机械制造技术基础课件第二章PPT文档格式.ppt
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其运动形式一般有直线、旋转或两者的合成运动,它可以是连续的或断续的,消耗的功率也比主运动要小得多。
2.1刀具的结构刀具的结构2.1.22.1.2切削要素切削要素2.1.2.1切削用量它包括切削速度、进给量和切削深度三个要素。
(1)切削速度切削速度是刀具切削刃上选定点相对于工件的主运动的速度。
当主运动为2.1刀具的结构刀具的结构旋转运动时,刀具或工件最大直径处的切削速度由下式确定式中v切削速度(m/min)或(m/s);
d完成主运动的刀具或工件的最大直径(mm);
n主运动的转速(r/min)或(r/s)。
当主运动为往复直线运动(如刨削),则式中L往复直线运动的行程速度(mm);
主运动每秒或每分钟的往复次数(st/min)或(st/s)。
2.1刀具的结构刀具的结构
(2)进给量进给量是工件或刀具的主运动每转或每一行程时,刀具切削刃相对工件在进给运动方向上的移动量。
车削时的进给量是工件每转一转,切削刃沿进给方向的移动量,单位为mm/r,其进给速度为式中进给速(mm/min)或(mm/s)。
对于铣刀、铰刀等多齿刀具,还规定每齿进给量,即多齿刀具每转或每行程中每齿相对于工件在进给运动方向上的相对位移,单位为mm/z。
2.1刀具的结构刀具的结构3)背刀量背刀量是指待加工表面与已加工表面之间的垂直距离。
车削时式中切削深度(mm);
工件待加工表面直径(mm);
工件已加工表面直径(mm)。
2.1.2.2切削层参数切削时,沿进给运动方向移动一个进给量所切除的金属层称为金属切削层。
通过切削刃基点(通常指主切削刃工作长度的中点)并垂直于该点主运动方向的平面,称为切削层尺寸平面。
在切削层尺寸平面内测定的切削层尺寸几何参数则称为切削层尺寸平面要素。
现将各切削层参数的定义说明如下:
2.1刀具的结构刀具的结构
(1)切削宽度沿主切削方向度量的切削层尺寸。
车外圆时
(2)切削层公称厚度它是指在同一瞬间的切削层横截面积与其公称切削层宽度之比。
即(3)切削面积切削层垂直与切削速度截面内的面积。
2.1刀具的结构刀具的结构2.1.2刀具角度1.刀具切削部分的组成车刀由切削部分和刀柄组成。
其中起切削作用的部分称切削部分,夹持部分称刀柄。
图1-4表示了普通外圆车刀的组成情况1-刀柄2-主切削刃3-主后刀面4-切削部分5-刀尖6-副后刀面7-副切削刃8-前刀面图1-4车刀的组成部分及各部分名称2.1刀具的结构刀具的结构切削部分由不同刀面和切削刃构成。
现分述如下:
(1)刀具表面前刀面刀具上切屑沿其流出的表面。
主后刀面刀具上同前刀面相交形成主切削刃的表面,也是切削过程中与过渡表面相对的刀具表面。
副后刀面刀具上同前刀面相交形成副切削刃的表面,也是切削过程中与已加工表面相对的刀具表面。
2.1刀具的结构刀具的结构
(2)切削刃及刀尖主切削刃刀具前刀面与主后刀面的交线。
它承担着主要的切削工作。
副切削刃刀具前刀面与副后刀面的交线。
它的一小部分也参与切削,主要起修光作用。
刀尖是主切削刃与副切削刃的交点。
实际上刀尖是一段圆弧过渡刃。
2.1刀具的结构刀具的结构2.刀具的参考系
(1)基面,通过主切削刃选定点并垂直于该点切削速度的平面。
(2)切削平面,通过切削刃选定点与切削刃相切并垂直于基面的平面。
对应于主切削刃和副切削刃的切削平面分别称为主切削平面和副切削平面。
(3)正交平面,通过主切削刃选定点并同时垂直于基面和切削平面的平面。
2.1刀具的结构刀具的结构3.刀具标注角度车刀的主要角度有前角、后角、主偏角、副偏角和刃倾角等,如图1-6所示图1-6车刀的主要角度2.1刀具的结构刀具的结构
(1)前角,在正交平面中测量的前刀面与基面之间的夹角。
当前刀面与切削平面夹角小于90时,前角为正,大于90时,前角为负。
主要影响主切削刃的锋利程度和刃口强度。
(2)后角,在正交平面中测量的主后刀面与切削平面间的夹角。
当后刀面与基面间的夹角小于90时,后角为正值,大于90时,后角为负值。
主要影响刀具主后刀面与工件表面之间的摩擦,并配合前角改变切削刃的锋利程度与刃口强度。
(3)主偏角,在基面中测量的主切削平面与假定工作平面间的夹角。
主要影响切削刃工作长度和背向力的大小。
(4)副偏角,在基面中测量的副切削平面与假定工作平面间的夹角。
主要影响已加工表面的粗糙度。
2.1刀具的结构刀具的结构(5)刃倾角,在切削平面中测量的主切削刃与基面之间的夹角。
刃倾角主要影响切屑流向及刀尖强度。
当刀尖相对车刀刀柄安装面处于最高点时,刃倾角为正值;
刀尖处于最低点时,刃倾角为负值;
当切削刃平行于刀柄安装面时,刃倾角为零度,此时切削刃在基面内。
刃倾角对排屑的影响如图1-7所示。
图1-7刃倾角及其对排屑方向的影响2.1刀具的结构刀具的结构4.刀具工作角度工作前角在工作正交平面内测量的工作基面与前刀面间的夹角。
工作后角在工作正交平面内测量的工作切削平面与后刀面间的夹角。
工作侧前角在工作平面内测量的工作基面与刀具前刀面间的夹角。
工作侧后角在工作平面内测量的工作切削平面与刀具后刀面间的夹角。
2.1刀具的结构刀具的结构图1-8外圆车刀背平面中刀尖位置对工作角度的影响a)刀尖高于工件中心b)刀尖低于工件中心2.1刀具的结构刀具的结构车外圆时,如图1-8(a)所示,当刀尖安装位置高于工件中心时,过刀尖M点的工作基面应和M点的切削速度方向垂直,而不再平行于刀柄安装平面。
过刀尖M点的工作切削平面应和M点的切削速度方向一致,即和过M点的圆周面相切,而不再垂直于刀柄安装平面。
它们相对于刀具静止参考系中的基面和切削平面转过了角,从而使工作背前角比背前角增大角,工作背后角比背后角【减小角。
当刀尖安装位置低于工作中心时,则情况相反,【增大角,减小角,如图1-8(b)所示。
2.1刀具的结构刀具的结构2.1.3刀具的种类刀具的种类生产中所使用的刀具种类很多,按加工方式和具体用途分为车刀、孔加工刀具、铣刀、拉刀、螺纹刀具、齿轮刀具、自动线及数控机床刀具和磨具等几大类型;
按所用材料分为高速钢刀具、硬质合金刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼(CBN)刀具和金刚石刀具等;
按结构分为整体刀具、镶片刀具、机夹刀具和复合刀具等;
按是否标准化分为标准刀具和非标准刀具等。
常用刀具具体的结构、特点及使用等将后续章节中介绍。
2.2刀具材料刀具材料2.2.1刀具材料刀具材料刀具材料的切削性能直接影响着生产效率、工件的加工精度、已加工表面质量和加工成本等,所以正确选择刀具材料是设计和选用刀具的重要内容之一。
2.2.1.1刀具材料应具备的性能金属切削时,刀具切削部分直接和工件及切屑相接触,承受着很大的切削压力和冲击,并受到工件及切屑的剧烈摩擦,产生很高的切削温度。
即刀具切削部分是在高温、高压及剧烈摩擦的恶劣条件下工作的。
因此,刀具切削部分材料应具备以下基本性能2.2刀具材料刀具材料
(1)硬度高刀具材料的硬度必须高于被加工材料的硬度。
一般要求刀具材料的常温硬度必须HRC62以上。
(2)足够的强度和韧性刀具切削部分的材料在切削时承受着很大的切削力和冲击力,因此刀具材料必须要有足够的强度和韧性。
(3)耐磨性和耐热性好刀具在切削时承受着剧烈的摩擦,因此刀具材料应具有较强的耐磨性。
刀具材料的耐磨性和耐热性有着密切的关系,其耐热性通常用它在高温下保持较高硬度的能力来衡量(热硬性)。
耐热性越好,允许的切削速度越高。
2.2刀具材料刀具材料(4)导热性好刀具材料的导热性用热导率单位为表示。
热导率大,表示导热性好,切削时产生的热量就容易传散出去,从而降低切削部分的温度,减轻刀具磨损。
(5)具有良好的工艺性和经济性既要求刀具材料本身的可切削性能、耐磨性能、热处理性能、焊接性能等要好,且又要资源丰富,价格低廉。
2.2刀具材料刀具材料2.2.1.22.2.1.2常用刀具材料常用刀具材料刀具材料可分为工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷和超硬材料等五大类。
常用刀具材料的主要性能及用途见表1-1种类常用牌号硬度HRC(HRA)抗弯强度(GP)热硬性(C)工艺性能用途碳素工具钢T8A、T10AT12A6064(8183)2.452.75200250可冷热加工成形,刃磨性能好用于手动工具,如锉刀、锯条、錾子等合金工具钢9sici、CiWMn6065(8184)2.452.75250300可冷热加工成形,刃磨性能好,热处理变形小用于低速成形刀具,如丝锥、板牙、铰刀等表1-1常用刀具材料的主要性能及用途2.2刀具材料刀具材料表1-1常用刀具材料的主要性能及用途高速钢W9Mo3Cr4V、W6Mo5CrV26369(8287)3.434.41550600可冷热加工成形,刃磨性能好,热处理变形小用于机动复杂的中速刀具,如钻头、铣刀、齿轮刀具等硬质合金(YG类)K类(YT类)P类(YW类)M类6981(8993)1.082.168001100粉未冶金成形,只能磨削加工不能热处理,多镶片使用,较脆用于机动简单的高速切削刀具,如车刀、刨刀、铣刀刀片陶瓷SG4、AT6(9394)15002100HV0.41.1151200压制烧结成形,只能磨削加工,不需热处理,脆性略大于硬质合金多用于车刀,适宜精加工连续切削2.2刀具材料刀具材料表1-1常用刀具材料的主要性能及用途立方碳化硼(CBN)FD、LBN-Y73007400HV0.570.8112001500高温高压烧结成形,硬度高于陶瓷,极脆,可用金刚石砂轮磨削,不需热处理用于加工高硬度、高强度材料(特别是铁族材料)人造金刚石10000HV0.421.0700800硬度高于CBN,极脆用于有色金属的高精度、低粗糙度切削,也用于非金属精密加工,不切削铁族金属2.2刀具材料刀具材料
(1)高速钢高速钢是一种含钨(W)、钼(MO)、铬(Cr)、钒(V)等合金元素较多的高合金工具钢。
由于合金元素与碳原子的结合力很强,使钢在550600时仍能保持高硬度,从而使切削速度比碳素工具钢和合金工具钢成倍提高,故得名“高速钢”,又名“风钢”或“锋钢”。
高速钢刀具制造工艺简单,容易磨出锋利的刃口,广泛用于制造切削速度较高、形状复杂的刀具,如钻头、丝锥、成形刀具、拉刀及齿轮刀具等。
高速钢按化学成分可分为钨系、钼系(含MO2%以上);
按切削性能可分为普通高速钢和高性能高速钢。
2.2刀具材料刀具材料普通高速钢普通高速钢指用来加工一般工程材料的高速钢,常用的牌号有:
a)W18Cr4V(简称W18)属钨系高速钢,具有较好的切削性能,是我国最常用的一种高速
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