资源描述
,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章 金属切削原理,现阶段通过金属切削的机械加工仍然是高精度、高效率的制造方法，因此必须重视研究金属切削原理、金属切削刀具和金属切削过程。,本章主要介绍：,金属切削的基本概念；,金属切削刀具的几何角度；,金属切削过程及优化控制；,磨削原理和砂轮结构。,1,概述,一、切削运动,1.,切削加工,利用切削刀具切除工件上多余的金属，从而使工件的几何形状、尺寸精度及表面质量达到预定要求，这样的加工称为,金属切削加工,。,图,2-1,2.,切削运动,:,在切削加工过程中，工件与刀具之间的相对运动，即切削运动。,切削运动由主运动和进给运动组成（,图,2-1,）,主运动,:,刀具切削工件金属的基本运动。通常它的速度最高，消耗机床功率最大，故称主运动。主运动的速度称切削速度,v,c,。,进给运动,:,使工件上新的金属不断投入切削的运动。进给运动的速度称为进给速度,v,。,二、切削加工中的工件表面,在切削过程中,(,如上图,2-1,所示,),，工件上有三个变化着的表面。,待加工表面：,加工时即将被切除的表面。,已加工表面：,已被切去多余金属而形成的工件新表面。,过渡表面：,加工时由主切削刃正在切削的那个表面，它是待加工表面和已加工表面之间的表面。,三、切削用量,切削速度、进给量,(,或进给速度,),和背吃刀量（切削深度） ，三者又称为,切削用量三要素,。,1.,切削速度,Vc(m/s,或,m/min),主运动为旋转运动时，切削速度由式,(2-2),确定,2.,进给量,（进给速度） 进给量是工件或刀具每回转一周时二者沿进给方向的相对位移，单位是,mm/r,；,进给速度,v,是单位时间内的进给位移量，单位是,mm/s(,或,mm/min),。,v,=,n,3.,背吃刀量,（切削深度）,刀具切削刃与工件的接触长度在同时垂直于主运动和进给运动的方向上的投影值称为切削深度,a,p,(mm,）。,四、切削层参数,1.,切削层公称厚度,刀具沿进给运动方向切除的金属层称切削层。,垂直于过渡表面的切削层尺寸，即相邻两过渡表面之间的距离，称为,切削层公称厚度,，简称为切削厚度,h,（,mm,）。 车外圆时（见图,2-2,），如车刀主切削刃为直线，则,（,2-5,）,2,图,2-2,切削层参数,2.,切削层公称宽度,沿过渡表面测量的切削层尺寸，称为切削层公称宽度,b(mm),，简称,切削宽度,。切削宽度反映了切削刃参加切削的工作长度。,车外圆时，如车刀主切削刃为直线，则,（,2,6,）,3.,切削层公称横截面积,切削层公称厚度与切削层公称宽度的乘积称为,切削层公称横截面积，简称切削面积,A,（,mm,）。其计算公式为,（,2-8,）,2,刀具的几何角度,一,、刀具切削部分的结构要素,刀柄,(,安装部分,),刀头,(,切削部队,):,前刀面,:,主后刀面,:,副后刀面,:,主切削刃,:,副切削刃,:,刀尖,:,二、 刀具的标注角度,1.,刀具标注角度的参考系,假定条件：,1).,假定运动条件,:,给定刀具主运动和进给运动方向，而不考虑进给运动的大小,2).,假定安装条件,:,刀具安装基准面垂直于主运动方向，刀柄的中心线与进给运动方向垂直，刀具刀尖与工件中心轴线等高,参考系 的参考平面,1).,基面,Pr,通过切削刃上某一指定点，并与该点切削速度方向相垂直的平面。,(,通常基面应平行或垂直于刀具上便于制造、刃磨和测量时的某一安装定位平面或轴线。例如，普通车刀（图,2-4,）、刨刀的基面平行于刀具底面,),。,图,2-4,2).,切削平面,P,S,通过主切削刃上某一指定点，与主切削刃相切并垂直于该点基面的平面,(,图,2-5,所示,),。,3).,正交平面,P,O,通过主切削刃上某一指定点，同时垂直于该点基面和切削平面的平面,(,图,2-5,所示,),。,图,2-5,2.,刀具标注角度,在刀具标注角度参考系中确定的切削刃与各刀面的方位角度，称为刀具标注角度,(,由于刀具角度的参考系沿切削刃各点可能是变化的，故所定义的刀具角度均应指明是切削刃上某一指定点的角度,),。以普通车刀为例，在正交平面参考系中主要标注角度定义如下图,2-6:,前角,0,：在正交平面内测量的前刀面与基面的夹角。,?,(,前刀面在基面之下时前角为正值，前刀面在基面之上时前角为负值,),后角,0,：,?,(,在正交平面内测量的主后刀面与切削平面的夹角。,(,后角一般为正值,),刃倾角,S,：,?,(,在切削平面内测量的主切削刃与基面间的夹角。,(,刀尖在主切削刃上最高点时刃倾角为正值；刀尖在主切削刃上最低点时刃倾角为负值；主切削刃与基面平行时，刃倾角为零,),主偏角,：在基面内测量的主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角。,副偏角,：在基面内测量的副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向的夹角。,副前角,0,：,副后角,0,：,楔角,0,：,刀具标注角度,图,2-6,三、刀具工作角度,上面讨论的外圆车刀的标注角度，是在忽略进给运动的影响并假定刀柄轴线与纵向进给运动方向垂直以及切削刃上选定点与工件等高的条件下确定的。,刀具的工作角度应当考虑包括进给运动在内的合成运动和刀具的实际安装状况。,1.,进给运动对刀具工作角度的影响,1).,横向进给车削,图,2-7,所示为切断车削加工时的情况，考虑进给运动的影响后，刀具在工件上的运动轨迹为阿基米德螺旋线，按合成切削速度的方向确定的工作基面和工作切削平面分别为,p,re,和,p,se,，从而引起,刀具的前角和后角发生变化：,?,切断刀后角应当大一些还是小一些,?,图,2-7,2,）,纵向进给车削,如图,2-8,所示，车削外圆时，若考虑进给运动，工作切削平面,p,se,为切于螺旋面的平面，刀具工作角度参考系,p,se,- p,re,倾斜一个角，从而使,刀具进给剖面内的工作前角、后角发生变化,:,图,2-8,?,螺纹车刀主后角应当,大一些还是小一些,?,2.,刀具安装位置对工作角度的影响,1).,刀具安装高低对刀具工作角度的影响,(,图,2-9,所示,),车削外圆时：,（,2-12,）,图,2-9,?,为有利於车削,粗精车时刀应适当安装高一点还是低一点,?,2),刀柄中心线与进给方向不垂直对刀具工作角度的影响,当车刀刀柄的中心线右斜（如图,2-10,所示），将使工作主偏角增大，工作副偏角减小；如果刀柄左斜，则主偏角减小，副偏角增大。,图,2-10,?90,度车刀如何倒,45,度角,?,3,金属切削过程,一、金属切削变形区及特点,大量的实验和理论分析证明塑性金属切削过程中切屑的形成过程就是切削层金属的变形过程。图,2-11,是用显微镜直接观察低速直角自由切削工件得到的金属切削过程中的滑移线和流线示意图。流线表示被切削金属的某一点在切削过程中流动的轨迹。由图可见，切削层金属的变形大致可划分为三个变形区。,图,2-11,金属切削过程中的滑移线和流线示意图,1.,第一变形区及特点,从,OA,线（称始滑移线）开始发生,塑性变形,，到,OM,线（称终滑移线）,晶粒的剪切滑移,基本完成，这一区域称为第一变形区。,变形特点,:,金属塑性变形并产生,剪切滑移,。,2.,第二变形区及特点,切屑沿前刀面排出时进一步受到前刀面的,挤压和摩擦,，使靠近前刀面处的,金属纤维化和加工硬化,，纤维化方向基本上和前刀面平行，这一区域称为第二变形区。,变形特点,:,切屑底层金属纤维化和加工硬化,。,3.,第三变形区及特点,已加工表面受到刀刃钝圆部分和后刀面的,挤压与摩擦,，产生变形和回弹，造成,表层金属纤维化与加工硬化和尺寸变化，,这一区域称为第三变形区。,变形特点,:,工件表层,金属纤维化和加工硬化,。,二、切削变形程度的表示方法,1.,剪切角,剪切面和切削速度方向的夹角称为剪切角，以,表示,2.,变形系数,切削厚度与切削厚度之比称为厚度变形系数,切削长度与切削长度之比称为长度变形系数,二、切削变形程度的表示方法,3.,剪应变,或,三、前刀面上的摩擦与积屑瘤,1.,前刀面上的摩擦,塑性金属在切削过程中，切削与前刀面之间压力很大，再加上几百度的高温，实际上切削底层与前刀面呈粘结状态。故切削与前刀面之间不是一般的外摩擦，而是切削与前刀面粘结层与其上层金属之间的内摩擦，即金属内部的滑移剪切，它不同于外摩擦（外摩擦力的大小与摩擦系数以及正压力有关，与接触面积无关），而是与材料的流动应力特征以及粘结面积大小有关。,2.,积屑瘤,（,1,）积屑瘤现象及其产生原因,1,）积屑瘤现象,在切削速度不高而又能形成连续性切屑的情况下，加工钢料等塑性材料时，常在,前刀面切削处粘着一块剖面呈三角状的硬块，这块,冷焊在前刀面上的金属称为积屑瘤,。它的硬度很高（通常是工件材料的,2,3,倍），在处于稳定状态时，能够代替刀刃进行切削。,2,）积屑瘤产生原因,切削加工时，切屑与前刀面发生强烈摩擦而形成新鲜表面接触。当接触面具有适当的温度和较高的压力时就会产生粘结（冷焊）。于是，切屑底层金属与前刀面冷焊而滞留在前刀面上。连续流动的切削从粘在刀面的底层上流过时，在温度、压力适当的情况下，也会被阻滞在底层上。使粘结层逐层在前一层上积聚，最后长成积屑瘤。,（,2,）积屑瘤对切削过程的影响及其控制,1,）,增大前角,积屑瘤粘结在前刀面上，加大了刀具的实际前角，可使切削力减小。积屑瘤越高，实际前角越大。,2,）,增大切削厚度,如图,2-17,所示，积屑瘤使刀具切入深度增加了,h,。由于积屑瘤的产生、成长与脱落是一个周期性过程，,h,变化有可能引起振动。,3,）,增大已加工表面粗糙度,积屑瘤的顶部很不稳定，易破裂，其破裂的部分碎片可能留在已加工表面上；积屑瘤凸出刀刃部分使加工表面变得粗糙。,4,）,影响刀具使用寿命,积屑瘤相对稳定时，可代替刀刃切削，能提高刀具使用寿命；但在不稳定时，积屑瘤的破裂有可能导致刀具的剥落磨损。,积屑瘤的控制,(,减小积屑瘤的措施,),控制切削速度，尽量,避开,易生成积屑瘤的,中速区,；,使用润滑性能好的切削液,，以减小摩擦；,增大刀具前角,，以减小刀屑接触区压力；,提高工件材料硬度,，减小加工硬化倾向。,四、影响切削变形的因素,1.,工件材料,工件材料强度愈高，切屑变形愈小。,工件材料的塑性也是影响切削变形的主要因素。,2.,刀具前角、后角,刀具前角、后角愈大，切削变形愈小。,3.,切削速度,在无积屑瘤的切削速度范围内，切削速度愈高，则变形愈小。,4.,切削厚度,当切削厚度增加时，摩擦系数减小，变形变小。,五、切屑的种类与控制,1.,切屑的基本类型,由于工件材料和切削条件不同，变形情况也不同，因而产生的切屑种类也就多种多样。切屑的形状主要分为,带状切屑,（不规则的、螺旋状的）、,节状切屑,、,粒状切屑、崩碎切屑,四种类型，如图,2-20,所示。,图,2-19,切屑类型,2.,切屑的控制,1),采用断屑槽,;,2),改变刀具角度,;,3),调整切削用量。,4,切削力和切削功率,一、切削力,切削加工中，刀具作用到工件上的力称切削力,（一）切削力的来源和分解,1.,切削力的来源：,一是切削层金属、切屑和工件表层金属的弹塑性变形所产生的抗力；,二是刀具与切屑、工件表面间的摩擦阻力。,2.,切削合力及分解,以车削外圆为例,(,如图,2-24,所示,),，切削合力可以分解为三个相互垂直的分力,F,c,、,F,、,F,p,:,图,2-24,（二）切削力的,理论公式,（三）切削力的经验公式,1.,指数公式,2.,单位切削力计算公式,（四）影响切削力的因素,1.,工件材料,的影响,金属工件材料的强度、硬度越高，切削力增大。,强度、硬度相近的材料，如其塑性较大，则与刀具间的摩擦系数也较大，故切削力也越大。,切削灰铸铁及其它脆性材料时，一般形成崩碎切削，切屑与前刀面的接触长度短，摩擦小，故切削力较小。,2.,切削用量的影响,(1),背吃刀量和进给量,的影响,背吃刀量或进给量加大，均使切削力增大，但两者的影响程度不同。背吃刀量加大时，变形系数不变，切削力成正比例增大；而进给量加大时，变形系数有所下降，故切削力不成正比例增大。在车削力的经验公式中，加工各种材料，背吃刀量的指数近似为,1,，而进给量的指数为,。因此切削加工中，如从切削力角度考虑，加大进给量比加大背吃刀量有利。,(,2),切削速度,的影响,图,2-25,切削速度对切削力的影响,3.,刀具几何参数,的影响,(1),前角的影响,前角加大，变形系数减小，切削力减小。,(2),负倒棱的影响,当负倒棱宽度小于切屑与前刀面接触长度时切削力虽有所增大,当负倒棱宽度大于切屑与前刀面接触长度时当时，切屑只与负倒棱面接触，相当于用负前角的车刀进行切削,切削力将显著增大。,(3),主偏角的影响,由图,2-24,可知,主偏角加大时,:,轴向切削力 减小，径向切削力加大。,(4),过渡圆弧刃的影响,在一般的切削加工中，刀尖圆弧半径对,F,p,和,F,f,的影响较大，对,F,c,的影响较小。随着过渡圆弧刃的增大，,F,p,增大，,F,f,减小，,F,c,略有增大。,(5),刃倾角的影响,实践证明，刃倾角在很大范围内变化时，,F,c,基本不变，但对,F,p,和,F,f,的影响较大。随着刃倾角增大，,F,p,减小，而,F,f,增大。,4,）,刀具磨损的影响,5,）,切削液的影响,6,）,刀具材料的影响,二,.,切削功率,切削功率是各切削分力消耗功率的总和,。在车削外圆时，,Fp,不做功，只有,Fc,和,F,f,做功，因此，切削功率可按下式计算：,(2 -28),由于,F,f,Fc,，而,F,f,方向的进给速度又很小，因此所消耗的功率很小,(3.0,5-5-5,钢铅合金,9-4,铝铜合金,铝镁合金,2,容易切削的,材料,易切削钢,2.5,3.0,0.4,0.5GPa,3,较易切削钢,1.6,2.5,0.45,0.,6GPa,4,普通材料,一般钢及铸铁,1.0,1.6,正火,45,钢,灰铸铁,5,稍难切削的材料,0.65,1.0,0.9GPa,6,难切削材料,较难切削的材料,0.5,0.65,=0.95,1.0GPa,7,难切削材料,0.15,0.5,50CrV,调质,1Crl8Ni9Ti,某些钛合金,8,很难切削的材料,.15,某些钛合金,铸造镍基高温合金,2.,影响材料切削加工性的因素,1),金属材料物理和力学性能,的影响,（,1,）硬度和强度,（,2,）塑性,（,3,）韧性,（,4,）导热性,（,5,）线膨胀系数,2),金属材料化学成分,的影响,（,1,）钢的化学成分的影响,（,2,）铸铁的化学成分的影响,3),金属材料热处理状态和金相组织,的影响,3.,改善材料切削加工性的途径,1),通过热处理改变材料的组织和力学性能,高碳钢、工具钢的硬度偏高，且有较多的网状、片状的渗碳体组织，加工较难。经过球化,退火,即可降低硬度，并得到球状的渗碳体，从而改善其切削加工性；,热轧状态的中碳钢，组织不均匀，表面有硬皮，经,正火,可使其组织与硬度均匀，从而改善其切削加工性；,低碳钢的塑性太高，可通过,正火,适当降低塑性，提高硬度，从而改善其切削加工性；马氏体不锈钢常要进行调质处理降低塑性，使其变得容易加工。,铸铁件一般在切削加工前均要进行,退火,处理，降低表层硬度，消除内应力，以改善其切削加工性。,2,),选择易切钢,在钢中,适当,添加一些元素,，如硫、磷、铅、钙等，可使钢的切削加工性得到显著改善，这样的钢叫“易切钢”。,二、切削条件的合理选择,（一）刀具几何参数的选择,1.,前角选择时考虑的因素：,工件材料的强度、硬度低，可取较大的前角；反之，取小的前角。,加工塑性材料，应取大的前角。加工脆性材料，可取较小的前角。,粗加工、断续切削或工件有硬皮时，应取小的前角。,对于成形刀具和前角影响切削刃形状的其它刀具，为防止其刃形畸变，常取较小的前角。,刀具材料抗弯强度大、韧性较好时，应取大的前角。,工艺系统刚性差或机床功率不足时，应取大的前角。,对于数控机床和自动机、自动线用刀具，为保障刀具尺寸公差范围内的使用寿命及工作稳定性，应选用较小的前角。,用硬质合金刀具加工一般钢时，可取,加工灰铸铁时，取,2.,后角选择时考虑的因素有：,粗加工、强力切削及承受冲击载荷的刀具，要求切削刃有足够强度，应取较小的后角；精加工时，宜取较大的后角；,工件材料强度、硬度较高时，为保证切削刃强度，宜取较小的后角；工件材料较软、塑性较大时，应适当加大后角；加工脆性料，宜取较小的后角；,工艺系统刚性差，容易出现振动时，应适当减小后角，有增加阻尼的作用；,各种有尺寸精度要求的刀具，为了限制重磨后刀具尺寸的变化，宜取小的后角。,车削一般钢和铸铁时，车刀后角通常取,6,8 ;,车刀的副后角一般取其等于或小于主后角。,3.,主偏角和副偏角的选择,合理主偏角选择时考虑的因素有：,加工很硬的材料时，如淬硬钢和冷硬铸铁，为减轻单位长度切削刃上的负荷，同时为改善刀头导热和容热条件，延长刀具使用寿命，宜取较小的主偏角。,粗加工和半精加工时，硬质合金车刀一般选用较大的主偏角，以利于减小振动、延长刀具使用寿命、断屑和采用较大的切削深度。,工艺系统刚性较好时，较小主偏角可延长刀具使用寿命；刚性不足,(,如车细长轴,),时，应取较大的主偏角，甚至,90,，以减小切深抗力。,副偏角的大小主要根据表面粗糙度的要求选取，,一般为,5,15,，粗加工时取大值，精加工时取小值，,必要时可以磨出一段修光刃,(,如图,2-38,所示,),。,4.,刃倾角的选择,加工一般钢件和铸铁时，,精车取,s,=0,+5,；,无冲击的,粗车取,s,=0,-5;,有冲击负荷时，取,s,=-5,-15,；,当冲击特别大时，取,s,=-30,-45,。,切削高强度钢、冷硬钢时，可取,s,=-,0,-,0,。,（二）切削用量的选择原则,1.,切削用量与生产率、刀具寿命的关系,2.,选择切削用量的基本原则：,粗加工,:,首先选取尽可能大的背吃刀量；,其次根据机床进给机构强度、刀杆刚度等限制条件（粗加工时）或已加工表面粗糙度要求（精加工时），,选取可能大的进给量；,最后根据切削用量手册查取或根据公式（,2-37,）计算,确定合理的切削速度。,（三）切削液的合理选用,1.,切削液的作用,（,1,）切削液的冷却作用,（,2,）切削液的润滑作用,（,3,）切削液的清洗作用,（,4,）切削液的防锈作用,切削液还应满足价廉，配置方便，性能稳定，不污染环境和对人体无害等要求。,2.,切削液的种类,（,1,）水溶液 （,2,）乳化液 （,3,）切削油,3.,切削液添加剂,为了改善切削液性能所加入的化学物质，称为添加剂。,常见的添加剂有油性和极压添加剂、防锈添加剂、防霉添加剂、抗泡沫添加剂和乳化剂等。,油性添加剂主要用于低温低压边界润滑状态,，在金属切削过程中主要起润滑作用，在一定的切削温度下进一步形成物理吸附膜，减小前刀面与切屑、后刀面与工件之间的摩擦。,在极压润滑状态下，切削液中必须添加极压添加剂来维持润滑膜强度,。常用的极压添加剂是含硫、磷、氯、碘等的有机化合物，这些化合物在高温下与金属表面起化学反应，生成比物理吸附膜熔点高得多的化学吸附膜。,4.,切削液的选择,（,1,）工件材料方面考虑,（,2,）从刀具方面考虑,（,3,）从加工方法方面考虑,（,4,）从加工要求方面考虑,5.,切削液的使用方法,（,1,）浇注法,（,2,）高压冷却法,(3,）喷雾冷却法,8,磨削与砂轮,一、磨削过程,图,2-40,磨粒对工件的切削 图,2-41,磨粒的切削过程,1,滑擦阶段,2,耕犁阶段,3,形成切屑,二、磨削力与磨削温度,1.,磨削力,同其它切削加工一样，总磨削力可分解为三个分力：,主磨削力,(,切向磨削力,),；,切深抗力,(,径向磨削力,),；,进给抗力,(,轴向磨削力,),。几种不同类型磨削加工的三向分力如图,2-42,所示,:,图,2-42,磨削时的三向磨削分力,a),外圆磨削,b),内孔磨削,c),平面磨削,2,磨削温度,磨削时，由于磨削速度很高，切削厚度很小，切削刃很钝，所以切除单位体积切所消耗的功率为车、铣等切削方法的,10,20,倍。磨削所消耗能量的大部分转变为热能，使磨削区形成高温。,磨削温度常用磨粒磨削点温度和磨削区温度来表示。磨削点温度是指磨削时磨粒切削刃与工件、磨屑接触点温度。磨削点温度非常高,(,可达,1000,1400),，它不但影响表面加工质量，而且对磨粒磨损以及切屑熔着现象也有很大的影响。砂轮磨削区温度就是通常所说的磨削温度，是指砂轮与工件接触面上的平均温度，约在,400,1000,之间，它是产生磨削表面烧伤、残余应力和表面裂纹的原因。,三、砂轮的特性与选择,砂轮的特性由下列五个因素来决定：磨料、粒度、结合剂、硬度和组织。,1.,磨料,常用的磨料有氧化物系、碳化物系、高硬磨料系三类。,氧化物系磨料的主要成分是,A1,2,0,3,，由于它的纯度不同和加入金属元素不同，而分为不同的品种,;,碳化物系磨料主要以碳化硅、碳化硼等为基体，也是因材料的纯度不同而分为不同品种,;,高硬磨料系中主要有人造金刚石和立方氮化硼。,各种磨料的特性及适用范围见表,2-3:,表,2-3,常用磨料的特性及适用范围,系列,磨料名称,代 号,显微硬度,HV,特 性,适用范围,氧化物系,棕刚玉,A,2200,2280,棕褐色。硬度高，韧性大，价格便宜,磨削碳钢、合金钢、可锻铸铁、硬青铜,白刚玉,WA,2200,2300,白色。硬度比棕刚玉高，韧性较棕刚玉低,磨削淬火钢、高速钢、高碳钢及薄壁零件,碳化物系,黑碳化硅,C,2840,3320,黑色，有光泽。硬度比白刚玉高，性脆而锋利，导热性和导电性良好,磨削铸铁、黄铜、铝、耐火材料及非金属材料,绿碳化硅,GC,3280,3400,绿色。硬度和脆性比黑碳化硅高，具有良好的导热性和导电性,磨削硬质合金、宝石、陶瓷、玉石、玻璃等材料,高硬,磨料系,人造金刚石,D,6000,10000,无色透明或淡黄色、黄绿色、黑色，硬度高，比天然金刚石脆,磨削硬质合金、宝石、光学玻璃、半导体等材料,立方氮化硼,CBN,6000,8500,黑色或举白色。立方晶体，硬度仅次于金刚石，耐磨性高,磨削各种高温合金，高钼、高钒、高钴钢，不锈钢等材料,2,.,粒度,粒度表示磨粒的大小程度。以磨粒刚能通过的那一号筛网的网号来表示磨粒的粒度。例如,60,粒度是指磨粒刚可通过每英寸长度上有,60,个孔眼的网。,直径小于,40m,的磨粒称为微粉。微粉的粒度以其尺寸大小来表示。如尺寸为,28m,的微粉，其粒度号为,W28,。常用磨粒粒度和尺寸及其应用范围见表,2-4:,表,2-4,常用的砂轮粒度及其应用范围,粒度号,颗粒尺寸,/m,应用范围,粒度号,颗粒尺寸,/m,应用范围,12,36,2000,1600,500,400,荒磨,打毛刺,W40,W28,40,28,28,20,珩磨,研磨,46,80,400,315,200,160,粗磨,半精磨,精磨,W20,W14,20,14,14,10,研磨、超级加工、超精磨削,100,280,160,125,50,40,精磨,珩磨,W10,W5,10,7,5,3.5,研磨、超级加工、镜面磨削,3.,结合剂,结合剂的作用是将磨粒粘合在一起，使砂轮具有必要的形状和强度。砂轮的强度、耐腐蚀性、耐热性、抗冲击性和高速旋转而不破裂的性能，主要取决于结合剂的性能。常用的砂轮结合剂有：陶瓷结合剂、树脂结合剂、橡胶结合剂、金属结合剂,(,常见的是青铜结合剂,),。表,2 -5,为常用结合剂的性能及应用范围,:,表,2-5,常用结合剂的性能及选用,结合剂,代号,性 能,适 用 范 围,陶瓷,V,耐热、耐蚀、气孔多、易保持廓形，弹性差,最常用，适用于各类磨削,树脂,B,弹性好，强度较,V,高，耐热性差,适用于高速磨削、切断、开槽,橡胶,R,弹性更好，强度更高，气孔少，耐热性差,适用于切断、开槽，及作无心磨的导轮,金属,M,强度最高，导电性好，磨耗少，自锐性差,适用于金刚石砂轮,4.,硬度,砂轮的硬度是反映磨粒在磨削力作用下，从砂轮表面上脱落的难易程度。砂轮硬，即表示磨粒难以脱落；砂轮软，表示磨粒容易脱落。砂轮的软硬和磨粒的软硬是两个不同的概念，必须区分清楚。砂轮硬度等级见表,2-6:,表,2-6,砂轮的硬度等级名称及代号,大级名称,超软,软,中软,中,中硬,硬,超硬,小级名称,超软,软,1,软,2,软,3,中软,1,中软,2,中,1,中,2,中硬,1,中硬,2,中硬,3,硬,1,硬,2,超硬,代号,CR,R1,R2,R3,ZR1,ZR2,Z1,Z2,ZY1,ZY2,ZY3,Y1,Y2,CY,D,E,F,G,H,J,K,L,M,N,P,Q,R,S,T,Y,选择砂轮硬度时可参照以下几条原则：,（,1,）工件硬度,:,（,2,）加工接触面,:,（,3,）精磨和成形磨削,:,（,4,）砂轮粒度大小,:,（,5,）工件材料,:,5.,组织,砂轮的组织反映了磨粒、结合剂、气孔三者之间的比例关系。磨粒在砂轮总体积中所占的比例越大，则砂轮的组织越紧密，气孔越小；反之，磨粒的比例越小，则组织越疏松，气孔越大。砂轮组织的级别可分为紧密、中等、疏松三大类别，细分可分为,15,级，见表,2-7:,类 别,紧 密,中 等,疏 松,组织号,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,1l,12,13,14,磨粒占砂轮体积百分比（,%),62,60,58,56,54,52,50,48,46,44,42,40,38,36,34,表,2-7,砂轮的组织号,紧密组织,的砂轮适用于重压力下的磨削。在成形磨削和精密磨削时，紧密组织的砂轮能保持砂轮的成形性，并可获得较小的粗糙度。,中等组织,的砂轮适用于一般的磨削工作，如淬火钢的磨削及刀具刃磨等。,疏松组织,的砂轮不易堵塞，适用于平面磨、内圆磨等磨削接触面积较大的工序以及磨削热敏性强的材料或薄工件。,磨削软质材料最好采用组织号为,10,号以上的疏松组织，以免磨屑堵塞砂轮。,6.,砂轮形状与标志,常用砂轮的形状、代号及其用途见表,2-8:,在砂轮的端面上一般都印有标志，例如,1-3003075 A60L5V-35m/s,，表示,:,砂轮为平形砂轮,(1),，外径为,300mm,，厚度为,30mm,，内径为,75mm,，磨料为棕刚玉,(A),，粒度号为,60,，硬度为中软,2(L),，组织号为,5,，结合剂为陶瓷,(V),，最高圆周速度为,35m,s,。,表,2-8:,常用砂轮的形状、代号及其用途见,砂轮名称,代 号,断 面 简 图,基 本 用 途,平形砂轮,1,根据不同尺寸分别用于外圆磨、内圆磨、平面磨、无心磨、工具磨、螺纹磨和砂轮机上,筒形砂轮,2,用于立式平面磨床上,碗形砂轮,11,通常用于刃磨刀具，也可用于导轨磨上磨机床导轨,碟形一号砂轮,12a,适于磨铣刀、铰刀、拉刀等，大尺寸的砂轮一般用于磨齿轮的齿面,7.,砂轮的选用,图示零件磨外圆选择砂轮,:,45,钢,: 80-100#;A1,2,0,3;,平形砂轮,;,中硬,;,中等组织,淬火工具钢,:80-100#;A1,2,0,3;,平形砂轮,;,中软,;,中等组织,作业,1,1.,在卧式车床上用镗刀镗直径,20mm,的孔,若刀尖低于工件中心,0.5mm,计算刀具前后角的变化大小,?,2.,何谓工件材料的切削加工性？铸铁、低碳钢、工具钢毛坯件切削加工性存在什么问题,?,如何改善其切削加工性？,3.,试述刀具前角、后角的功用及选择原则。硬质合金车刀加工中碳钢时前角、后角取多大,?,4.,试设计一把左偏刀,标注,:,前角,0,;,后角,0,;,刃倾角,-,S,;,主偏角,;,副偏角,;,副前角,0,;,副后角,0,;,楔角,0,
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