机械制造技术基础chapter2

nullnull 第二章 金属切削原理与刀具第七节 切削用量的选择及工件材料加工性第一节 刀具的结构第二节 刀具材料 第三节 金属切削过程及其物理现象第四节 切削力与切削功率第五节 切削热与切削温度第六节 刀具磨损与刀具寿命null金属切削原理与刀具 第一节 刀具的结构 一、切削运动 1.切削运动 刀具与工件间的相对运动称为切削运动 （即 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面成形运动） 主 运 动：在机床上形成切削速度并消耗大部 分切削力的运动 进给运动：机床上维持切削加工过程连续不断 进行运动null如图的外圆的车削运动。 υc为切削刃某点切削速度， υf为同一点的进给运动速度， υe为两个运动的合成速度。 金属切削原理与刀具2.切削要素 待加工表面： 工件上即将被切除的表面 已加工表面： 工件上已切去切削层而形成的新表面 过渡表面(加工表面)： 工件上正被刀具切削着的表面，介于已加工表面和 待加工表面之间 切削过程中，工件上通常存在的3个不断变化的表面null金属切削原理与刀具切削要素包括切削用量和切削层的几何参数 (1).切削用量 包括切削速度、进给量、背吃刀量（切削深度） 切削速度Vc（m/s）：刀具切削刃上选定点相对于 工件主运动的速度 计算时常用最大切削速度代表刀具的切削速度 外圆车刀车削外圆时的切削速度计算公式为 dw—工件待加工表面的直径，(mm) n—工件的转速，(r/s) 内孔车削时的切削速度计算公式为 dm—工件已加工表面的直径，(mm) n—工件的转速，(r/s) null金属切削原理与刀具 进给量f 在主运动每转一转或每一行程时，刀具与工件 之间沿进给动方向的相对位移 单位是 mm/r(用于车削、镗削等) mm/行程(用于刨削、磨削等) 进给量表示进给运动的速度 进给速度Vf（mm/s) 每齿进给量fz(多刃刀具，mm/齿) 其中： n—主运动的转速，(r/s) z—刀齿齿数 Vf=n·f=n·z·fznull 背吃刀量ap （切削深度） 待加工表面与已加工表面之间的垂直距离(mm) 单位为mm 对于外圆加工 其中：dw—工件待加工表面的直径，(mm) dm—工件已加工表面的直径，(mm) 对于钻孔工作金属切削原理与刀具null金属切削原理与刀具 (2).切削层参数 在切削过程中，工件每转一转或刀具每转一齿，刀 具主切削刃相邻两位置间的一层金属，称为切削层切削层公称宽度aw： 沿过渡表面测量的切削层尺寸 aw反映了切削刃参加切削的工作长度 aw=ap/sinkr 切削层公称厚度ac： 在过渡表面法线方向测量的切削层尺寸，即相邻两 过渡表面之间的距离 ac反映了切削刃单位长度上的切削负荷 ac=f·sinkr nullaw=ap/sinkrac=f·sinkrnull金属切削原理与刀具 切削层公称横截面积Ac： 切削层公称厚度与切削层公称宽度的乘积   Ac=ac·aw=f·sinkr·ap/sinkr=f·ap 切削用量与切削层参数null金属切削原理与刀具 二、刀具角度 1.刀具切削部分的组成三面两刃一尖 前(刀)面 主后(刀)面 副后(刀)面 主切削刃 副切削刃 刀尖null(1)：前刀面（刀具上切屑过的表面） (2)：主后刀面（刀具上与工件过渡表面相对的表面） (3)：副后刀面（刀具上与工件已加工表面相对的表面） (4)：主切削刃（前刀面与主后刀面的交线，主要切削工作） (5)：副切削刃（前刀面与副后刀面的交线，参与部分切削工作） (6)：刀尖（主切 削刃和副切削刃的 联接部位，为了 增强刀尖的强度， 改善散热条件，通 常在刀尖处磨出圆 弧或直线过渡刃）null金属切削原理与刀具其它各类刀具，都可以看作是车刀的演变和组合 null2.确定刀具角度的静止参考系 假设：① 不考虑进给运动 ② 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 车刀刀尖与工件中心等高 ③ 刀柄的中心线垂直于进给方向 因此，参考系为静止参考系，主 要坐标平面有基面pr、切削平面ps、 正交平面（主剖面）po、假定工作 平面pf、背平面pp组成。 （1）基面（ pr ）：通过主切削刃 选定点，垂直于假定主运动 方向的平面。 （2）切削平面（ ps ）：通过 主切削刃选定点，与切削刃 相切并垂直于基面。 （3）正交平面（ po ）：通过主 切削刃选定点，并同时垂直 于基面和切削平面 刀具标注角度的参考系null（4）假定工作平面（ pf ）（进给平面）通过切削刃选定点，与 基 面垂直，且与假定进给方向平行 （5）背平面（ pp ）（切深平面）通过切削刃选定点，同时垂直于基面和假定工作平面null3.刀具的标注角度 刀具的标注角度是指刀具在静止参考系中的一组角度，也是刀具制造图上标注的角度，是刀具设计、制造、刃磨和测量所必需的，也称静止角度。 主要包括： 前角（ ）、后角（ ）、主偏角（ ）、副偏角（ ）和刃倾角（ ）。 null(1)前角（ ）在正交平面内，基面与前刀面之间的夹角。 作用：（1）使主切削刃锋利（2）影响切削刃强度 选取原则：①工件材料：塑性材料，大前角；脆性，小前角。 强度、硬度低，大前角，否则，小前角。 ②刀具材料：高速钢，大前角；硬质合金，小前角。 ③加工性质：精加工，大前角；粗加工，小前角。 选取范围： (2)后角（ ）在正交平面内，切削平面与主后刀面之间的夹角。 作用： （1）减少刀具主后刀面与工件之间的摩擦 （2）后刀面的磨损。 选取原则：加工性质：精加工，大后角；粗加工，小后角。 选取范围：粗加工： 精加工：null(3)主偏角（ ） 基面内，切削平面与假定工作平面间的夹角。 作用：（1）影响切屑的形状和刀具寿命 （2）影响背向力 与进给力 的比例 （3）影响表面粗糙度 对切屑的形状和刀具寿命的影响 主偏角对表面粗糙度大小的影响 主偏角小：切屑宽且薄。 （散热好，刀具寿命提高） 主偏角大：切屑窄且厚。主偏角小：表面粗糙度小。主偏角大：表面粗糙度大。 常用角度：45°、60° 、75° 、90° null(4)副偏角（ ）基面内，副切削平面与假定工作面间的夹角。 作用：（1）影响副切削刃与工件已加工表面的摩擦 （2）影响表面粗糙度的大小 选取范围： 副偏角小：表面粗糙度小。副偏角大：表面粗糙度大。null主偏角Ｋｒ：是切削平面与假定进给方向的夹角，在基面内测量。 副偏角Ｋｒ/：是副切削平面与进给反方向的夹角，在基面内测量。 刀具标注角度null(7)刃倾角（ ）在切削平面内，主切削刃和基面之间的夹角。 作用：（1）影响刀头的强度 （2）影响排屑方向 null金属切削原理与刀具 三、刀具种类 1.刀具分类 按加工方式和具体用途：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 按所用材料：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：整体刀具、镶片刀具、机夹刀具和复合刀具等 按是否 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 化：标准刀具和非标准刀具等null金属切削原理与刀具 2.常用刀具简介 (1)车刀 在结构上分为： 整体车刀 焊接装配式车刀 机械夹固刀片车刀 机夹车刀 可转位车刀null金属切削原理与刀具 将硬质合金刀 片用机械夹固的方 法安装在刀杆上， 又称“机夹重磨式” 车刀null金属切削原理与刀具 刀片为多边形，每一边都可做切削刃，用钝 后只需将刀片转位，即以新的切削刃投入工作。 又称“机夹不重磨式”车刀null 第二节 刀具材料 一、刀具材料 应具备的性能 刀具工作时，要受到很大压力、应力、很高的温度，将迅速磨损或破裂，因此应满足下列条件： 1.高的硬度和耐磨性: 刀具硬度>工件硬度，一般硬度 >HRC60。同时具有较高的耐磨性，延长刀具的寿命 一般，硬度↑，耐磨性↑。 2.足够的强度和韧性 承受切削力、冲击、振动。 3.较高的耐热性 在较高的温度下保持原有的硬 度、强度、韧性。 4.良好的 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 性 以便加工各种刀具。如段造性、热处理性、磨削加工性等。 5.经济性 null二、常用的刀具材料 1.碳素工具钢 含c%为0.7~1.3%。加工性好、刃易磨锋利。淬火后HRC61~64，价格低。 在200℃以上失去原有硬度，使刀刃烧损，切削速度不能提高，淬火时易产生裂纹和变形，适应于做锉刀、手用铰刀等。牌号T10、T10A 2.合金工具钢 在碳素工具钢中加入一定的W、 Cr、Mn而成。加入这些元素可提高刀具材料的耐磨性、耐热性、韧性、减少热处理时的变形。 淬火后HRC61~65，耐250℃~300℃高温，用于制造铰刀、拉刀等。 3.高速钢 合金钢中含较多W、 Cr→耐磨性↑，耐热性↑。高速钢约含 Cr4%、W10~20%、V1% 。 null淬火后HRC62~65，耐500~600 ℃，热处理变形小。用于制造较复杂的刀具，如车刀、铣刀、钻头、拉刀等。常用牌号W18Cr4V W6Mo5Cr4V2 4.硬质合金 用金属碳化物(WC．TiC)，粘结剂（Co、Mo、Ni）等烧结而成的粉末冶金制品。 切削温度800~1000℃，v=100~300m/s，HRA89~93 null (1)钨钴类(YG) WC和Co组成，抗弯强度↑、韧性↑与钢料摩擦时，耐磨性↓。适于加工铸铁、青铜等脆性材料。常用YG3、 YG6、 YG8。 （2）钨钛钴类（YT） 由WC、TiC、Co组成，硬 度、耐磨性比YG类好，但韧性差，适于加工钢材。常用 牌号YT5、YT18、YT30 （3）钨类（YW）由WC、TaC、Co组成。在YT中加入少量碳化铌、碳化钽，提高韧性、抗粘附性，可加工碳钢、合金钢、不锈钢、铸钢、非铁金属，常用牌号YW1、YW2 5.陶瓷 纯Al2O3及混合陶瓷Al2O3—TiC，硬度↑（91~95HRA），耐热性↑，1200 ℃下正常切削，v比硬质合金 高 2~5倍，但抗弯强度↓、冲击韧性↓，用于精加工、半精加工或加工高硬度、高强度钢、冷硬铸铁。 6.立方氮化硼 由软立方氮化硼在高温下催化转变而成。 有整体聚晶立方氮化硼刀具．立方氮化硼复合刀片null 它的耐磨性、硬度（8000~9000HV）、热稳性比金刚石高 (1400℃)，与铁族金属接触时，在1200~1300℃也不易起化学作用，为此用于加工淬硬钢和冷硬铸铁。 7.金刚石 切削刃锋利，Ra0.01~0.006μm，切削时不易产生积屑瘤，加工非金属时，Ra可小于0.04~0.012μm、IT5, 不适应加工钢铁材料。(因金刚石与铁有很强的化学亲合力，高温下易与C原子作用转化为石墨结构，刀具极易损坏。) null金属切削原理与刀具 第三节 金属切削过程及其物理现象 一、切削过程及切屑种类 1.切削形成过程 金属切削过程是指将工件上多余的金属层，通过切削加工被刀具切除而形成切屑并获得几何形状、尺寸精度和表面粗糙度都符合要求的零件的过程。 在这一过程中，始终存在着刀具切削工件和工件材料抵抗切削的矛盾，从而产生一系列现象，如切削变形、切削力、切削热与切削温度以及有关刀具的磨损与刀具寿命、卷屑与断屑等。对这些现象进行研究，揭示其内在的机理，探索和掌握金属切削过程的基本规律，从而主动地加以有效的控制，对保证加工精度和表面质量，提高切削效率，降低生产成本和劳动强度具有十分重大的意义。总之，金属切削过程的优劣，直接影响机械加工的质量、生产率与生产成本。 null （1）切削变形 金属的切削过程与金属的挤压过程很相似。金属材料受到刀具的作用以后，开始产生弹性变形；虽着刀具继续切入，金属内部的应力、应变继续加大，当达到材料的屈服点时，开始产生塑性变形，并使金属晶格产生滑移；刀具再继续前进，应力进而达到材料的断裂强度，便会产生挤裂。 （2）变形区的划分 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。切削层的金属变形大致划分为三个变形区：第一变形区（剪切滑移）、第二变形区（纤维化）、第三变形区（纤维化与加工硬化）。 null金属切削过程中的滑移线null第一变形区 从OA线开始发生塑性变形，到OM线金属晶粒的剪切滑移基本完成。OA线和OM线之间的区域（图中Ⅰ区）称为第一变形区。 第二变形区 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，基本上和前刀面平行。这一区域（图中Ⅱ区）称为第二变形区。 第三变形区 已加工表面受到切削刃钝圆部分和后刀面的挤压和摩擦，造成表层金属纤维化与加工硬化。这一区（图中Ⅲ区）称为第三变形区。null 2、切屑的类型及其控制 由于工件材料不同，切削过程中的变形程度也就不同，因而产生的切屑种类也就多种多样，如下图示。图中从左至右前三者为切削塑性材料的切屑，最后一种为切削脆性材料的切屑。切屑的类型是由应力-应变特性和塑性变形程度决定的。 ① 带状切屑 ②挤裂切屑 ③ 单元切屑 ④崩碎切屑 以上前三种切屑只有在加工塑性材料时才可能得到。其中，带状切屑的切削过程最平稳，单元切屑的切削力波动最大。在生产中最常见的是带状切屑，有时得到挤裂切屑，单元切屑则很少见。如下图：null第一节 金属切削的基础知识 假如改变挤裂切屑的条件，如进一步减小刀具前角，减低切削速度，或加大切削厚度，就可以得到单元切屑。反之，则可以得到带状切屑。这说明切屑的形态是可以随切削条件而转化的。掌握了它的变化规律，就可以控制切屑的变形、形态和尺寸，以达到卷屑和断屑的目的。 null第一节 金属切削的基础知识 3、积屑瘤现象 在切削速度不高而又能形成连续切屑的情况下，加工一般钢料或其它塑性材料时，常常在前刀面处粘着一块剖面有时呈三角状的硬块。这块冷焊在前刀面上的金属称为积屑瘤（或刀瘤）。它的硬度很高，通常是工件材料的2—3倍，在处于比较稳定的状态时，能够代替刀刃进行切削。 null 产生原因： ①切塑性材料；      ②适当的的温度和压力；      ③切屑上的部分金属冷焊 在刀尖上。 生长过程：生成→长大→脱落→生成 影响： ①保护刀尖→延长刀具寿命      ② 使实际前角增大→切削过程容易进行      ③ 增大实际 切削深度和切削厚度→工件尺寸精度↓      ④ 形状不规则且脱落后易嵌入已加工面→工件表面 留下硬质点，↓Ra           ∴ 粗加工可用，精加工绝对不要null防止积屑瘤的主要方法 1）降低切削速度，使温度较低，粘结现象不易发生。 2）采用高速切削，使切削温度高于积屑瘤消失的相 应温度。 3）采用润滑性能好的切削液，减小摩擦。 4）增加刀具前角，以减小切屑与前刀面接触区的压力。 5）适当提高工件材料硬度，减小加工硬化倾向。 null第四节 切削力与切削功率 (一)、切削力的来源 研究切削力，对进一步弄清切削机理，对计算功率消耗，对刀具、机床、夹具的设计，对制定合理的切削用量，优化刀具几何参数等，都具有非常重要的意义。金属切削时，刀具切入工件，使被加工材料发生变形并成为切屑所需的力，称为切削力。切削力来源于三个方面： 1．克服被加工材料对弹性变形的抗力。 2．克服被加工材料对塑性变形的抗力。 3．克服切屑对前刀面的摩擦力和刀具后刀面对过渡表面与已加工表面之间的摩擦力。 nullnull （二）影响切削力因素 实践证明，切削力的影响因素很多，主要有工件材料、切削用量、刀具几何参数、刀具材料刀具磨损状态和切削液等。 ① 工件材料 硬度或强度提高，剪切屈服强度τs增大，切削力增大。塑性或韧性提高，切屑不易折断，切屑与前刀面摩擦增大，切削力增大。 ② 切削用量 （1）背吃刀量（切削深度）ap、进给量增大，切削层面积增大，变形抗力和摩擦力增大，切削力增大。 null 所以在实践中，当需切除一定量的金属层时，为了提高生产率，采用大进给切削比大切深切削较省力又省功率。 （2）切削速度vc 加工塑性金属时，切削速度Vc对切削力的影响规律如同对切削变形影响一样，它们都是通过积屑瘤与摩擦的作用造成的。（以车削45钢为例，见下图） null 切削脆性金属时，因为变形和摩擦均较小，故切削速度Vc改变时切削力变化不大。 null ③ 刀具几何角度 （1）前角：前角增大，变形减小，切削力减小。 （2）主偏角：主偏角Kr在300-600范围内增大，由切削厚度hD的影响起主要作用，使主切削力Fz减小；主偏角Kr在600-900范围内增大，刀尖处圆弧和副前角的影响更为突出，故主切削力Fz增大。 null（三）总切削力的分解 1）切削力Fc (Fz) 2）背向力Fp  (Fy) 3）进给力Ff (Fx) null  切削力的经验公式切削力的经验公式切削力 背向力 进给力 null金属切削原理与刀具 第五节 切削热与切削温度 一、切削热的产生和传导切削时所消耗的能量，绝 大部分（98% ~99%）转化为热能 切削热是切削温度上升的根源 切削热被切屑、工件、刀具和周围的介质传出 车、铣、刨加工中，切削热大部分传递给切屑 钻、磨加工中，切削热大部分传递给工件 若切削热不及时传散，则切削区的平均温度将大幅度地上升。切削温度的升高，一方面使切削区工件材料的强度、硬度下降，另一方面切削温度的升高，会加速刀具的磨损，使工件和机床产生热变形，影响零件的加工精度，造成工件表面的热损伤等。null 通常所指的切削区温度是指切屑、工件与刀具接触表面上的平均温度。实际上，切屑、工件和刀具上各点处的温度是不相同的。二．切削温度的测定 目前比较成熟的有自然热电偶和人工热电偶法。null（1）.自然热电偶法 自然热电偶法是利用工件和刀具材料化学成份的不同而构成热电偶的两极，并分别连接测量仪表，组成测量电路，刀具切削工件的切削区域产生高温形成热端，刀具的尾端与工件为热电偶冷端，冷、热端之间热电势由仪表（毫伏计）测定。 切削温度越高，测得热电势越大，它们之间得对应关系可利用专用装置经标定得到。（2）.人工热电偶法 人工热电偶法是将两种预先经过标定的金属丝组成热电偶，热电偶的热端焊接在刀具或工件需要测定温度的指定点上，冷端通过导线串联在电位差计或毫伏表上。 根据仪表上的指示值和热电偶标定曲线，可测得指定点的温度。 null三、切削温度的分布 此图是红外胶片法测得的切削 钢料时，正交平面内的温度场。 分析归纳切削温度分布规律： 剪切区内，沿剪切面方向上各点温度几乎相同，形成等温线，与滑移线相近；而在垂直于剪切面方向上的温度形成梯度，OM线温度比OA线上温度高，因而剪切区内的剪切滑移变形很强烈，产生的热量十分集中。 剪切变形是切削热的第一来源null 2、 前、后刀面的最高温度点都不在切削刃上，而是在离切削刃有一定距离的地方。这是摩擦热沿前刀面不断增加的缘故。 切屑上最高温度比剪切区温度高，切屑底层温度比上层温度高 摩擦是切削热的又一来源null四、影响切削温度的主要因素切削温度θ： 是指切屑、工件和刀具接触表面上的平均温度。切削温度的高低取决于切削热的产生和传出情况。 工件材料的强度、硬度越高，总切削力越大，单位时间内产生的热量越多，切削温度也就越高。 工件材料的导热性好，从切屑和工件传出的切削热相应增多，切削区的平均温度降低。 例如，合金结构钢的强度普遍高于45钢，而导热系数又一般均低于45钢，所以切削合金结构钢的切削温度高于切削45钢的切削温度。（一）工件材料nullnull（二）切削用量的影响 由实验得出切削温度经验公式如下 θ＝Cθ vc zθ f yθ ap xθ Cθ----- 与工件、刀具材料和其它切削参数有关的切削温 度系数 zθ 、yθ 、 xθ 、 ----- vc 、f 、ap的指数 式中系数及指数见手册表，由表中数据可查出： zθ在0.3～0.5之间，yθ在0.15～0.3，xθ在0.05～0.1 在切削用量中，切削速度对切削温度的影响最大，其次是进给量，而背吃刀量影响最小。null 1、vc : 切削速度提高，使切屑底层与前刀面发生强烈的摩擦，在很短的时间里会产生大量的摩擦热，使切削温度明显上升。切削速度的提高，单位时间内的金属切除量成正比地增多，消耗的功增大了，切削热增加，切削温度增加，但不与切削速度成正比增加。 2、f : 进给量增加，使切屑变厚，单位时间内的金属切除量也增加，使切削温度上升。虽然变形热有所增加，但切屑的热容量也增大，由切屑带走的热量也增多，散热条件得以改善，故切削温度有所上升。 3、ap : 背吃刀量的增加，切削产生的热量虽然成正比增多，但使切削刃参加切削工作的长度也成正比增加，大大改善了刀具的散热条件，故对切削温度的影响不大。null 因此，若要切除给定的余量，又要求切削温度较低，则在选择切削用量时，应优先考虑采用大的背吃刀量，然后选择一个适当的进给量，最后再选择合理的切削速度。 上述切削用量选择原则是从最低切削温度出发考虑的，这也是制订零件加工工艺规程时，确定切削用量的原则。 null（三）刀具几何参数的影响 1. 前角γ0 的影响 γ0 ↑→变形程度↓→F↓ → Q ↓→θ ↓ 但γ0 ＞20°时，会使刀头部分散热体积↓，对θ的降低有影响。 2. 主偏角κr的影响 κr ↑，切削宽度aw ↓ ，散热面积↓ →θ↑nullnullnull（四）刀具磨损的影响 后刀面磨损增大，切削温度升高; 磨损量VB达一定值后，对切削温度的影响加剧；切削速度vc越高，刀具磨损对切削温度θ影响越显著。（五）切削液的影响 浇注切削液对降低切削温度，减少刀具磨损，提高加工质量有明显效果。 切削液的热导率、比热容和流量越大，切削温度越低。如果切削液本身温度越低，其冷却效果越显著。null第六节 刀具磨损与刀具寿命刀具磨损形式： 正常磨损 ：指随着切削时间增加，磨损逐渐扩大的磨损。 破损 ：突发的破坏，随机的一、刀具的磨损形式（一）前刀面磨损 切削塑性材料时，如果切削速度和切削厚度较大，这时刀屑接触区的压力和温度都很高，切屑就将刀具前刀面磨出一个月牙洼，形成月牙洼磨损。如图。 月牙洼它是在切削温度最高的位置为中心开始发生的，然后逐渐向前后扩展，月牙洼与主切削刃之间有一条小棱边，在磨损过程中，月牙洼不断变深、变宽，棱边变窄，刃口强度降低，容易崩刃。 前刀面磨损程度用月牙洼的深度KT和宽度KB表示。null车刀典型磨损形式示意图null 后刀面磨损带不均匀，刀尖部分磨损严重，最大值为VC；中间部位磨损较均匀，平均磨损宽度以VB表示；边界处磨损严重，以VN表示。（二）后刀面磨损 后刀面磨损一般发生在切削脆性金属（如铸铁）或以较低的切削速度和较小的切削厚度切削塑性金属材料的情况下。 切削时，刀具主后刀面和副后刀面分别与过渡表面和已加工表面发生接触和强烈的摩擦，由于接触面很小，压力大，很快在靠近切削刃处就会磨出一个后角为零的不规则的磨损棱面。如图。null车刀典型磨损形式示意图null（三）边界磨损 切削钢料时，常常在主切削刃、副切削刃与工件待加工表面或已加工表面接触处磨出较深的沟纹，其磨损宽度大于B区，这种磨损称为边界磨损。边界磨损主要是由于边界处的加工硬化层、硬质点和刀具在边界处的较大应力梯度和温度梯度所造成。 切削塑性金属，采用中等切削速度和中等进给量时，多为前、后刀面同时磨损。null二、刀具磨损过程及磨钝标准（一）刀具磨损过程 1. 初期磨损阶段 与刀具刃磨质量有关 2. 正常磨损阶段 VB与切削时间近似正比 斜率表示磨损强度 3. 急剧磨损阶段 切削力、温度急升，刀 具磨损加剧，之前换刀null （二）刀具磨钝标准 刀具磨损到一定限度后就不能继续使用，这个磨损限度 称为磨钝标准。通常是指后刀面磨损带中间部分平均磨损量允许达到的最大值，以VB表示。 null 因此国际标准ISO统一规定以l／2背吃刀量处后(刀)面上测定的磨损带宽度VB作为刀具的磨钝标准 常以沿工件径向的刀具磨损尺寸作为衡量刀具的磨钝标准，称为刀具径向磨损量NBnull 三、刀具寿命 为了更加方便、快速、准确地判断刀具的磨损情况，通常是用刀具寿命来间接反映刀具的磨钝标准。 （一）刀具寿命定义 刀具寿命是指：刀具刃磨或换刃后，从开始切削到磨损量达到磨钝标准为止所经过的切削时间。符号用T，单位用min。 刀具寿命是一个判断刀具磨损量是否已达到磨钝标准的间接控制量，比直接测量后刀面磨损量是否达到磨钝标准要简洁。 刀具寿命是衡量刀具材料切削性能、工件材料的切削加工性及刀具几何参数是否合理的一个重要参数。null（二）影响刀具寿命的因素 若磨钝标准相同，刀具寿命大，则表示刀具磨损慢。因此，影响刀具磨损的因素，也就是影响刀具寿命的因素。 1、工件材料的影响 工件材料的强度、硬度越高，导热性越差，产生的切削温度越高，刀具磨损越快，刀具寿命降低。 2、切削用量的影响 （1）切削速度与刀具寿命的关系 Vc1>Vc2>Vc3>Vc4 null金属切削原理与刀具 三、刀具寿命的经验公式 刀具寿命:一把新刀（或重新刃磨过的刀具）从开始使用直至达到磨钝标准所经历的实际切削时间 刀具总寿命:刀具从第一次投入使用直至完全报废时所经历的实际切削时间 切削速度与刀具寿命的关系: 陕西科技大学null 当工件、刀具材料和刀具几何形状确定后，vc 对T 影响很大。 通过实验可以得到VC--T的经验公式： vc T m=C 式中 C----- 与切削条件有关的系数； m----- 是指数，表示切削速度对刀具寿命的影响程度，其值越小，影响越大。 当车削中碳钢和灰铸铁时，m值大致为: 高速钢车刀， m =0.11; 硬质合金焊接刀，m = 0.2； 硬质合金可转位车刀，m = 0.25~0.3；陶瓷车刀， m = 0.4null f= B / Tn ap= C/Tp 进给量、被吃刀量增加，会使切削面积和切削热增加，使切削温度升高，刀具寿命降低；同时又使刀具散热条件得以改善，故切削温度上升较慢，对刀具寿命的影响不如切削速度显著。（2）进给量、背吃刀量与刀具寿命的关系：同样通过实验得经验公式：式中 B、C------与切削条件有关的系数； n、p----- 是指数，分别表示进给量和背吃刀量对刀具寿命的影响程度，其值越小，影响越大。null综合以上三式，可以得到切削用量三要素与寿命的关系：T= CT/vcx f yapz 当用YT15硬质合金车刀切削σb＝0.63GPa的碳钢时，切削用量与刀具寿命的关系式为：T= CT/vc5 f2.25ap0.75式中 CT-----寿命系数，与刀具材料、工件材料和其它切削条件有关； x、y、z----- 指数，分别表示各切削用量对刀具寿命的影响程度 由上式可知，切削速度对刀具寿命的影响最大，进给量其次，背吃刀量的影响最小。这与切削用量对切削温度的影响是一致的，也反映出切削温度对刀具磨损、刀具寿命有着最重要的影响。null 制订工艺规程时，如果既要保证较长的刀具寿命，又要追求较高的切削效益，那么，确定切削用量就应该遵循下列原则： 采用尽可能大的背吃刀量，在能满足已加工表面粗糙度要求的情况下，尽可能采用大的进给量，再根据所确定的刀具寿命值，按切削用量与刀具寿命的关系公式计算切削速度。null（3）刀具的影响 a 刀具材料的影响：刀具材料是影响刀具寿命的重要因素。刀具材料的强度硬度越高，耐磨性越好；刀具材料的耐热性、导热性越好，刀具寿命就越高。 合理选用刀具材料，采用涂层刀具材料和使用新型刀具材料，改善和提高刀具的切削性能，是提高刀具寿命和提高切削速度的重要途径之一。 b 刀具几何参数的影响：增大前角，可使切削力减小，切削温度降低，刀具寿命提高。但前角太大，刀具强度降低，散热差，导致刀具寿命降低。因此，应选择合理的刀具前角，以获得高的刀具寿命。减小主偏角、副偏角，增大刀尖圆弧半径可提高刀具强度和降低切削温度，均能提高刀具寿命。 null 一般情况下，应采用最低成本寿命，当任务紧迫或生产中出现不平衡环节时，可采用最大生产率寿命。（三）刀具寿命的选择原则 确定合理刀具寿命的两种方法最大生产率寿命：根据最高生产率的原则来确定寿命Tp。 最低成本寿命：根据最低加工成本的原则来确定寿命Tc。推荐的刀具寿命值（一）切削用量选择原则（一）切削用量选择原则第七节 切削用量的选择及工件材料加工性粗加工时切削用量的选择原则 首先选取尽可能大的背吃刀量；其次要根据机床动力和刚性的限制条件等，选取尽可能大的进给量；最后根据刀具耐用度确定最佳的切削速度。 精加工时切削用量的选择原则 首先根据粗加工后的余量确定背吃刀量；其次根据已加工表面粗糙度要求，选取较小的进给量；最后在保证刀具耐用度的前提下尽可能选用较高的切削速度。一、切削用量的选择（二）切削用量选择方法（二）切削用量选择方法1.背吃刀量的选择 根据加工余量确定。 2.进给量的选择 根据加工材料、刀杆尺寸、工件直径及已确定的背吃刀量来选择进给量。 3.切削速度的选择 根据已经选定的背吃刀量、进给量及刀具耐用度选择切削速度。 4.机床功率的校核 根据切削功率和机床有效功率的比较，确定选择的切削用量是否可在指定机床上使用。null工件材料切削加工性的概念 材料的切削加工性笼统地说是指对某种材料进行切削加工的难易程度。切削加工性的概念具有相对性。所谓某种材料切削加工性好坏，是相对于另一种材料而言的。一般在讨论钢料的切削加工性时，习惯地以45碳素结构钢作为比较的基准。如高强度钢比较难加工，就是相对于45钢而言的。 二、工件材料的切削加工性null衡量切削加工性的指标 以刀具寿命T或一定寿命下的切削速度VT衡量加工性 以切削力或切削温度衡量切削加工性 以已加工表面质量衡量切削加工性 以切屑控制或断屑的难易衡量切削加工性 null改善切削加工性的途径： 通过热处理改变材料的组织和机械性能 高碳钢和工具钢 球化退火 热轧状态的中碳钢 正火 低碳钢 冷拔或正火 调整材料的化学成分 在钢中适当添加一些元素，如硫、钙、铅等，使钢的切削加工性得到显著改善，这样的钢叫“易切钢”。 第八节 高速切削及刀具 第八节 高速切削及刀具高速切削的定义 高速切削是一个相对概念，是相对常规切削而言，用较高的切削速度对工件进行切削。一般认为应是常规切削速度的5～10倍。 高速切削的速度范围与加工方法和工件材料密切相关。HSC ＝ High-Speed-Cutting HSM ＝ High-Speed-Machining HSM ＝ High-Speed-Milling HSD ＝ High-Speed-Drilling HST ＝ High-Speed-Turning HSTM ＝ High-Speed-Turn-Millingnull高速范围与加工材料密切相关null高速范围与加工方法密切相关车削：700～7000 m/min； 铣削：300～6000 m/min； 钻削：200～1100 m/min； 磨削：150m/s以上。 例如：在切削灰铸铁时，1000 m/min 以上才是高速车削，而 400 m/min 就定义为高速钻削。null20世纪80年代以来，新型刀具材料的发展为高速切削的实际应用创造了条件。nullnull高速切削的优点 高单位时间切除率，降低加工成本 高加工表面质量，提高加工精度 低切削力，降低加工系统力变形 高激励频率，避免自激振荡 切削热由切屑带走，减少工件热变形 减少后续工序 ，降低加工成本高速切削技术高速切削技术高速切削的应用领域 航空航天工业轻合金的加工：飞机上的零件通常采用“整体制造法”，其金属切除量相当大（一般在70％以上），采用高速切削可以大大缩短切削时间。 模具制造业：型腔加工同样有很大的金属切除量，过去一直为电加工所垄断，其加工效率低。 汽车工业：对技术变化较快的汽车零件，采用高速加工。（过去多用组合机加工，柔性差） 难加工材料的加工（如：Ni基高温合金和Ti合金） 纤维增强复合材料加工 精密零件加工 薄壁易变形零件的加工高速切削技术高速切削技术高速切削的应用领域例1：高精度铝质模具型腔加工：在传统铣削加工中，由于铝熔点低，铝屑容易粘附在刀具上，虽经后续的铲刮、抛光工序，型腔也很难达到精度要求，在制时间达60小时。 高速铣削分粗、精两道工序：n精＝20000r/min，ap=0.2mm， vf=5m/min；加工周期仅为6小时，完全达到精度要求。 例2：塑料的轮胎型芯加工：用传统方法(手工)需十几道工序，在制时间20天以上，也很难达到复杂轮胎花纹的技术要求。 采用高速铣削，n＝ 18 000r/min，ap=2 mm，vf=10m/min，在制时间仅24小时就完全达到了工艺要求。 高速切削技术高速切削技术实现高速切削的关键技术 高速切削机理及工艺 高性能刀具材料及刀具设计制造技术 高性能机床及其附件 † 机床结构及材料 † 机床设计制造技术 † 高速主轴系统 † 快速进给系统 † 高性能CNC系统 † 高性能刀具及工件夹紧系统 † 高效高精度测量测试技术 † 安全防护技术高速切削技术高速切削技术面向高速切削的切削刀具适用于高速切削的刀具材料： 涂层硬质合金、金属陶瓷、刀具陶瓷、CBN及PCD 高速切削技术高速切削技术面向高速切削的切削刀具特点：“三高一专 ”，即高效率、高精度、高可靠性和专用化 在基体上焊接刀片（材料CBN立方氮化硼，PCD聚晶金刚石 ）的HSC刀具以高强度铝合金做基体的HSC端面铣刀带内部冷却的钻头null高速切削刀具装卡系统 最小的动不平衡量 最小的径向偏差 高刚性 传递高扭矩 高精度 换刀时的高重复精度 高转速下的安全性 要求 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 用空心短锥柄（HSK系列）取代快换锥柄（SK系列） ＋ 通过主轴端面进行轴向定位 ＋ 主轴和空心锥柄的胀塞配合 HSKnull面向高速切削的切削机床对高速切削机床要求 床身等固定部件的高刚度和高抗振性 主轴的高转速和高加速度 进给系统的高进给速度和高加速度 主轴轴承的高刚度和高抗振性 优化的切屑下落及运送系统 可靠的安全防护系统