机械制造技术基础3-3选择合理的切削条件

第三节选择合理的切削条件•刀具材料•刀具几何参数•切削用量•切削液一、工件材料的切削加工性1.切削加工性的概念和衡量指标切削加工性是指工件材料被切削加工的难易程度。一、工件材料的切削加工性1.切削加工性的概念和衡量指标标准一用刀具寿命来衡量在相同的切削条件下，使用同一型号（最好是同一把）刀具，在同一磨钝标准（例如VB=0.3mm）下，切削两种不同的工件材料，刀具寿命高的比寿命低的切削加工性好。一、工件材料的切削加工性1.切削加工性的概念和衡量指标标准二用切削速度来衡量在刀具寿命相同的条件下，允许切削速度高的工件材料，其切削加工性能好。一、工件材料的切削加工性标准二用切削速度来衡量为统一标准起见，取正火状态下的45钢作基准材料，刀具寿命为60min，这时的切削速度为基准（写作(vc60)j），而将其它材料的(vc60)与其相比，这个比值Kr称为相对加工性：jccrvvK)(6060请看表3-6一、工件材料的切削加工性标准三用已加工表面的表面质量来衡量精加工时，常以已加工表面质量作为衡量切削加工性的指标，容易获得良好已加工表面质量的，其加工性就好，反之就差。一、工件材料的切削加工性能2.工件材料的物理力学性能对切削加工性的影响2.工件材料的物理力学性能对切削加工性的影响（1）硬度和强度（2）塑性和韧性（3）导热系数（4）其它物理力学性能：如线性膨胀系数3.改善切削加工性的途径（1）热处理方法（2）调整材料的化学成分二、刀具材料1.对刀具材料的要求(1)高的硬度和耐磨性；(2)足够的强度和韧性；(3)高的耐热性（指高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的性能(4)良好的冷加工工艺性、热加工（热处理、表面处理、锻造、铸造等）工艺性；(5)经济性。二、刀具材料常用的刀具材料有：碳素工具钢切削金属的性能较差，切削刃合金工具钢锋利，可加工木材、橡胶、塑料。高速钢生产中用的最多、硬质合金最广。陶瓷强度低、脆性大，成本高，金刚石仅用于某些有限的场合。立方氮化硼二、刀具材料2.高速钢高速钢是一种合金工具钢，具有一定的硬度（63HRC～70HRC）和耐磨性，有较高的耐热性，在切削温度高达500℃～600℃时尚能切削。2.高速钢高速钢是强度和韧性最好的刀具材料，适于加工从有色金属到高温合金的范围广泛的金属材料。2.高速钢高速钢的冷加工工艺性特别好，在热处理前，高速钢可以象一般中碳钢一样的进行各种加工；热处理后，高速钢刀具可以磨出锋利的切削刃。2.高速钢正是由于高速钢具有足够的强度、硬度、耐热性和耐磨性，具有特别好的冷加工工艺性、磨削加工工艺性和较好的热加工工艺性，所以，在钻头、丝锥、拉刀、齿轮刀具、成形刀具等复杂刀具制造中，高速钢仍占主导地位。2.高速钢请看：P107表3-7（1）通用高速钢：典型牌号：W18Cr4VW6Mo5Cr4V22.高速钢（2）高性能高速钢：高性能高速钢是在通用高速钢的成分中，增加碳含量形成高碳高速钢、增加碳化钒含量形成高钒高速钢、或者添加钴、铝等元素形成钴高速钢、铝高速钢，目的是为了提高高速钢的耐热性和耐磨性。2.高速钢（1）通用高速钢：典型牌号：W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2（2）高性能高速钢：（3）粉末冶金高速钢：2.高速钢（1）通用高速钢：典型牌号：W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2（2）高性能高速钢：（3）粉末冶金高速钢：（4）高速钢涂层：3.硬质合金硬质合金是由高硬度的难熔金属碳化物（如WC、TiC、TaC、NbC等）和金属粘结剂（如Co、Ni等）用粉末冶金方法制成的一种刀具材料。3.硬质合金硬质合金的硬度、耐磨性、耐热性都很高。常用硬质合金的硬度为89HRA～93HRA，比高速钢（83HRA～86.6HRA）高得多，在800℃～1000℃时还能切削，所以硬质合金的耐热性能比高速钢好。3.硬质合金在刀具寿命相同的条件下，硬质合金的切削速度比高速钢的可提高2～10倍，可达100m/min以上。3.硬质合金但硬质合金的强度和韧性比高速钢差得多，使用时要注意，硬质合金刀具不能承受大的振动和冲击，也不能承受大的热冲击。3.硬质合金硬质合金的冷加工性和热加工性都很差。硬质合金由于具有高硬度、高耐热性和高耐磨性，加工性能优良，而且生产成本较低，所以，使用极其广泛。主要用于制造如车刀、刨刀、铣刀、深孔钻、铰刀等简单刀具。3.硬质合金请看书P109表3-8(1)钨钴类硬质合金：钨钴类硬质合金的国标代号是YG，相当于ISO标准的K类。（Wc+Co）3.硬质合金(1)钨钴类硬质合金：YG类具有较高的抗弯强度和韧性，所以适用于加工铸铁，也适用于加工有色金属和非金属材料。此外，YG类硬质合金还适用于加工钛合金和不锈钢。3.硬质合金（2）钨钛钴类硬质合金：钨钛钴类硬质合金的代号为YT，相当于ISO标准的P类。（WC＋TiC+Co）YT类硬质合金适用于在中高切削速度下加工钢料。3.硬质合金(3)钨钛钽（铌）钴类硬质合金：钨钛钽（铌）钴类硬质合金的代号为YW，相当于ISO标准的M类。（WC＋TiC+TaC(NbC)+Co）3.硬质合金(3)钨钛钽（铌）钴类硬质合金：YW类硬质合金兼有YG类和YT类的优点，具有硬度高、耐热性好和强度高、韧性好的特点，既可加工钢材，也可加工铸铁和有色金属，故被称为通用硬质合金。3.硬质合金(3)钨钛钽（铌）钴类硬质合金：YW类硬质合金主要用于耐热钢、高锰钢、不锈钢等难加工材料。YW1适用于精加工，YW2适用于粗加工。YW类硬质合金成本高，使用受限。3.硬质合金(4)碳化钛基硬质合金：碳化钛基硬质合金的国标代号为YN，以TiC为主要成分，以Ni、Mo作为粘结剂。3.硬质合金(4)碳化钛基硬质合金：TiC基硬质合金的特点是硬度更高。TiC基硬质合金的硬度已经达到93HRA，接近陶瓷的水平。因而，TiC基硬质合金的刀具寿命比WC基硬质合金高。3.硬质合金(4)碳化钛基硬质合金：TiC基硬质合金可加工钢，也可加工铸铁。但是，TiC基硬质合金的抗弯强度和韧性不如WC基硬质合金，因此不适于重载荷切削及断续切削，只适用于精加工。4.其他刀具材料(1)陶瓷（2）金刚石（3）立方氮化硼三、刀具几何参数的合理选择1.前角的选择1）前角的功用2）合理前角的选择2.后角的选择1）后角的功用2）后角的选择取决于切削厚度或进给量的大小3.主偏角的选择1）主偏角功用2）主偏角的选择取决于工艺系统的刚度的大小4.刃倾角的选择1）刃倾角功用控制切屑流出的方向影响刀头的强度影响刀刃的锋利程度度影响轴向力和径向力的大小4.刃倾角的选择2）刃倾角的选择第四节磨削•磨削是一种精加工方法。•尺寸精度可达IT5～IT6。•表面粗糙度能达到0.8～0.08.一、砂轮特性及其选择1.砂轮主要起切削作用主要起粘接作用主要起容屑和冷却作用2.砂轮的特性2.砂轮的特性1）砂轮的磨料磨料氧化物碳化物超硬磨料棕刚玉白刚玉络刚玉黑色碳化硅绿色碳化硅碳化硼人造金刚石立方氮化硼磨削碳钢、合金钢、通用高速钢磨削硬铸铁、硬质合金、非铁金属磨削硬脆材料、硬质合金、宝石、高温合金取决于工件材料的硬度2.砂轮的特性2）砂轮硬度由结合剂的强度和数量决定工件材料软——硬砂轮工件材料硬——软砂轮选择原则：2.砂轮的特性3）磨料粒度取决于加工表面的粗糙度磨粒微粉63μm磨料2.砂轮的特性3）砂轮粒度取决于加工表面的粗糙度的要求选择原则：加工表面粗糙度值越大→选用越粗的磨料加工表面粗糙度值越小→选用越细的磨料2.砂轮的特性4）砂轮的结合剂结合剂陶瓷结合剂树脂结合剂橡胶结合剂取决于磨削速度价格便宜，耐酸、耐碱，用的最多，使用90%以上VC35m/s2.砂轮的特性5）砂轮的组织取决于容屑空间选择原则：一般选用中等组织号的砂轮。3.砂轮的型号、代号、标记和尺寸形状—尺寸—磨料—粒度号—硬度—组织号—结合剂—最高线速度形状例：P300×30×75WA60L6V35外径×厚度×内径白刚玉粒度号硬度组织号结合剂最高线速度二、磨削运动及磨削用量常用的磨削方法：外圆磨削平面磨削内圆磨削成型磨削无心外圆磨削二、磨削运动及磨削用量1.磨削的主运动1000oondvcm/s2.工件的切向进给运动VWm/s或m/min3.工件轴向进给运动famm/r或mm/st4.径向进给量frmm三、磨削过程1.砂轮工作表面的形貌特征1）磨粒在砂轮工作表面上是随机分布的；2）每一颗磨粒的形状和大小都是不规则的。三、磨削过程1.砂轮工作表面的形貌特征三、磨削过程2.磨屑的形成过程2）多颗磨粒的切削过程1）单颗磨粒的切削过程滑擦—刻划—切削3.磨削力和磨削功率1）磨削力的主要特征及磨削阶段切向力Fc径向力Fp轴向力Fa★磨削的三个阶段：光磨阶段：稳磨阶段：初磨阶段：3.磨削力和磨削功率2）磨削力和磨削功率的计算磨削力Fp磨削功率PmKBZF.P70fC37010CpKBZP.m（N）（KW）BffZravw1000单位砂轮宽度的材料切除率3.磨削力和磨削功率3）砂轮的钝化和修整KBZF.P70fC四、高效磨削方法简介1.高速磨削2.强力磨削3.砂带磨削