂切屑單元切屑崩碎切屑表3-1 切屑類型及形成條件MMT9帶狀切屑Real擠裂切屑Real單元切屑Real崩碎切屑Real圖3-6 切屑形態(tài)照片MMT10v 為使切削過程正常進(jìn)行和保證已加工表面質(zhì)量，應(yīng)使切屑卷曲和折斷。v 切屑的卷曲是切屑基本變形或經(jīng)過卷屑槽使之產(chǎn)生附加變形的結(jié)果（圖3-7）圖3-7 切屑的卷曲圖3-8 斷屑的產(chǎn)生v斷屑是對(duì)已變形的切屑再附加一次變形（常

4、需有斷屑裝置，圖3-8） MMT11切削層經(jīng)塑性變形后，厚度增加，長(zhǎng)度縮小，寬度基本不變。可用其表示切削層變的變形程度。LchhDhchLD圖3-9 切屑與切削層尺寸厚度變形系數(shù) （3-1） Dchhhh長(zhǎng)度變形系數(shù)chDLLL （3-2） MMT12ysOM0圖3-10 相對(duì)滑移系數(shù))cos(sincos00yS （3-3） MMT13粘結(jié)區(qū)：高溫高壓使切屑底層軟化，粘嵌在前刀面高低不平的凹坑中，形成長(zhǎng)度為lfi的粘接區(qū)。切屑的粘接層與上層金屬之間產(chǎn)生相對(duì)滑移，其間的摩擦屬于內(nèi)摩擦。 圖3-11 切屑與前刀面的摩擦 在高溫高壓作用下，切屑底層與前刀面發(fā)生沾接，切屑與前刀面之間既有外摩擦，也有

5、內(nèi)摩擦?；瑒?dòng)區(qū)：切屑在脫離前刀面之前，與前刀面只在一些突出點(diǎn)接觸，切屑與前刀面之間的摩擦屬于外摩擦。lfolfiMMT14n切削刃存在刃口圓弧，導(dǎo)致擠壓和摩擦，產(chǎn)生第變形區(qū)。A點(diǎn)以上部分沿前刀面流出，形成切屑；A點(diǎn)以下部分受擠壓和摩擦留在加工表面上，并有彈性恢復(fù)。hDhDhACFE圖3-12 已加工表面變形A點(diǎn)前方正應(yīng)力最大，剪應(yīng)力為 0。 A點(diǎn)兩側(cè)正應(yīng)力逐漸減小，剪應(yīng)力逐漸增大，繼而減小。MMT15 GGC （3-4）式中 G 裂紋擴(kuò)展單位長(zhǎng)度時(shí)釋放的能量（應(yīng)變能 釋放率）； GC 裂紋擴(kuò)展單位長(zhǎng)度時(shí)所需的能量（裂紋擴(kuò) 展阻力）。K1K1C （3-5）式中 K1 應(yīng)力強(qiáng)度因 子； K1C K

6、1臨界值。對(duì)于型（張開型）裂紋，在平面應(yīng)變條件下，脆性斷裂條件為：MMT16 大規(guī)模擠裂與小規(guī)模擠裂交替進(jìn)行（圖3-13）a）b）c）d）e）圖3-13 硬脆材料切削過程a）大規(guī)模擠裂（大塊破碎切除）b）空切c）小規(guī)模擠裂（小塊破碎切除）d）小規(guī)模擠裂（次小塊破碎切除）e）重復(fù)大規(guī)模擠裂（大塊破碎切除）flashflashMMT17 磨粒切削刃幾何形狀不確定（通常刃口前角為60 85） 磨粒及切削刃隨機(jī)分布 磨削厚度?。◣譵），磨削速度高，磨削點(diǎn)瞬時(shí)溫度高（達(dá)1000以上）MMT18 彈性變形：磨粒在工件表面滑擦而過，不能切入工件塑性變形：磨粒切入工件，材料向兩邊隆起，工件表面出現(xiàn)刻痕(犁溝)

7、，但無磨屑產(chǎn)生切削：磨削深度、磨削點(diǎn)溫度和應(yīng)力達(dá)到一定數(shù)值，形成磨屑，沿磨粒前刀面流出 具體到每個(gè)磨粒，不一定三個(gè)階段均有 圖3-14 磨屑形成過程a）平面示意圖 b）截面示意圖MMT19MMT20rFcFFpFf pFfFf pFf pfv圖3-15 切削力的分解 3個(gè)變形區(qū)產(chǎn)生的彈、塑性變形抗力 切屑、工件與刀具間摩擦力F 切削合力Fc主切削力Fp吃刀抗力Ff進(jìn)給抗力MMT21FFccccFFppppFFffffxycFpFxypFpFxyfFpFFCafKFCafKFCafK（3-6）式中 CFc , CFp , CFf 與工件、刀具材料有關(guān)系數(shù)； xFc , xFp , xFf 切削深

8、度ap 對(duì)切削力影響指數(shù)； yFc , yFp , yFf 進(jìn)給量 f 對(duì)切削力影響指數(shù)； KFc , KFp , KFf 考慮切削速度、刀具幾何參數(shù)、刀具磨損等因素影響的修正系數(shù)。MMT221FFFccccccFcxyxFpFFpcyDppCafKCaFpAafaf（3-7） 切除單位切削層面積的主切削力（令修正系數(shù)KFc =1）式中 Fc 主切削力（N）； v 主運(yùn)動(dòng)速度（m/s）。 （3-8）310()ccPFvKWMMT23式中 機(jī)床傳動(dòng)效率，通常= 0.750.85 （3-10）63010(/)ccPppKWsmmV()cEPPKW（3-9）指單位時(shí)間切除單位體積 V0 材料所消耗的

9、功率MMT24切削深度與切削力近似成正比；進(jìn)給量增加，切削力增加，但不成正比；切削速度對(duì)切削力影響復(fù)雜（圖3-16） 強(qiáng)度高加工硬化傾向大切削力大5 19 28 35 55 100 130 切削速度 v（m/min） 981784588主切削力Fc（N）圖3-16 切削速度對(duì)切削力的影響MMT25 前角0 增大，切削力減?。▓D3-17） 主偏角r 對(duì)主切削力影響不大，對(duì)吃刀抗力和進(jìn)給抗力影響顯著（ r Fp，F(xiàn)f，圖3-18）圖3-17 前角對(duì)0切削力的影響前角0切削力F0 - Fc0 Fp0 Ff圖3-18 主偏角r對(duì)切削力的影響主偏角r / 切削力/ N3045607590r - Fcr

10、Ffr Fp2006001000140018002200MMT26 與主偏角相似，刃傾角s對(duì)主切削力影響不大，對(duì)吃刀抗力和進(jìn)給抗力影響顯著（ s Fp，F(xiàn)f） 刀尖圓弧半徑 r 對(duì)主切削力影響不大，對(duì)吃刀抗力和進(jìn)給抗力影響顯著（ r Fp，F(xiàn)f） ； 刀具材料：與工件材料之間的親和性影響其間的摩擦，而影響切削力 切削液：有潤(rùn)滑作用，使切削力降低 后刀面磨損：使切削力增大，對(duì)吃刀抗力Fp的影響最為顯著MMT27MMT28 切削過程變形和摩擦所消耗功，絕大部分轉(zhuǎn)變?yōu)榍邢鳠崆邢鳠嵊汕行?、工件、刀具和周圍介質(zhì)（切削液、空氣)等傳散出去工件切屑刀具圖3-19 切削熱的來源與傳出 主要來源 QA=QD+Q

11、FF+QFR （3-12）cccvFPq（3-11）式中，QD , QFF , QFR分別為切削層變形、前刀面摩擦、后刀面摩擦產(chǎn)生的熱量MMT29TJ University 切削塑性材料 前刀面靠近刀尖處溫度最高。 切削脆性材料 后刀面靠近刀尖處溫度最高。750刀具圖3-20 二維切削中的溫度分布 工件材料：低碳易切鋼； 刀具：o=30，o=7； 切削用量：ap=0.6mm， vc =0.38m/s； 切削條件：干切削， 預(yù)熱611CMMT30q 切削用量的影響 式中 用自然熱電偶法測(cè)出的前刀面接觸區(qū)的平均溫度(C)； C 與工件、刀具材料和其它切削參數(shù)有關(guān)的切削溫度系數(shù)； Z、Y、X vc、

12、f、ap 的指數(shù)。 經(jīng)驗(yàn)公式ZyxcpC vfa （3-12）刀具材料加工方法高速鋼車削1401700.350.480.10銑削80鉆削150硬質(zhì)合金車削320f (mm/r)0.10.410.150.050.20.310.30.26表3-2 切削溫度的系數(shù)及指數(shù)MMT31q 刀具幾何參數(shù)的影響 q 工件材料的影響 vc（m/min）圖3-21 切削速度、工件材料對(duì)切削溫度的影響1GH131 21Cr18Ni9Ti 345鋼(正火) 4HT200刀具材料：YT15；YG8刀具幾何參數(shù)：o=15，o=68，r=75，1= -10，s=0，b=0.1mm，r=0.2mm切削用量

13、：ap=3mm，f=0.1mm/r（）103050709011013040060080010001243q 刀具磨損的影響 q 冷卻液的影響 MMT32工件和刀具材料不同，組成熱電偶兩極，切削時(shí)刀具與工件接觸處的高溫產(chǎn)生溫差電勢(shì)，通過電位差計(jì)測(cè)得切削區(qū)的平均溫度。利用紅外輻射原理，借助熱敏感元件，測(cè)量切削區(qū)溫度?？蓽y(cè)量切削區(qū)側(cè)面溫度場(chǎng)。 用不同材料、相互絕緣金屬絲作熱電偶兩極（圖3-22）。 可測(cè)量刀具或工件指定點(diǎn)溫度，可測(cè)最高溫度及溫度分布場(chǎng)。mV圖3-22 人工熱電偶工件刀具金屬絲小孔MMT33 磨削區(qū)溫度 砂輪與工件接觸區(qū)的平均溫度，它與磨削燒傷、磨削裂紋密切相關(guān)。 磨粒磨削點(diǎn)溫度 磨粒

14、切削刃與磨屑接觸點(diǎn)溫度，是磨削區(qū)中溫度最高的部位，與磨粒磨損有直接關(guān)系。 工件平均溫度 磨削熱傳入工件引起的溫升，影響工件的形狀與尺寸精度。磨削時(shí)去除單位體積材料所需能量為普通切削的1030倍，砂輪線速度高，且為非良導(dǎo)熱體 磨削熱多，且大部分傳入工件，工件表面最高溫度可達(dá)1000以上。MMT34MMT35 一定溫度、壓力作用下，切屑底層與前刀面發(fā)生粘接粘接金屬嚴(yán)重塑性變形，產(chǎn)生加工硬化 增大前角，保護(hù)刀刃 影響加工精度和表面粗糙度滯留粘接長(zhǎng)大切屑刀具圖3-23 積屑瘤積屑瘤RealRealMMT36未施加任何外力作用情況下，材料內(nèi)部保持平衡而存在的應(yīng)力。 殘余張應(yīng)力： 易使加工表面產(chǎn)生裂紋，降

15、低零件疲勞強(qiáng)度殘余壓應(yīng)力： 有利于提高零件疲勞強(qiáng)度殘余應(yīng)力分布不均： 會(huì)使工件發(fā)生變形，影響形狀和尺寸精度MMT37熱塑變形效應(yīng)：表層張應(yīng)力，里層壓應(yīng)力里層金屬?gòu)椥曰謴?fù)：若里層金屬產(chǎn)生壓縮變形，則彈性恢復(fù)后表層得到壓應(yīng)力，里層為張應(yīng)力表層金屬相變：影響較復(fù)雜，若切削區(qū)溫度超過相變溫度，珠光體受熱轉(zhuǎn)變成奧氏體，冷卻后又轉(zhuǎn)變成馬氏體，體積膨脹，表層產(chǎn)生壓應(yīng)力實(shí)際應(yīng)力狀態(tài)是上述各因素影響的綜合結(jié)果控制切削過程：盡可能減小殘余應(yīng)力時(shí)效處理：最大限度減小殘余應(yīng)力殘余壓應(yīng)力的利用：采用滾壓、噴丸等方法MMT38已加工表面表層金屬硬度高于里層金屬硬度的現(xiàn)象加工表面嚴(yán)重變形層內(nèi)金屬晶格拉長(zhǎng)、擠緊、扭曲、碎裂，

16、使表層組織硬化硬化程度00100%HHNH（3-13）式中 H 硬化層顯微硬度（HV）； H0 基體層顯微硬度（HV）。硬化層深度指硬化層深入基體的距離hd（m）MMT39減小切削變形：提高切速，加大前角，減小刃口半徑等減小摩擦：如加大后角，提高刀具刃磨質(zhì)量等進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚砭啾砻嫔疃菻VH0hiH0圖3-24 加工硬化與表面深度的關(guān)系MMT40MMT41正常磨損形式：月牙洼形成條件：加工塑性材料，v大，hD大影響：削弱刀刃強(qiáng)度，降低加工質(zhì)量形式：后角=0的磨損面（參數(shù)VB，VBmax）形成條件：加工塑性材料, v 較小, hD 較?。患庸ご嘈圆牧嫌绊懀呵邢髁? 切削溫度, 產(chǎn)生振動(dòng)，降低加工

17、質(zhì)量VBVBmaxa) KTKBb)圖3-25 刀具磨損形態(tài)MMT42非正常磨損破損（裂紋、崩刃、破碎等），卷刃（刀刃塑性變形）圖3-26 刀具磨損過程初期磨損后刀面磨損量VB正常磨損急劇磨損切削時(shí)間刀具磨損過程3個(gè)階段（圖3-26）常取后刀面最大允許磨損量VB磨鈍標(biāo)準(zhǔn)MMT43 磨粒磨損 各種切速下均存在 低速情況下刀具磨損的主要原因 粘結(jié)磨損（冷焊） 刀具材料與工件材料親和力大 刀具材料與工件材料硬度比小 中等偏低切速粘結(jié)磨損加劇 擴(kuò)散磨損 高溫下發(fā)生 氧化磨損 高溫情況下，在切削刃工作邊界發(fā)生MMT44刀具從切削開始至磨鈍標(biāo)準(zhǔn)的切削時(shí)間，用T 表示。刀具總壽命 一把新刀從投入切削開始至報(bào)

18、廢為止的總切削時(shí)間，其間包括多次重磨。111TpmnpCTvfa（3-14）式中CT 、m、n、p 為與工件、刀具材料等有關(guān)的常數(shù) 。52.250.75TpCTvfa（3-15）可見v 的影響最顯著；f 次之；ap 影響最小 。用硬質(zhì)合金刀具切削碳鋼（b= 0.763GP a）時(shí)，有：MMT45圖3-27 不同刀具材料的耐用度比較硬質(zhì)合金（VB=0.4mm）陶瓷刀具（VB=0.4mm）高速鋼刀具耐用度T（min）1 2 3 5 6 8 10 20 30 40 60800600500400300200100806050切削速度v（m/min）MMT46式中to 、 tm 、 ta 、 tc 分別

19、為工序時(shí)間、基本時(shí)間、輔助時(shí)間和換刀時(shí)間；T 為刀具壽命。令f，ap為常數(shù)，有：10001000mwwwwmppLdLdtTvfaA fa 使工序時(shí)間最短的刀具壽命。以車削為例，工序時(shí)間：mv TA將上式代入式（4-14），對(duì)T求導(dǎo)，并令其為0，可得到最大生產(chǎn)率刀具壽命為：momactttttT（3-16）（3-17）1opcmTtm又：MMT470mmmamcmttCtCtCtCCT（3-18）式中 C0 工序成本； Cm 機(jī)時(shí)費(fèi)； Ct 刀具費(fèi)用； tm ，ta ，tc ，T 含義同前。使工序成本最小的刀具壽命。仍以車削為例，工序成本為：（3-19）1topcmCmTtmC仍令f，ap為常

20、數(shù)，采用相同方法，可得到經(jīng)濟(jì)壽命為（圖3-28）tmCm刀具費(fèi)用taCmC0刀具耐用度Top成本 圖3-28 經(jīng)濟(jì)壽命MMT48規(guī)定刀具切削時(shí)間，離線檢測(cè)切削加工時(shí)，切屑剝離，工件塑性變形，刀具與工件之間摩擦以及刀具破損等，都會(huì)產(chǎn)生聲發(fā)射。正常切削時(shí)，聲發(fā)射信號(hào)小而連續(xù)，刀具嚴(yán)重磨損后聲發(fā)射信號(hào)會(huì)增大，而當(dāng)?shù)毒咂茡p時(shí)聲發(fā)射信號(hào)會(huì)突然增大許多，達(dá)到正常切削時(shí)的幾倍 MMT49鉆頭破損 檢測(cè)器圖3-29 聲發(fā)射鉆頭破損檢測(cè)裝置系統(tǒng)圖交換機(jī)床控制器工件折斷工作臺(tái)聲發(fā)射傳感器破損信號(hào)flashMMT50MMT511. 確定切削深度 ap盡可能一次切除全部余量，余量過大時(shí)可分 2 次走刀，第一次走刀的切

21、削深度取單邊余量的 2/33/4 。2. 確定進(jìn)給量 f粗切時(shí)根據(jù)工藝系統(tǒng)強(qiáng)度和剛度條件確定（計(jì)算或查表）精切時(shí)根據(jù)加工表面粗糙度要求確定（計(jì)算或查表）3. 確定切削速度 v根據(jù)規(guī)定的刀具耐用度確定切削速度 v （計(jì)算或查表）4. 校驗(yàn)機(jī)床功率(僅對(duì)粗加工) 310cF vP 310cPvF （3-20）式中 P 機(jī)床電機(jī)功率（KW）； 機(jī)床傳動(dòng)效率； Fc 主切削力（N）。由：，可導(dǎo)出：MMT52求設(shè)計(jì)變量：X = x1, x2, , xn T ，使目標(biāo)函數(shù) f (X)min ，并滿足約束條件：g i (X)0 （i = 1, 2, , m）設(shè)計(jì)變量：切削過程可以控制的輸入變量即切削用量。a

22、p通常已由工藝過程確定，故一般取 v 和 f 為設(shè)計(jì)變量。目標(biāo)函數(shù)：指優(yōu)化目標(biāo)與設(shè)計(jì)變量之間的函數(shù)關(guān)系式。 （3-21）1111000momacwwmPTpmnptttttTDLtvfaCTvfa 1）以最大生產(chǎn)率為優(yōu)化目標(biāo)使工序時(shí)間為最短MMT53（3-22）1111000mommamcmtwwmPTpmnptCtCtCtCCTDLtvfaCTvfa （3-23）1111000mctmPTpmnpMRRHCtCCTMRRvfaCTvfa2）以最小生產(chǎn)成本為優(yōu)化目標(biāo)使工序成本為最小3）以最大利潤(rùn)為優(yōu)化目標(biāo)使單位成本金屬去除率最大MMT54約束條件：指設(shè)計(jì)變量的取值范圍minmaxminmaxf

23、ffvvv（3-24）1）機(jī)床結(jié)構(gòu)參數(shù)限制2）加工表面粗糙度限制0.0321afRr（3-25）式中 Ra 表面粗糙度（m）； r 刀尖圓弧半徑（mm）。3）機(jī)床功率的限制FFccccxyFpFCafKvP（3-26）式中各符號(hào)含義同前。MMT55即函數(shù)求極值的方法。不能考慮約束條件，只適于處理簡(jiǎn)單問題。21(,)()max(),0nPPiiP XMfXMgX（3-27）可利用設(shè)置懲罰函數(shù)，將約束優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為無約束優(yōu)化問題處理。懲罰函數(shù)的表達(dá)式：式中 Ra 懲罰函數(shù)； r 原目標(biāo)函數(shù)； Mp 懲罰因子（一個(gè)很大的數(shù)）； 21max(),0npiiMgX 懲罰項(xiàng)；0()0max(),0()()

24、0iiiigXgXgXgXMMT56尋優(yōu)過程示意圖（采用田川法 + 局部尋優(yōu)）fv0圖3-30 田川法尋優(yōu)過程示意圖fminfmaxvminvmaxPPmax約束邊界Pop可行域等值線PcopMMT57MMT58q 高速加工定義MMT59圖3-31 Salomon切削溫度與切削速度曲線切削適應(yīng)區(qū)軟鋁切削速度v/(m/min)切削不適應(yīng)區(qū)0 600 1200 1800 2400 3000青銅鑄鐵鋼硬質(zhì)合金980高速鋼650碳素工具鋼450Stelite合金8501600 1200800400切削溫度/切削適應(yīng)區(qū)非鐵金屬M(fèi)MT60圖3-32 高速與超高速切削速度范圍 10 100 1000 100

25、00切削速度V（m/min）塑料鋁合金銅鑄鐵鋼鈦合金鎳合金q 高速加工的切削速度范圍車削：700-7000 m/min銑削：300-6000 m/min鉆削：200-1100 m/min磨削：50-300 m/sMMT61加工效率高：加工效率高：進(jìn)給率較常規(guī)切削提高5-10倍，材料去除率可提高3-6倍切削力小：切削力?。狠^常規(guī)切削至少降低30%，徑向力降低更明顯。有利于減小工件受力變形，適于加工薄壁件和細(xì)長(zhǎng)件切削熱?。呵邢鳠嵝。杭庸み^程迅速，95%以上切削熱被切屑帶走，工件積聚熱量極少，溫升低，適合于加工熔點(diǎn)低、易氧化和易于產(chǎn)生熱變形的零件加工精度高：加工精度高：刀具激振頻率遠(yuǎn)離工藝系統(tǒng)固有頻

26、率，不易產(chǎn)生振動(dòng)；又切削力小、熱變形小、殘余應(yīng)力小，易于保證加工精度和表面質(zhì)量工序集約化：工序集約化：可獲得高的加工精度和低的表面粗糙度，并在一定條件下，可對(duì)硬表面進(jìn)行加工，從而可使工序集約化。這對(duì)于模具加工具有特別意義q 高速加工的特點(diǎn)RealRealMMT62航空航天：航空航天：汽車工業(yè)：汽車工業(yè)：q 高速加工的應(yīng)用模具制造：模具制造：儀器儀表：儀器儀表：MMT63MMT64刀具材料種類 合金 高速鋼 硬質(zhì)合金 陶瓷 天然 聚晶金剛石 聚晶立方氮工具鋼 W18Cr4V YG6 Si3N4 金剛石 PCD 化硼 PCBN材料性能 硬度 HRC65 HRC66 HRA90 HRA93 HV10

27、000 HV7500 HV4000抗彎強(qiáng)度 2.4GPa 3.2GPa 1.45GPa 0.8GPa 0.3GPa 2.8GPa 1.5GPa導(dǎo)熱系數(shù) 40-50 20-30 70-100 30-40 146.5 100-120 40-100熱穩(wěn)定性 350 620 1000 1400 800 600-800 1000 化學(xué)惰性 低 惰性大 惰性小 惰性小 惰性大 耐磨性 低 低 較高 高 最高 最高 很高 一般精度 Ra0.8 高精度 Ra=0.4-0.2加工質(zhì)量 Ra0.8 IT7-8 Ra=0.1-0.05 IT5-6 IT7-8 IT5-6 可替代磨削加工對(duì)象低速加工一般鋼材、鑄鐵一般

28、鋼材、鑄鐵粗、精加工一般鋼材、鑄鐵粗、精加工高硬度鋼材精加工硬質(zhì)合金、銅、鋁有色金屬及其合金、陶瓷等高硬度材料淬火鋼、冷硬鑄鐵、高溫合金等難加工材料 表3-3 普通刀具材料與超硬刀具材料性能與用途對(duì)比MMT65圖3-36 金剛石（左）與CBN（右）原子結(jié)構(gòu)碳原子氮原子硼原子MMT66q 天然金剛石MMT67q 聚晶金剛石MMT68聚晶金剛石應(yīng)用實(shí)例表3-4 聚晶金剛石應(yīng)用實(shí)例加工對(duì)象 硬度 加工方式 工藝參數(shù) 加工效果鋁合金 端銑 v=4000m/mim Ra0.8-0.4m共晶硅 HRC71 車削 v=600m/mim 一次刃磨切削行程800km鋁合金 f = 0.1mm/r Ra0.8m，

29、刀具壽命為 硬質(zhì)合金的50倍共晶硅 HRC71 銑削 v=2900m/mim 刀具壽命為硬質(zhì)合金的80倍 vf=0.018mm/齒 Ra0.8m玻璃纖維 HRA87 車削 v=500m/mim 刀具壽命為硬質(zhì)合金的強(qiáng)化塑料 150倍，Ra0.8-0.4m熱塑性醋 銑削 v = 4500m/s 比硬質(zhì)合金壽命提高380倍酸鹽 vf=10mm/min Ra=0.8m高Si-Al 銑削 v=2200m/mim Ra=0.8m鑄造件 鋁合金 鉆削 v=360m/mim 以鉆代鏜， Ra=0.8mMMT69PCBN切削性能切削性能q 聚晶立方氮化硼(PCBN/Polycrystalline Cubic Boron Nitride) 1970年問世500040003000200010000硬度/HV0 200 400 600 800 1000 溫度/BN100BN20陶瓷硬質(zhì)合金圖3-37 PCBN刀具高溫硬度MMT70MMT71P