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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,*,衡量金刚石刀具好坏标准：,能否加工出高质量的超光滑表面（,Ra,0.005,0.02m,）,能否有较长的切削时间保持刀刃锋锐（切削长度数百千米）,使用的主要问题：,优选切削部分的几何形状；,前、后面选择最佳晶面；,确定刀具结构和金刚石在刀具上的固定方法。,2.4,金刚石刀具的使用,一、金刚石刀具,2.4,金刚石刀具使用,2.4,金刚石刀具使用,1,、普通车刀几何形状,正交平面参考系,前角：在正交平面内，基面与前刀面之间的夹角。,后角：在正交平面内，切削平面与主后刀面之间的夹角。,2.4,金刚石刀具使用,前角,后角,副偏角,主偏角,正交平面参考系,1,、,普通车刀几何形状,金刚石刀具的主切削刃和副切削刃之间采用,过渡刃,对加工表面起修光作用。,国内：多采用直线修光刃，修光刃长度一般取,0.1,0.2mm,国外：多采用圆弧修光刃，圆弧半径,R=0.53mm,。,金刚石刀具的主偏角用得较多的是,45,度。,2.4,金刚石刀具使用,2,、金刚石刀具几何形状,（,1,）刀头形式,采用较大的刀具楔角，也就是刀具的前角、后角都取得较小。,后角：,前角根据加工材料，切铝、铜合金前角取 。,2.4,金刚石刀具使用,1,、金刚石刀具切削部分的几何形状,（,2,）前角和后角,增加刀刃的强度考虑：,减小表面摩擦考虑：,需要增大后角,2.4,金刚石刀具使用,金刚石刀具切削部分的几何形状,金刚石车刀举例,1,：主偏角,45,度,2,：前角,0,度,3,：后角,5,度,4,：修光刃,0.15mm,1,1,2,3,3,4,应考虑因素：刀具耐磨性好；刀刃微观强度高，不易产生微观崩刃；刀具和被加工材料间摩擦系数低，使切削变形小，加工表面质量高；制造研磨容易。,（,111,）晶面由于硬度太高，研磨困难，不适合作前后面。,（,100,）晶面作金刚石刀具的前后面，理由如下：,1),（,100,）晶面的耐磨性高于（,110,）晶面；,2),（,100,）晶面的微观破损强度高于（,110,）晶面，（,100,）晶面受载荷时的破损机率比（,110,）晶面低很多；,3),（,100,）晶面和有色金属之间的摩擦系数要低于（,110,）晶面的摩擦系数。,2,、金刚石刀具前、后刀面晶面选择,面网密度中，,P,（,100,）：,P,（,110,）：,P,（,111,）,=1,：,1.414,：,2.308,面网间距中，,D,（,100,）：,D,（,110,）：,D,（,111,）,=0.089,：,0.126,：,0.154,1,）（,100,）晶面的摩擦系数曲线有,4,个波峰和波谷；（,110,）晶面有,2,个波峰和波谷；（,111,）晶面有,3,个波峰和波谷；,2,）（,100,）晶面的摩擦系数最低；（,110,）最高；,3,）（,100,）晶面的摩擦系数差别最大；（,111,）晶面最小。,金刚石晶体的摩擦系数,对金刚石车刀，常把金刚石固定在小刀头上，小刀头用螺钉或压板固定在车刀刀杆上，或将金刚石直接固定在车刀刀杆上。,一次性使用不重磨的精密金刚石刀具，将金刚石,钎焊在硬质合金片上，再用螺钉夹固在车刀杆上。,2,、金刚石刀具的固定方法,金刚石刀具的刀刃锋锐度的含义,2.5,刀刃锋锐度对切削变形和加工表面质量的影响,刀刃锋锐度，即,刃口钝圆半径值的大小，,值大，刀刃锋锐度差，切削时刀具较难切入工件，挤压严重，在加工表面形成较深的变质层，且回弹量较厚，影响超精密切削加工零件的表面质量。,正交平面,刃口锋锐度,对加工表面有一,定的影响，相同条件下（背,吃刀量、进给量），更锋锐,的刀具切出的表面粗糙度更,小；速度的影响不是很大。,2.5,刀刃锋锐度对切削变形和加工表面质量的影响,一、,刃口锋锐度,对加工,表面粗糙度,的影响,刃口半径为,0.6,m,、,0.3,m,锋锐车刀切削变形系数明显低于较钝的车刀。刀刃锋锐度不同，切削力明显不同。,刃口半径增大，切削力增大，即切削变形大。背吃刀量很小时，刃口半径增大切削力增大更为显著。,2.5,刀刃锋锐度对切削变形和加工表面质量的影响,二、刀刃锋锐度对,切削变形和切削力,的影响,因为背吃刀量很小时，刃口半径造成的附加切削变形已占总切削变形的很大比例，刃口的微小变化将使切削变形产生很大的变化。所以在背吃刀量很小的精切时，应采用刃口半径很小的锋锐金刚石车刀。,LY12,铝合金原始材料的,显微硬度,为,105HV,。,使用,p,0.3m,的金刚石车刀切削，得到的加工表面显微硬度为,167HV,；,使用,p,0.6m,的金刚石车刀切削，得到的加工表面显微硬度为,205HV,。,2.5,刀刃锋锐度对切削变形和加工表面质量的影响,1,、对加工表面冷硬的影响,三、刀刃锋锐度对,切削表面层的冷硬和组织位错,的影响,1,）,刃口半径不同，加工表面变质层的冷硬和显微硬度有很大区别；,2,）刃口半径越小，加工表面变质层的冷硬度越小。,刃口半径越小，位错密度越小，切削变形越小，表面质量越高。,2.5,刀刃锋锐度对切削变形和加工表面质量的影响,2,、对加工表面组织位错的影响,三、刀刃锋锐度对切削表面层的,冷硬和组织位错,的影响,表面层组织,位错,是在一定范围内原子发生了有规律的错动,离开了他们原来的平衡位置,在材料科学中，指晶体材料的一种内部微观缺陷，即原子的局部不规则排列（晶体学缺陷）。从几何角度看，位错属于一种线缺陷，可视为晶体中已滑移部分与未滑移部分的分界线，其存在对材料的物理性能，尤其是力学性能，具有极大的影响。,位错密度,是：通常以通过单位面积上的位错线的根数来衡量，称为位错密度。,1,）刃口半径越小，残留应力越低；,2,）背吃刀量越小，残留应力越小，但当背吃刀量减小到临界值时，背吃刀量减小，残留应力增大。,2.5,刀刃锋锐度对切削变形和加工表面质量的影响,四、刀刃锋锐度对加工,表面残留应力,的影响,三、表面层残余应力,定义：,去除外力和热源作用后,零件内部自身,平衡的应力，称,残余应力。,残余应力的成因：,（一）局部温升过高引起的热应力,*材料在高温下，处于塑性状态，因温度升高,体积膨胀而发生塑性流动；,*材料在低温下，处于弹性状态，因温度降低体积减小而发生收缩，受下层材料的限制，,发生弹性变形，形成残余应力。,设,材料从,20C,升至,800C,，,然后回到,20C,，,这层,金属长度,l,的相对伸长量为：,所产生的残余拉应力为：,（,二）局部金相组织变化引起的相变应力,残余奥氏体回火马氏体：体积膨胀，表层为,残余压应力；,马氏体屈（索）氏体：体积收缩，表层为,残余拉应力。,（三）表面局部冷塑变形引起的塑变应力,在切削方向上存在,拉应力，与其垂直,的方向上存在压应,力。,课堂作业,1,，分析该金刚石刀具的前角，后角，主偏角，副偏角和修光刃模式。,2,，解释何为位错密度，表面残余应力，刀具的锋锐度？请说明金刚石刀具的锋锐度对表面质量的影响。,
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