机械制造技术基础课件

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,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,第2章制造工艺装备,金属切削刀具,机床,机床夹具,1,熊良山等编机械制造技术基础课件,2.1金属切削刀具的基本知识,2.1.1金属切削加工的基本概念,1.切削运动（,主运动和进给运动,）与切削用量,图2-1 外圆车削的切削运动与加工表面,图2-2 平面刨削的切削运动与加工表面,2,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,切削速度V,c,，进给量f(或进给速度V,f,)和背吃刀量a,p,3,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,切削运动,主运动,进给运动,合成切削运动,2.工件表面,待加工表面,已加工表面,过渡表面,4,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,3.切削层参数：,公称厚度h,D，,公称宽度b,D，,公称横截面积A,D,=h,D,b,D,=f,a,p,5,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,2.1.2刀具角度,（一）切削部分的组成,前刀面A,主后刀面A,副后刀面,主切削刃S,副切削刃S,刀尖,6,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,其他刀具可看作是车刀的演变和组合,7,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,（二）定义刀具角度的参考系,刀具标注角,度参考系,基面P,r,切削平面P,s,正交平面P,0,法平面P,n,假定工作P,f,背平面P,p,8,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,（三）刀具的标注角度,前角,0,：前刀面基面（正交平面）,后角,0,：主后刀面切削平面（正交平面）,主偏角,r,：主刃投影假定进给方向（基面）,副偏角,r,：主刃投影假定进给方向（基面）,刃倾角,s,：主刃基面（切削平面）,9,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,图2-7 车刀的主要标注角度,10,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,图2-9,横,横,向,向,进,进,给,给,运,运,动,动,的,的,影,影,响,响,（,四,四,）,）,刀,刀,具,具,的,的,工,工,作,作,角,角,度,度,11,华,中,中,科,科,技,技,大,大,学,学,机,机,械,械,科,科,学,学,与,与,工,工,程,程,学,学,院,院,熊,熊,良,良,山,山,制,制,作,作,轴,向,向,进,进,给,给,运,运,动,动,的,的,影,影,响,响,12,华,中,中,科,科,技,技,大,大,学,学,机,机,械,械,科,科,学,学,与,与,工,工,程,程,学,学,院,院,熊,熊,良,良,山,山,制,制,作,作,安,装,装,高,高,度,度,的,的,影,影,响,响,13,华,中,中,科,科,技,技,大,大,学,学,机,机,械,械,科,科,学,学,与,与,工,工,程,程,学,学,院,院,熊,熊,良,良,山,山,制,制,作,作,刀,杆,杆,中,中,心,心,线,线,偏,偏,斜,斜,的,的,影,影,响,响,14,华,中,中,科,科,技,技,大,大,学,学,机,机,械,械,科,科,学,学,与,与,工,工,程,程,学,学,院,院,熊,熊,良,良,山,山,制,制,作,作,2.1.3,刀,刀,具,具,材,材,料,料,加,工,工,时,时,要,要,承,承,受,受,高,高,温,温,、,、,高,高,压,压,、,、,强,强,烈,烈,的,的,摩,摩,擦,擦,，,，,冲,冲,击,击,和,和,振,振,动,动,。,。,1.,刀,刀,具,具,材,材,料,料,应,应,具,具,备,备,的,的,性,性,能,能,高,的,的,硬,硬,度,度：,比,比,工,工,件,件,高,高,，,，HRC60,高,的,的,耐,耐,磨,磨,性,性,：,：耐,用,用,度,度,足,够,够,的,的,强,强,度,度,和,和,韧,韧,性,性,：,：不,崩,崩,刃,刃,，,，,不,不,断,断,高,的,的,耐,耐,热,热,性,性,（,（,热,热,稳,稳,定,定,性,性,）,）,：,：高,温,温,时,时,可,可,以,以,加,加,工,工,良,好,好,的,的,热,热,物,物,理,理,性,性,能,能,和,和,耐,耐,热,热,冲,冲,击,击,性,性,能,能,良,好,好,的,的,工,工,艺,艺,性,性,能,能,：,：刀,具,具,制,制,造,造,成,成,本,本,低,低,15,华,中,中,科,科,技,技,大,大,学,学,机,机,械,械,科,科,学,学,与,与,工,工,程,程,学,学,院,院,熊,熊,良,良,山,山,制,制,作,作,常,用,用,刀,刀,具,具,材,材,料,料,有,有,碳,碳,素,素,工,工,具,具,钢,钢,、,、,合,合,金,金,工,工,具,具,钢,钢,、,、,高,高,速,速,钢,钢,、,、,硬,硬,质,质,合,合,金,金,、,、,陶,陶,瓷,瓷,、,、,金,金,刚,刚,石,石,、,、,立,立,方,方,氮,氮,化,化,硼,硼,等,等,。,。,2.,高,高,速,速,钢,钢表2-1,含,有,有,较,较,多,多,钨,钨,、,、,钼,钼,、,、,烙,烙,、,、,钒,钒,等,等,元,元,素,素,的,的,高,高,合,合,金,金,工,工,具,具,钢,钢,较,高,高,的,的,硬,硬,度,度（,热,热,处,处,理,理,硬,硬,度,度,达,达HRC62,67,）,）,和,和耐,热,热,性,性（,切,切,削,削,温,温,度,度,可,可,达,达550,600,）,）,切,速,速,比,比,碳,碳,素,素,工,工,具,具,钢,钢,和,和,合,合,金,金,工,工,具,具,钢,钢,高,高1,3,倍,倍,（,（,因,因,此,此,而,而,得,得,名,名,）,）,，,，,刀,刀,具,具,耐,耐,用,用,度,度,高,高10,40,倍,倍,，,，,甚,甚,至,至,更,更,多,多,可,以,以,加,加,工,工,从,从,有,有,色,色,金,金,属,属,到,到,高,高,温,温,合,合,金,金,的,的,范,范,围,围,广,广,泛,泛,的,的,材,材,料,料,制造工,艺,艺简单,，,，能锻,造,造，容,易,易磨出,锋,锋利的,刀,刀刃,在复杂,刀,刀具（,钻,钻头、,丝,丝锥、,成,成形刀,具,具、拉,刀,刀、齿,轮,轮刀具,等,等）的,制,制造中,占,占有重,要,要地位,。,。,用途分,：,：通用型,高,高速钢和高性能,高,高速钢,制造工,艺,艺分：熔炼高,速,速钢和粉末冶,金,金高速,钢,钢,16,华中科,技,技大学,机,机械科,学,学与工,程,程学院,熊,熊良山,制,制作,3.硬,质,质合金(表2-2),用高耐,热,热性和,高,高耐磨,性,性的金属碳,化,化物（碳化,钨,钨，碳,化,化钛，,碳,碳化钽,，,，碳化,铌,铌等）,与,与金属粘,结,结剂（钴，,镍,镍，钼,等,等）在,高,高温下,烧,烧结而,成,成的粉,末,末冶金,制,制品。,硬度：HRA89-93，,能,能耐850-1000C,的,的高温,，,，良好,的,的耐磨,性,性，切,速,速可达100-300m/min,，,，可加,工,工包括,淬,淬硬钢,在,在内的,多,多种材,料,料。,广泛应,用,用,硬质合,金,金的抗,弯,弯强度,低,低，冲,击,击韧性,差，不,锋,锋利，,较,较难加,工,工，不,易,易做成,形状复,杂,杂的整,体,体刀具,。,。,常用的,硬,硬质合,金,金有钨,钴,钴类（YG类,）,），钨,钛,钛钴类,（,（YT,类,类）和,通,通用硬,质,质合金,（,（YW,类,类）3,类,类。,17,华中科,技,技大学,机,机械科,学,学与工,程,程学院,熊,熊良山,制,制作,4.,涂,涂层刀,具,具和其,它,它刀具,材,材料,涂层刀,具,具：,耐磨性,高,高的难,熔,熔金属,化,化合物,耐用度,至,至少可,提,提高1,3倍,（,（刀片,）,），或210倍（,高,高速钢,）,）。加,工,工材料,的,的硬度,愈,愈高，,效,效果愈,好,好。,人造金,刚,刚石：,在高温,高,高压下,由,由石墨,转,转化而,成,成,极高的,硬,硬度（,显,显微硬,度,度可达HV10000）和,耐,耐磨性,，,，摩擦,系,系数小,，,，切削,刃,刃非常,锋,锋利。,很,很高的,加,加工表,面,面质量,。,。,陶瓷材,料,料：,以氧化,铝,铝为主,要,要成分,，,，经压,制,制而成,在1200C时可,保,保持HRA80的硬,度,度，脆,。,。,热稳定,性,性较差,（,（不得,超,超过700800,），,与,与铁元,素,素的化,学,学亲和,力,力很强,，,，不宜,加,加工钢,铁,铁件。,加,加工硬,质,质合金,。,。,立方氮,化,化硼：,由六方,氮,氮化硼,在,在高温,高,高压下,转,转变而,成,成,硬度热,稳,稳定性,很,很高（,可,可达1300,1400C）,。,。,最大的,优,优点：,在,在高温,（,（12001300C,）,）时也,不,不易与,铁,铁族金,属,属起反,应,应。,18,华中科,技,技大学,机,机械科,学,学与工,程,程学院,熊,熊良山,制,制作,2.1.4CVD,金,金刚石,切,切削刀,具,具,激光焊接金刚石圆锯片,人造金刚石单晶,寿命相,当,当于硬,质,质合金,刀,刀具的100,倍,倍以上,加工特,性,性：,刀刃强,度,度高，,能,能承受,较,较单晶,金,金刚石,刀,刀具更,高,高的冲,击,击载荷,。,。,磨耗小,，,，耐用,度,度比硬,质,质合金,高,高100倍以,上,上，性,能,能优于PCD,刀,刀具。,可,可以多,次,次修磨,，,，反复,使,使用。,用单晶,金,金刚石,刀,刀具的,研,研磨方,法,法将刃,部,部精细,研,研磨抛,光,光至Ra0.05um,被,被加工,工,工件表,面,面可达,到,到镜面,光,光。,热导率5W/cmK,。,。,热稳定,性,性好，,最,最高工,作,作温度800,。,19,华中科,技,技大学,机,机械科,学,学与工,程,程学院,熊,熊良山,制,制作,2.1.5,刀,刀具角,度,度的选,择,择,1.选,择,择前角,g,0,2.选,择,择后角,o,3.选,择,择主偏,角,角,r,和副偏,角,角,r,4.选,择,择刃倾,角,角,l,s,应当指,出,出，刀,具,具各角,度,度之间,是,是相互,联,联系，,相,相互影,响,响的，,孤,孤立地,选,选择某,一,一角度,并,并不能,得,得到所,希,希望的,合,合理值,。,。,20,华中科,技,技大学,机,机械科,学,学与工,程,程学院,熊,熊良山,制,制作,1.,前,前角,g,0,影响：,切削的,难,难易程,度,度-很大,。,。,前,前角，,使,使刀刃,变,变得锋,利,利，使,切,切削更,轻,轻快，,切,切屑变,形,形，,切,切削力,和,和切削,功,功率,前角,，,，刀刃,和,和刀尖,强,强度,，,，散,热,热体积,，,影,影响刀,具,具寿命,。,。对表,面,面粗糙,度,度，排,、,、断屑,等,等有一,定,定的影,响,响,21,华中科,技,技大学,机,机械科,学,学与工,程,程学院,熊,熊良山,制,制作,选择前,角,角,g,0,主要取,决,决于：工件材,料,料、刀具材,料,料、加工要,求,求,工件强,度,度、硬,度,度较低,时,时，取,较,较大的,前,前角，,反,反之取,较,较小的,前,前角；,加工塑,性,性材料,（,（如钢,）,）选较,大,大的前,角,角，脆,性,性材料,（,（如铸,铁,铁）选,较,较小的,前,前角。,刀具材,料,料韧性,好,好（如,高,高速钢,）,），前,角,角可选,得,得大些,，,，反之,（,（如硬,质,质合金,）,）则前,角,角应选,得,得小一,些,些。,粗加工,时,时，特,别,别是断,续,续切削,时,时，应,选,选用较,小,小的前,角,角；精,加,加工时,应,应选用,较,较大前,角,角。,硬质合,金,金车刀,的,的前角,0,在5,20,范,范围内,选,选，高,速,速钢刀,具,具的前,角,角应比,硬,硬质合,金,金刀具,大,大5,10,，而,陶,陶瓷刀,具,具的前,角,角一般,取,取5,15。,22,华中科,技,技大学,机,机械科,学,学与工,程,程学院,熊,熊良山,制,制