第一章-金属切削加工的基础知识课件

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1 1概况一点击此处输入相关文本内容点击此处输入相关文本内容整体概述概况三点击此处输入相关文本内容点击此处输入相关文本内容概况二点击此处输入相关文本内容点击此处输入相关文本内容2 2第一节 切削运动和切削要素一、零件的种类及组成3 3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：完成切削加工必须具备的两个条件：切削刀具与工件之间必须有一定的相对运切削刀具与工件之间必须有一定的相对运动；动；切削刃有一定的形状；切削刃有一定的形状；4 4二、切削运动分析切削运动切削运动直线运动直线运动旋转运动旋转运动5 5二、切削运动分析1.1.主主运运动动：直直接接切切除除工工件件上上的的切切削削层层，使使之之变变为为切切屑屑，以以形形成工件新表面的运动。成工件新表面的运动。通常用切削速度通常用切削速度 v vc c(m/s)(m/s)表示。表示。特点：速度高、功耗大、只能有一个。特点：速度高、功耗大、只能有一个。2.2.进给运动：不断地把切削层投入切削的运动。通常用进给运动：不断地把切削层投入切削的运动。通常用v vf f、f f或或 f fz z表示。表示。特点：速度低、功耗小、可以是断续运动、可以有多个。特点：速度低、功耗小、可以是断续运动、可以有多个。3.3.合成切削运动：主运动和进给运动合成的运动。用合成切削运动：主运动和进给运动合成的运动。用v ve e表示。表示。6 67 7三、切削用量三要素8 81.1.切削速度切削速度：(v vc c)2.2.进给量：进给量：(f f)3.3.背吃刀量：背吃刀量：(a ap p)“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：三、切削用量三要素9 9“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)1.1.切削速度切削速度：(v vc c)2.2.进给量：进给量：(f f)3.3.背吃刀量：背吃刀量：(a ap p)三、切削用量三要素10101.1.切削速度切削速度：(v vc c)2.2.进给量：进给量：(f f)3.3.背吃刀量：背吃刀量：(a ap p)“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：三、切削用量三要素1111第二节 刀具的几何角度和结构一、刀具切削部分的结构要素一、刀具切削部分的结构要素1212第二节 刀具的几何角度和结构归结起来：归结起来：“三面两刃一尖三面两刃一尖”前刀面前刀面A Ar r后刀面后刀面A A 副后刀面副后刀面A A 交线交线交线交线主切削刃主切削刃s s副切削刃副切削刃ss刀尖刀尖连接部分连接部分一、刀具切削部分的结构要素一、刀具切削部分的结构要素1313二、刀具标注角度参考系前提条件：前提条件：不考虑进给运动；不考虑进给运动；车刀刀尖与工件中心等高；车刀刀尖与工件中心等高；刀杆中心线与进给方向垂直；刀杆中心线与进给方向垂直；刀具的安装面与基面刀具的安装面与基面PrPrPrPr平行；平行；1414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”15152.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：16163.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”。正交平面参考系：1717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”。1818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”1919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”。假定工作平面、背平面参考系：2020三、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”。r=180-(r+r)2121三、刀具的标注角度在正交平面内测量的角度后角：o o“后刀面与切削平面的夹角”前角：o o“前刀面与基面之间的夹角”。2222三、刀具的标注角度2323在切削平面内：刃倾角：S S“主切削刃与基面之间的夹角”24242525四、刀具的工作角度2626四、刀具的工作角度2727第三节 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：刀具切削部分承受的载荷大小；决定了切屑的尺寸和形状；2828二、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=fsinr (mm)切削宽度：bD“沿着过渡表面度量的切削层尺寸”bD=ap/sinr (mm)切削面积：ADAD=hDbD (mm2)对于外圆车削：AD=fap (mm2)2929三、残留面积：3030第四节 刀具材料一、刀具材料应具备的基本性能：一、刀具材料应具备的基本性能：孰强孰弱，性能决定孰强孰弱，性能决定3131第四节 刀具材料一、刀具材料应具备的基本性能：一、刀具材料应具备的基本性能：1.1.高的硬度；必须高于工件硬度，通常应高的硬度；必须高于工件硬度，通常应60HRC60HRC以上。以上。2.2.足够的强度和韧性；足够的强度和韧性；3.3.较高的耐磨性；较高的耐磨性；4.4.较高的耐热性；较高的耐热性；5.5.良好的导热性和工艺性；良好的导热性和工艺性；3232二、常用刀具材料1.高速钢（高速钢（19001900年首次使用）年首次使用）属于高碳、高合金型的工具钢，其碳元素含量一般在属于高碳、高合金型的工具钢，其碳元素含量一般在0.7%0.7%1.6%1.6%，WW、o o、CrCr、V V、CoCo等合金元素的重量百分比之和在等合金元素的重量百分比之和在10%10%40%40%之之间，其中间，其中CrCr元素的含量固定在元素的含量固定在4%4%左右。左右。基本性能：基本性能：硬度：硬度：6265HRC6265HRC 耐热性：耐热性：500600 500600 切削速度：切削速度：V 30 m/min V 30 m/min 工艺性好，适用于制造复杂刀具。工艺性好，适用于制造复杂刀具。3333二、常用刀具材料通用型高速钢通用型高速钢 :国别及标准中国GB/T美国ASTM德国DIN日本JIS标准代号GB/T9943-88ASTM600-92DIN17350-1980JISG4403_2000主要牌号W18Cr4VT1S18-0-1SKH2W6Mo5Cr4V2M2S6-5-2SKH52W2Mo9Cr4V2M7S400SKH50W9Mo3Cr4VW9Mo3Cr4V3434二、常用刀具材料高性能高速钢：高性能高速钢：类别主要牌号成份特点及特性适合的刀具无钴含铝W6Mo5Cr4V2Al W6Mo5Cr4V2Al(M2Al)(M2Al)含碳量高、平衡碳差值小，碳饱和度高，易混晶，淬火范围窄。硬度65-69HRC立铣刀、铰刀、车刀、片状铣刀、拉刀W9Mo3Cr4VAl(W9Al)W6Mo5Cr4V2SiNbAl(B201)含钴W2Mo9Cr4VCo8W2Mo9Cr4VCo8(M42M42)红硬性高，抗回火软化能力强，工艺性较好，综合性能较好。硬度66-70HRC滚刀、剃齿刀、各种拉刀W6Mo5Cr4V2Co5(M36)高钒W6Mo5Cr4V3(M3)含碳量高，耐磨性好，可磨削性差。硬度65-67HRC丝锥、铰刀、滚刀、插齿刀、轮槽铣刀、钻头W6Mo5Cr4V4(M4)W12Cr4V4Mo(EV4)含钴高钒W12Cr4V5Co5(T15)含碳量较高，硬度高，耐磨性好，韧性差。硬度66-70HRC高强度车刀、各种齿轮刀具、精密铣刀W12Mo3Cr4V3Co5Si(Co5Si)3535二、常用刀具材料涂层高速钢：涂层高速钢：采用PVD（物理气相沉积法）技术，在真空、工艺处理温度500的环境条件下，在刀具表面均匀涂覆一层TiN、TiC、TiCN等硬膜（25m）。切削力可降低5%10%，寿命提高37倍，效率提高30%粉末冶金高速钢：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，然后锻轧成高速钢材料。强度、韧性可以提高2倍左右，耐磨性提高20%30%。3636二、常用刀具材料2.硬质合金：基本性能：基本性能：硬度：硬度：7176HRC7176HRC 耐热性：耐热性：8001000 8001000 切削速度：切削速度：V=100 300 m/min V=100 300 m/min 工艺性差，不适用于制造整体结构的复杂刀具。工艺性差，不适用于制造整体结构的复杂刀具。由金属碳化物粉末和金属粘结剂经粉末冶金方法制成3737二、常用刀具材料硬质合金典型牌号：（硬质合金典型牌号：（GB/T 18376.1-2001GB/T 18376.1-2001）P P类（旧牌号类（旧牌号YTYT类）：类）：成分：WC+TiC+Co 多用于加工长切屑的黑色金属，如：钢材等。常用牌号：P01、P10、P20、P30、P40等 精 粗3838二、常用刀具材料硬质合金典型牌号：（硬质合金典型牌号：（GB/T 18376.1-2001GB/T 18376.1-2001）KK类（旧牌号类（旧牌号YGYG类）：类）：成分：WC+Co 多用于加工短切屑的金属或非金属，如：铸铁、青铜等。常用牌号：K01、K10、K20、K30、K40等 精 粗3939二、常用刀具材料硬质合金典型牌号：（硬质合金典型牌号：（GB/T 18376.1-2001GB/T 18376.1-2001）MM类（旧牌号类（旧牌号YWYW类）：类）：成分：WC+TiC+TaC(NbC)+Co 既可用于加工短切屑的铸铁，也可用于加工长切屑的钢材。常用牌号：M10、M20、M30、M40等 精 粗4040有色金属及其合金、非金属材料在不利条件下的粗加工，也可用于断续切削K40K40低硬度灰铸铁、低强度钢、压缩木料在不利条件下的低速粗加工K30K30布氏硬度低于220220的铸铁、有色金属及其合金在中速下半精加工和精加工K20K20布氏硬度高于220220的铸铁、可锻铸铁、硅铝合金、铜合金的精加工和半精加工K10K10冷硬铸铁、特硬灰铸铁、淬火钢、高硅铝合金、钛合金的高速精加工K01K01低碳易切削钢、低强度钢、有色金属和轻合金车削、切断，特别适合自动机床上加工M40M40钢、铸钢、奥氏体钢、灰铸铁、耐高温合金中速下中等切屑截面的车削、铣削粗加工M30M30锰钢、铸钢、不锈钢、耐热钢、普通钢、灰铸铁在中速下中等切屑截面的车削半精加工M20M20钢、铸钢、锰钢、铸铁和合金铸铁中、高速条件下的车削加工M10M10钢、铸钢在低速切削、大切屑基面以及不利条件下的中低速粗加工P40P40钢、铸钢长切屑可锻铸铁在中速切削条件下的半精加工和粗加工P30 P30 钢、铸钢、长切屑可锻铸铁的中等切速、中等切屑截面条件下的车削、仿形车削铣削、小切屑截面的刨削半精加工P20 P20 钢、铸钢的高速、中、小截面条件下的车削、仿形车削、车螺纹和铣削半精加工P10 P10 钢、铸钢的高速、小切屑截面，无震动条件下精加工 P01 P01 应用范围性能提高方向牌号常用的硬质合金牌号及用途 耐磨性、切削速度耐磨性、切削速度耐磨性、切削速度韧性、进给量韧性、进给量韧性、进给量4141二、常用刀具材料涂层硬质合金：涂层硬质合金：超细晶粒硬质合金：超细晶粒硬质合金：涂层硬质合金刀具是以韧性较好的硬质合金刀片为基体，利用多种涂层技术在刀具表面涂覆上一层或多层高硬度、耐磨性好的金属或非金属化合物薄膜（厚度为510m）而成。常用涂层材料：TiC、TiN、TiAlN或Al2O3 常用的涂层方法：化学气相沉积法(CVD)、物理气相沉积法(PVD)、离子辅助化学气相沉积法(PACVD)、中温化学气相沉积法(MTCVD)寿命提高10倍，生产率提高20倍 通过添加Cr2O3使晶粒细化到小于0.51.0m的硬质合金 使用寿命提高12倍。适用于加工冷硬铸铁、淬硬钢、不锈钢、高温合金等难加工材料。4242三、超硬刀具材料 陶瓷“Al2O3或Si3N4基体中添加不同的金属元素(Ni、Co、Mo、W)或金属炭化物(TiC、WC)，采用热压和烧结的方法获得”。特点：硬度高(9195HRA)、耐磨性好；耐热性高(1200)；切削速度高达100400 m/min 抗弯强度、冲击韧性较差。主要用于冷硬铸铁、高硬钢等精加工和半精加工。4343Q&A问答环节敏而好学，不耻下问。学问学问，边学边问。Heisquickandeagertolearn.Learningislearningandasking.4444结束语感谢参与本课程，也感激大家对我们工作的支持与积极的参与。课程后会发放课程满意度评估表，如果对我们课程或者工作有什么建议和意见，也请写在上边点击进入4545谢谢您的观看与聆听Thankyouforwatchingandlistening4646