機械加工刀具基礎(chǔ)知識(內(nèi)部資料)課件

機械加工刀具基礎(chǔ)知識

一、零件表面的形成表面加工方法1.1

切削運動及切削要素第1頁，共59頁。

二、切削運動及切削用量

1.1

切削運動及切削要素進給運動(圖中Ⅱ)主運動(圖中Ⅰ)切削速度VC

進給量f(或進給速度Vf)背吃刀量ap切削運動(cutting

motions)

切削用量(cutting

conditions)切削層參數(shù)(parametersofundeformedchip)切削用量三要素切削要素第2頁，共59頁。

二、切削運動及切削用量

1.主運動和切削速度

主運動(primarymotion)

是使刀具和工件之間產(chǎn)生相對運動，促使刀具接近工件而實現(xiàn)切削的運動。

1.1

切削運動及切削要素第3頁，共59頁。

二、切削運動及切削用量

1.主運動和切削速度主運動為旋轉(zhuǎn)運動(如車削、銑削等)，切削速度一般為其最大線速度

m/s或m/min

主運動為往復(fù)直線運動(如刨削、插削等)，以其平均速度為切削速度

m/s或m/min

1.1

切削運動及切削要素第4頁，共59頁。

二、切削運動及切削用量2.進給運動和進給量進給運動(feedmovement)使刀具與工件之間產(chǎn)生附加的相對運動，加上主運動，即可連續(xù)地切除余量。刀具在進給運動方向上相對工件的位移量稱為進給量

(feedrate)。

1.1

切削運動及切削要素第5頁，共59頁。

二、切削運動及切削用量3.背吃刀量通過切削刃上選定點并垂直于該點主運動方向的切削層尺寸平面中，垂直于進給運動方向測量的切削層尺寸，稱為背吃刀量，以aP表示，單位為mm

。車外圓時，aP可用下式計算，即

mm

1.1

切削運動及切削要素第6頁，共59頁。

三、切削層參數(shù)

切削層的尺寸和形狀，通常在切削層尺寸平面中測量。

1.1切削運動及切削要素第7頁，共59頁。

三、切削層參數(shù)1.切削層公稱橫截面積AD

給定瞬間，切削層在切削層尺寸

平面里的實際橫截面積，單位為mm2。2.切削層公稱寬度bD

給定瞬間，作用于主切削刃截形

上兩個極限點間的距離，在切削層尺

寸平面中測量，單位為mm。

3.切削層公稱厚度hD

同一瞬間切削層公稱橫截面積與

其公稱寬度之比，單位為mm。

1.1切削運動及切削要素第8頁，共59頁。

一、切削刀具1.2切削刀具及其材料第9頁，共59頁。

一、切削刀具1.車刀切削部分的組成

車刀(turningtools)切削部分由下列要素組成1.2切削刀具及其材料第10頁，共59頁。

一、切削刀具1.車刀切削部分的組成

車刀(turningtools)切削部分由下列要素組成1.2切削刀具及其材料第11頁，共59頁。

一、切削刀具1.車刀切削部分的組成

車刀(turningtools)切削部分由下列要素組成1.2切削刀具及其材料第12頁，共59頁。

一、切削刀具1.車刀切削部分的組成

車刀(turningtools)切削部分由下列要素組成1.2切削刀具及其材料第13頁，共59頁。

一、切削刀具1.車刀切削部分的組成

車刀(turningtools)切削部分由下列要素組成1.2切削刀具及其材料第14頁，共59頁。

一、切削刀具1.車刀切削部分的組成

車刀(turningtools)切削部分由下列要素組成1.2切削刀具及其材料第15頁，共59頁。

一、切削刀具1.車刀切削部分的組成

車刀(turningtools)切削部分由下列要素組成1.2切削刀具及其材料第16頁，共59頁。

一、切削刀具1.車刀切削部分的組成

車刀(turningtools)切削部分由下列要素組成1.2切削刀具及其材料第17頁，共59頁。

一、切削刀具2.車刀切削部分的主要角度(1)刀具靜止參考系

它主要包括基面、切削平面、正交平面和假定工作平面等1.2切削刀具及其材料第18頁，共59頁。

一、切削刀具2.車刀切削部分的主要角度(2)車刀的主要角度

車刀設(shè)計、制造、刃磨及測量時，必須考慮的主要角度，如圖所示。1)主偏角kr在基面中測量的主切削平面與假定工作平面間的夾角。2)副偏角k’r在基面中測量的副切削平面與假定工作平面間的夾角。1.2切削刀具及其材料第19頁，共59頁。

一、切削刀具2.車刀切削部分的主要角度(2)車刀的主要角度

車刀設(shè)計、制造、刃磨及測量時，必須考慮的主要角度，如圖所示。1)主偏角kr在基面中測量的主切削平面與假定工作平面間的夾角。2)副偏角k’r在基面中測量的副切削平面與假定工作平面間的夾角。1.2切削刀具及其材料第20頁，共59頁。

一、切削刀具2.車刀切削部分的主要角度(2)車刀的主要角度

車刀設(shè)計、制造、刃磨及測量時，必須考慮的主要角度，如圖所示。1)主偏角kr在基面中測量的主切削平面與假定工作平面間的夾角。2)副偏角k’r在基面中測量的副切削平面與假定工作平面間的夾角。1.2切削刀具及其材料第21頁，共59頁。

一、切削刀具2.車刀切削部分的主要角度

背吃刀量和進給量一定時，主偏角愈小，切削層公稱寬度愈大而公稱厚度愈小，即切下寬而薄的切屑。

1.2切削刀具及其材料第22頁，共59頁。一、切削刀具2.車刀切削部分的主要角度

主、副偏角小時，已加工表面殘留面積的高度hc亦小，因而可減小表面粗糙度的值，并且刀尖強度和散熱條件較好，有利于提高刀具壽命。1.2切削刀具及其材料第23頁，共59頁。一、切削刀具2.車刀切削部分的主要角度(2)車刀的主要角度3)前角γ0是在正交平面中測量的前刀面與基面間的夾角。根據(jù)前刀面和基面相對位置的不同，分別規(guī)定為正前角、零度前角和負(fù)前角1.2切削刀具及其材料第24頁，共59頁。一、切削刀具2.車刀切削部分的主要角度(2)車刀的主要角度4)后角α0是在正交平面中測量的后刀面與切削平面間的夾角5)刃傾角λs是在主切削平面中測量的主切削刃與基面間的夾角。1.2切削刀具及其材料第25頁，共59頁。一、切削刀具2.車刀切削部分的主要角度(3)刀具的工作角度在工作參考系中定義的刀具角度刀具安裝位置對工作角度的影響1.2切削刀具及其材料第26頁，共59頁。一、切削刀具2.車刀切削部分的主要角度(3)刀具的工作角度車刀刀柄的縱向軸線與進給方向不垂直時，將會引起主偏角和副偏角的變化車刀安裝偏斜對主偏角和副偏角的影響1.2切削刀具及其材料第27頁，共59頁。

一、切削刀具3.刀具結(jié)構(gòu)

車刀在結(jié)構(gòu)上可分為整體式車刀、焊接式車刀、機夾重磨式車刀和機夾可轉(zhuǎn)位式車刀1.2切削刀具及其材料機夾重磨式車刀機夾重磨式車刀第28頁，共59頁。

一、切削刀具4.多齒刀具(1)麻花鉆1.2

切削刀具及其材料標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆結(jié)構(gòu)第29頁，共59頁。

一、切削刀具4.多齒刀具(1)麻花鉆

主要幾何參數(shù)有：前角γ0、后角α0、螺旋角β

、頂角2Ф(主偏角kr≈Ф)、橫刃斜角ψ、直徑、橫刃長度等。1.2

切削刀具及其材料幾種群鉆第30頁，共59頁。

一、切削刀具4.多齒刀具(2)銑刀1.2切削刀具及其材料銑刀的類型及用途第31頁，共59頁。一、切削刀具4.多齒刀具(2)銑刀

1.2切削刀具及其材料焊接式硬質(zhì)合金銑刀

可轉(zhuǎn)位銑刀的結(jié)構(gòu)第32頁，共59頁。Ф3～Ф16mm硬質(zhì)合金玻璃鉆車削軟橡膠用的外圓車刀

一、切削刀具5.非金屬材料切削刀具1.2

切削刀具及其材料橡膠加工用刀具塑料加工用刀具玻璃加工用刀具復(fù)合材料加工用刀具金剛石刀具第33頁，共59頁。

二、刀具材料1.刀具材料應(yīng)具備的性能1.2

切削刀具及其材料較高的硬度和耐磨性足夠的強度和韌度較高的耐熱性良好的工藝性和經(jīng)濟性第34頁，共59頁。

二、刀具材料2.常用的刀具材料1.2切削刀具及其材料常用刀具材料基本性能第35頁，共59頁。二、刀具材料2.常用的刀具材料1.2切削刀具及其材料第36頁，共59頁。

二、刀具材料3.新型刀具材料1.2切削刀具及其材料第37頁，共59頁。

一、切屑的形成及其類型1.切屑形成過程

金屬的切削過程實際上與金屬的擠壓過程很相似1.3切削過程及控制第38頁，共59頁。

一、切屑的形成及其類型1.切屑形成過程

經(jīng)過塑性變形的切屑，其厚度hch大于切削層公稱厚度hD，而長度lch小于切削層公稱長度lD，這種現(xiàn)象稱為切屑收縮1.3切削過程及控制第39頁，共59頁。

一、切屑的形成及其類型2.切屑的種類1.3切削過程及控制第40頁，共59頁。

二、積屑瘤在一定范圍的切削速度下切削塑性金屬形成帶狀切屑時，常發(fā)現(xiàn)在刀具前刀面靠近切削刃的部位粘附著一小塊很硬的金屬楔塊，這就是積屑瘤(thebuilt-upedge)，或稱刀瘤1.積屑瘤的形成1.3

切削過程及控制積屑瘤的形成與脫落第41頁，共59頁。

二、積屑瘤2.積屑瘤對切削加工的影響粗加工時可利用積屑瘤；精加工時應(yīng)盡量避免積屑瘤產(chǎn)生3.積屑瘤的控制

影響積屑瘤形成的主要因素有：工件材料的力學(xué)性能、切削速度和冷卻潤滑條件等。

避免和減小積屑瘤的方法是：①加工時控制切削速度，避開產(chǎn)生積屑瘤的切削速度區(qū)；②增加刀具前角以減小切削變形，降低切屑接觸區(qū)壓力；③使用潤滑性能良好的切削液，減小摩擦；④用適當(dāng)?shù)臒崽幚矸椒ㄌ岣吖ぜ牧系挠捕龋档退苄?，減小加工硬化傾向。1.3切削過程及控制第42頁，共59頁。

三、切削力和切削功率1.切削力的構(gòu)成與分解

總切削力F一般常分解為3個互相垂直的分力切削力Fc

總切削力F在主運動方向上的分力進給力Ff

總切削F在進給運動方向上的分力背向力Fp

總切削力F在垂直于工作平面方向上的分力3個切削分力與總切削力F有如下關(guān)系：

1.3切削過程及控制第43頁，共59頁。

三、切削力和切削功率2.切削力的估算

車削外圓時，計算Fc的經(jīng)驗公式如下：

N

經(jīng)驗公式中的系數(shù)和指數(shù)，可從“切削用量手冊”中查出

生產(chǎn)中，常用切削層單位面積切削力Kc來估算切削力Fc的大小。因為Kc是切削力Fc與切削層公稱橫截面積AD之比，所以1.3切削過程及控制第44頁，共59頁。

三、切削力和切削功率3.切削功率

切削功率Pm可用下式計算

kW

機床電動機的功率PE可用下式計算

kW1.3切削過程及控制第45頁，共59頁。

四、切削熱和切削溫度1.切削熱的產(chǎn)生、傳出及對加工的影響

切削熱主要有3個切削熱源切屑變形所產(chǎn)生的熱量，

是切削熱的主要來源；切屑與刀具前刀面之間

的摩擦所產(chǎn)生的熱量；工件與刀具后刀面之間

的摩擦所產(chǎn)生的熱量。1.3切削過程及控制第46頁，共59頁。

四、切削熱和切削溫度2.切削溫度及其影響因素

切削溫度的高低取決于切削熱的產(chǎn)生和傳散情況。

影響切削溫度的主要因素有1.3切削過程及控制切削用量工件材料刀具角度切削液切削油乳化液水溶液第47頁，共59頁。

五、刀具磨損和刀具壽命1.刀具磨損形態(tài)1.3切削過程及控制第48頁，共59頁。

五、刀具磨損和刀具壽命2.刀具磨損過程1.3切削過程及控制硬質(zhì)合金車刀主后刀面磨損量VB與切削時間之間的關(guān)系(磨損曲線)第49頁，共59頁。

五、刀具磨損和刀具壽命3.影響刀具磨損的因素

切削用量中，切削速度對刀具磨損的影響最大，進給量f次之，背吃刀量ap最小。4.刀具壽命

一把新刀(或重新刃磨過的刀具)從開始使用直至達到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)所經(jīng)歷的實際切削時間，稱為刀具壽命，以T表示。

一把新刀從第一次投入使用直至完全報廢(經(jīng)刃磨后亦不可再用)時所經(jīng)歷的實際切削時間，叫做刀具總壽命。1.3切削過程及控制第50頁，共59頁。

六、切削用量的合理選擇

所謂“合理”的切削用量是指充分利用切削性能和機床動力性能(功率、扭矩)，在保證質(zhì)量的前提下，獲得高的生產(chǎn)率和低的加工成本的切削用量。(1)選擇背吃刀量ap(2)選擇進給量f(3)選擇切削速度vc

切削用量選擇的基本原則是：粗加工時在保證合理的刀具壽命的前提下，首先選盡可能大的背吃刀量ap，其次選盡可能大的進給量f，最后選取適當(dāng)?shù)那邢魉俣葀c；精加工時，主要考慮加工質(zhì)量，常選用較小的背吃刀量和進給量，較高的切削速度，只有在受到刀具等工藝條件限制不宜采用高速切削時才選用較低的切削速度。1.3切削過程及控制第51頁，共59頁。

一、磨料與磨具

磨削(grinding)是用帶有磨粒的工具(砂輪、砂帶、油石等)對工件進行加工的方法1.4磨具與磨削過程第52頁，共59頁。

一、磨料與磨具

珩磨、超精加工及鉗工使用的磨具為油石1.4磨具與磨削過程油石的形狀第53頁，共59頁。

二、磨削過程

比較凸出的和比較鋒利的磨粒起切削作用

凸出高度較小或較鈍的磨粒起刻劃作用

磨鈍的或比較凹下的磨粒與工件表面產(chǎn)生滑擦，起摩擦拋光作用

比較鋒利且凸出的單個磨粒，其切削過程大致也可分為三個階段

1.4磨具與磨削過程第54頁，共59頁。

三、磨削過程的特點1.背向力大2.磨削溫度高3.表面變形強化和殘余應(yīng)力嚴(yán)重1.4磨具與磨削過程第55頁，共59頁。

一、衡量材料切削加工性的指標(biāo)1.衡量切削加工性的指標(biāo)物理量vT來表示材料的切削加工性。vT的含義是：當(dāng)?shù)毒邏勖鼮門分鐘時，切削某種材料所允許的切削速度2.材料的相對切削加工性切削加工性的概念具有相對性，如下式1.5材料的切削加工性第56頁，共59頁。

一、衡量材料切削