机械制造工程学.

第一章金属切削加工的基础知识第一节切削运动和切削要素第二节刀具的几何角度和结构第三节切削层参数第四节刀具材料第一节切削运动和切削要素一、零件的种类及组成完成切削加工必须具备的两个条件：①切削刀具与工件之间必须有一定的相对运动；②切削刃有一定的形状；合适的刀具材料。二、切削运动分析切削运动直线运动旋转运动二、切削运动分析1.主运动：直接切除工件上的切削层，使之变为切屑，以形成工件新表面的运动。通常用切削速度vc(m/s)表示。特点：速度高、功耗大、只能有一个。2.进给运动：不断地把切削层投入切削的运动。通常用vf、f或fz表示。特点：速度低、功耗小、可以是断续运动、可以有多个。3.合成切削运动：主运动和进给运动合成的运动。用ve表示。三进给运动加工表面待加工表面待加工表面主运动已加工表面加工表面进给运动已加工表面主运动已加工表面加工表面待加工表面主运动进给运动三、切削用量三要素1.切削速度：(vc)2.进给量：(f)3.背吃刀：(ap)“工件上已加工表面和待加工表面之间的垂直距离”。对于外圆车削：)(2mmddamwp“切削刃选定点相对与工件主运动的瞬时速度”。通常以最大线速度为准。主运动是旋转运动时：主运动是直线运动时：)/(601000)(smndvwc)/(6010002smnLvrc“工件或刀具每转一转时，两者沿进给方向的相对位移”。f(mm/r),vf(mm/s),fz(mm/z)6060nzfnfvzf切削层参数一、切削层：“刀具沿进给方向移动一个进给量f，由一个刀齿正在切削着的金属层”。切削层的大小和形状直接影响：①刀具切削部分承受的载荷大小；②决定了切削的尺寸和形状；二、切削层的参数切削厚度：hD“垂直于过渡表面度量的切削层尺寸”hD=f∙sinКr(mm)切削宽度：bD“沿着过渡表面度量的切削层尺寸”bD=ap/sinКr(mm)切削面积：ADAD=hD∙bD(mm2)对于外圆车削：AD=f∙ap(mm2)三、残留面积：ctgctgfRRfAD'maxmax21第二节刀具的几何角度和结构一、外圆车刀切削部分的组成（其它刀具类拟）前面主后面副后面主切削刃副切削刃刀尖刀杆刀头第二节刀具的几何角度和结构归结起来：“三面两刃一尖”前刀面Ar后刀面Aα副后刀面Aα’交线交线主切削刃s副切削刃s’刀尖连接部分一、刀具切削部分的结构要素二、刀具标注角度参考系前提条件：不考虑进给运动；车刀刀尖与工件中心等高；刀杆中心线与进给方向垂直；刀具的安装面与基面Pr平行；正交平面参考系：1.基面Pr：“通过主切削刃上选定点垂直于主运动方向的平面”正交平面参考系：2.切削平面Ps：“通过主切削刃上选定点，与切削刃相切并垂直于基面的平面”。正交平面参考系：3.正交平面（主剖面）Po：“通过主切削刃上选定点，并同时垂直于基面和切削平面的平面”。•正交平面Po：•⊥Ps⊥Pγ切削平面Ps:与S相切且⊥Pγ•假定主运动方向Vc主剖面参考系（Pr-Ps-Po)主切削刃上选定点基面Pγ：Pγ⊥Vc∥刀具安装面（车刀）法平面参考系：法平面Pn:“通过主切削刃上选定点，并垂直于切削刃的平面”。假定工作平面、背平面参考系：假定工作平面（进给剖面）Pf：“通过主切削刃上选定点，平行于进给方向并垂直于基面的平面”假定工作平面、背平面参考系：假定工作平面（进给剖面）Pf：“通过主切削刃上选定点，平行于进给方向并垂直于基面的平面”假定工作平面、背平面参考系：背平面（切深剖面）Pp:“通过主切削刃上选定点，同时垂直于基面和假定工作平面的平面”。三、刀具的标注角度在基面内测量的角度：主偏角：“主切削刃在基面上的投影与进给方向的夹角”。副偏角：“副切削刃在基面上的投影与进给方向的夹角”。刀尖角：“主切削刃与副切削刃之间的夹角”。εr=180º-(Кr+Кr’)三、刀具的标注角度(以车刀为例)在正交平面内测量的角度后角：αo“后刀面与切削平面的夹角”前角：γo“前刀面与基面之间的夹角”。在切削平面内测量：刃倾角：λS“主切削刃与基面之间的夹角”Vf四、刀具的工作角度P8图1－7中国矿业大学机电学院中国矿业大学机电学院中国矿业大学机电学院中国矿业大学机电学院中国矿业大学机电学院中国矿业大学机电学院中国矿业大学机电学院中国矿业大学机电学院中国矿业大学机电学院中国矿业大学机电学院四、刀具的工作角度Dhppppepppe2sin第四节刀具材料中国矿业大学机电学院l常用刀具材料的种类及应用类型硬度强度韧性耐热耐磨工艺应用工具钢碳素工具钢低高高低好差低高差好切削加工、热处理、刃磨手动工具合金工具钢低速工具高速钢复杂刀具硬质合金钨钴类(YG)K粉末冶金烧结刃磨脆性金属通用类(钨钛钽)(YW)M通用钨钛钴(YT)P塑性金属非金属陶瓷烧结连续切塑性材料立方氮化硼结晶精密加工金刚石结晶精密加工中国矿业大学机电学院中国矿业大学机电学院中国矿业大学机电学院W9Mo3CrW9Mo3Cr4V是新的高速钢中国矿业大学机电学院•钴高速钢的典型钢种是W2M09Cr4VC08(M42)，该钢是在通用型高速钢M7基础上添加8％的co变化而来，既保留了钼系高速钢韧性较好的特征，又显著提高了切削性能。它的特点是综合性能好，硬度高(70HRC)，高温硬度在同类钢中居于前列，可磨削性好，适合于切削高温合金；不足之处是脆性较大，刀具易崩刃。•铝高速钢是我国独创的新型高速钢，典型牌号是W6M05Cr4V2AI，具有良好的综合性能。其高温硬度、抗弯强度、冲击韧度均与W2M09Cr4VC08相当，价格低廉。但其可磨削性差，热处理工艺要求较严格。•高钒高速钢是将钢中的钒的质量分数增加至3％～5％，典型牌号有W6M05Cr4V3，由于碳化钒量的增加，从而提高了钢的耐磨性，一般用于切削高强度钢。但其刃磨性能比普通高速钢差。中国矿业大学机电学院涂层高速钢对刀具进行涂层处理是提高刀具性能的重要途径之一。随着涂层工艺的日渐成熟，刀具涂层技术取得了飞速发展，涂层刀具已经成为现代刀具的重要阿标志。高速钢刀具的表面涂层有两种类型。其一是硬涂层刀具，即采用PVD(物理气相沉积法)技术粉末冶金高速钢•粉末冶金高速钢是将高频感应炉熔炼出的钢液，用高压氩气或纯氮喷射雾化，再急冷得到细小均匀结晶粉末，或用高压水喷雾化形成粉末，在真空状态下密闭烧结后，经过高温高压压制成致密的钢坯中国矿业大学机电学院K类硬质合金中国矿业大学机电学院P类硬质合金中国矿业大学机电学院中国矿业大学机电学院M类硬质合金中国矿业大学机电学院中国矿业大学机电学院中国矿业大学机电学院中国矿业大学机电学院本章结束