第3章切削过程及控制.ppt
《第3章切削过程及控制.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第3章切削过程及控制.ppt(120页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、中原工学院信息商务学院机械制造技术机械制造技术第三章第三章 切削原理切削原理54-14-1554-14-15中原工学院信息商务学院机械制造技术机械制造技术第二章 机械加工方法与机械加工系统54-10中原工学院信息商务学院3.13.1 切削刀具切削刀具3.1.1 3.1.1 刀具结构刀具结构车刀车刀a a)焊接式车刀)焊接式车刀b b)整体式车刀)整体式车刀c c)机夹式车刀)机夹式车刀 车刀的结构车刀的结构 外圆车刀是最基本、最典型的刀具,由刀头和刀体组成。外圆车刀是最基本、最典型的刀具,由刀头和刀体组成。车刀的切削部分由车刀的切削部分由3 3个刀面(前刀面、主后刀面和副后刀面),个刀面(前刀
2、面、主后刀面和副后刀面),2 2个刀刃(主个刀刃(主切削刃和副切削刃)和切削刃和副切削刃)和1 1个刀尖组成。个刀尖组成。中原工学院信息商务学院3.1.2 刀具几何刀具几何角度角度刀具标注角度坐标系刀具标注角度坐标系(主剖面坐标系)(主剖面坐标系)1 1)基基面面 P Pr r:通通过过切切削削刃刃选选定定点点与与主主运运动动方方向向垂垂直直的的平平面。基面与刀具底面平行。面。基面与刀具底面平行。2 2)切切削削平平面面 P Ps s:通通过过切切削削刃刃选选定定点点与与主主切切削削刃刃相相切切且且垂直于基面垂直于基面P Pr r的平面。的平面。3 3)主主剖剖面面 P Po o:通通过过切切
3、削削刃刃选选定定点点垂垂直直于于基基面面P Pr r和和切切削削平面平面 P Ps s的平面。的平面。中原工学院信息商务学院1 1)前角)前角o o 在在主主剖剖面面内内测测量量,是是前前刀刀面面与与基基面面的的夹夹角角。通通过过选选定定点点的的基基面面位位于于刀刀头头实实体体之之外外时时o o定定为为正正值值;位位于于刀刀头头实实体体之之内时内时o o定为负值。定为负值。o o影影响响切切削削难难易易程程度度。增增大大前前角角可可使使刀刀具具锋锋利利,切切削削轻轻快快。但但前前角角过过大大,刀刀刃刃和和刀刀尖尖强强度度下下降降,刀刀具具导导热热体体积积减减小小,影影响刀具寿命。响刀具寿命。刀
4、具标注角度刀具标注角度q 用硬质合金车刀切削钢件,用硬质合金车刀切削钢件,o o取取10102020;切削;切削灰铸铁,灰铸铁,o o取取5 51515;切削铝及铝台金,;切削铝及铝台金,o o取取25253535;切削高强度钢,;切削高强度钢,o o取取-5-5-10-10。中原工学院信息商务学院2015.4.8(周三)下午周三)下午7.8节节1232/124到此!到此!中原工学院信息商务学院ArA 向f车刀的主要角度0000rrs2 2)后角)后角o o 后后角角o o在在主主剖剖面面内内测测量量,是主后刀面与切削平面的夹角。是主后刀面与切削平面的夹角。后角的作用是为了减小主后后角的作用是
5、为了减小主后刀面与工件加工表面之间的摩刀面与工件加工表面之间的摩擦以及主后刀面的磨损。但后擦以及主后刀面的磨损。但后角过大,刀刃强度下降,刀具角过大,刀刃强度下降,刀具导热体积减小,反而会加快主导热体积减小,反而会加快主后刀面的磨损。后刀面的磨损。q 粗加工和承受冲击载荷的刀具,为了使刀刃有足够强度,后角可选小些,粗加工和承受冲击载荷的刀具,为了使刀刃有足够强度,后角可选小些,一般为一般为4 46 6;精加工时切深较小,为保证加工的表面质量,后角可选;精加工时切深较小,为保证加工的表面质量,后角可选大一些,一般为大一些,一般为8 81212。中原工学院信息商务学院ArA 向f车刀的主要角度00
6、00rrs3 3)主偏角)主偏角r r 在在基基面面内内测测量量,是是主主切切削削刃刃在在基基面上投影与假定进给方向的夹角。面上投影与假定进给方向的夹角。r r的的大大小小影影响响刀刀具具寿寿命命。减减小小主主偏偏角角,主主刃刃参参加加切切削削的的长长度度增增加加,负负荷荷减减轻轻,同同时时加加强强了了刀刀尖尖,增增大大了散热面积,使刀具寿命提高。了散热面积,使刀具寿命提高。r r的的大大小小还还影影响响切切削削分分力力。减减小小主主偏偏角角使使吃吃刀刀抗抗力力增增大大,当当加加工工刚刚性性较较弱弱的的工工件件时时,易易引引起起工工件件变变形形和振动。和振动。q 主偏角应根据加工对象正确选取,
7、车刀常用的主偏主偏角应根据加工对象正确选取,车刀常用的主偏角有角有4545、6060、7575、9090几种。几种。中原工学院信息商务学院ArA 向f车刀的主要角度0000rrs4 4)副偏角)副偏角r r r r在在基基面面内内测测量量,是是副副切切削削刃刃在在基基面面上上的的投投影影与与假假定定进进给反方向的夹角。给反方向的夹角。副副偏偏角角的的作作用用是是为为了了减减小小副副切切削削刃刃与与工工件件已已加加工工表表面面之之间间的的摩摩擦擦,以以防防止止切切削削时时产产生生振振动动。副副偏偏角角的的大大小小影影响响刀刀尖尖强强度和表面粗糙度。度和表面粗糙度。q 在在切切深深、进进给给量量和
8、和主主偏偏角角相相同同的的情情况况下下,减减小小副副偏角可使残留面积减小,表面粗糙度降低。偏角可使残留面积减小,表面粗糙度降低。中原工学院信息商务学院2015.3.302015.3.30(周一)晚上(周一)晚上9 9、1010节节121121、122122到此!到此!中原工学院信息商务学院a a)b b)c c)刃倾角对排屑方向的影响刃倾角对排屑方向的影响5 5)刃刃倾倾角角s s切切削削平平面面内内测测量量,是是主主切切削削刃刃与与基基面面的的夹夹角角。当当刀刀尖尖是是切切削削刃最高点时刃最高点时,s s定为正值;反之为负。定为正值;反之为负。q ss影影响响刀刀尖尖强强度度和和切切屑屑流流
9、动动方方向向。粗粗加加工工时时为为增增强强刀刀尖尖强强度度,ss常常取取负负值;精加工时为防止切屑划伤已加工表面,值;精加工时为防止切屑划伤已加工表面,ss常取正值或零。常取正值或零。中原工学院信息商务学院刀具工作角度刀具工作角度刀具工作角度刀具工作角度刀具安装对工作角度的影响刀具安装对工作角度的影响车刀安装高度对工作角度的影响车刀安装高度对工作角度的影响re=r0e=0a a)0e0b b)0e0c c)rer rer中原工学院信息商务学院刀具工作角度刀具工作角度 式中式中角是主运动方向与合成切削角是主运动方向与合成切削速度方向间的夹角。速度方向间的夹角。进给运动对工作角度的影响进给运动对工
10、作角度的影响0e=0-0e=0+0PsPes切断刀的工作角度切断刀的工作角度fx0(2-8)刀具工作前角刀具工作前角刀具工作后角刀具工作后角中原工学院信息商务学院第三章 机械加工方法与机械加工系统54-11中原工学院信息商务学院3.1.3 刀具材料刀具材料对刀具切削部分材料的要求对刀具切削部分材料的要求对刀具切削部分材料的要求对刀具切削部分材料的要求1 1)高的硬度和耐磨性)高的硬度和耐磨性 1)1)高的硬度和耐磨性高的硬度和耐磨性 刀具材料的硬度必须刀具材料的硬度必须比工件材料的硬度高,一比工件材料的硬度高,一般都在般都在60HRC60HRC上。上。耐磨性是指材料抗磨耐磨性是指材料抗磨损的能
11、力。一般说来,刀损的能力。一般说来,刀具材料的硬度越高、晶粒具材料的硬度越高、晶粒越细、分布越均匀,耐磨越细、分布越均匀,耐磨性就越好。性就越好。2 2)足够的强度和韧性)足够的强度和韧性 有足够的强度和韧有足够的强度和韧性切削过程中,刀具性切削过程中,刀具承受很大的压力、冲承受很大的压力、冲击和振动,刀具必须击和振动,刀具必须具备足够的抗弯强度具备足够的抗弯强度 和和 冲击韧性。冲击韧性。中原工学院信息商务学院3 3)较好的热硬性)较好的热硬性 耐热性高耐热性是指刀具材在高温耐热性高耐热性是指刀具材在高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的性下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的性能,也包括刀具材料在
12、高温下抗氧化、能,也包括刀具材料在高温下抗氧化、粘结、扩散的性能,故耐热性有时也称粘结、扩散的性能,故耐热性有时也称为热稳定性。为热稳定性。中原工学院信息商务学院4 4)良好的工艺性)良好的工艺性 良好的工艺性能作为刀具材良好的工艺性能作为刀具材料除具备上述性能外,还应具料除具备上述性能外,还应具备一定的可加工性能,如切削备一定的可加工性能,如切削加工性、可磨削性、热处理性加工性、可磨削性、热处理性能、焊接工艺性、锻造性能及能、焊接工艺性、锻造性能及高温塑性变形性能等。高温塑性变形性能等。5 5)经济性性中原工学院信息商务学院中原工学院信息商务学院中原工学院信息商务学院刀刀具具材材料料种种类类
13、很很多多,常常用用的的有有工工具具钢钢(包包括括碳碳素素工工具具钢钢、合合金金工工具具钢钢和和高高速速钢钢)、硬硬质质合合金金、陶陶瓷瓷、金金刚刚石石(天天然然和和人人造造)和和立立方方氮氮化化硼硼等等。碳碳素素工工具具钢钢和和合合金金工工具具钢钢,因其耐热性很差,目前仅用于手工工具。因其耐热性很差,目前仅用于手工工具。碳素工具钢碳素工具钢 含碳量含碳量0.65%1.35%0.65%1.35%的优质高碳钢;的优质高碳钢;价格便宜,被加工性能好;价格便宜,被加工性能好;淬透性差,热处理时的变形较大;淬透性差,热处理时的变形较大;主要用于低速刀具。主要用于低速刀具。丝锥、扳牙、手用铰刀等丝锥、扳牙
14、、手用铰刀等常用刀具材料中原工学院信息商务学院刀刀具具材材料料种种类类很很多多,常常用用的的有有工工具具钢钢(包包括括碳碳素素工工具具钢钢、合合金金工工具具钢钢和和高高速速钢钢)、硬硬质质合合金金、陶陶瓷瓷、金金刚刚石石(天天然然和和人人造造)和和立立方方氮氮化化硼硼等等。碳碳素素工工具具钢钢和和合合金金工工具具钢钢,因因其其耐耐热热性性很很差差,目目前前仅仅用用于于手手工工具。工工具。合金工具钢合金工具钢 碳素工具钢中加入一些合金元素;碳素工具钢中加入一些合金元素;较高的热硬性和韧性,热处理变形小;较高的热硬性和韧性,热处理变形小;主要用于各种手用刀具和低速切削刀具。主要用于各种手用刀具和低
15、速切削刀具。中原工学院信息商务学院 高速钢高速钢 高高速速钢钢是是一一种种加加入入了了较较多多的的钨钨、钼钼、铬铬、钒钒等等合金元素的高合金工具钢。合金元素的高合金工具钢。特特点点:1 1)强强度度高高,抗抗弯弯强强度度为为硬硬质质合合金金的的2 23 3倍倍;2 2)韧韧性性高高,比比硬硬质质合合金金高高几几十十倍倍;3 3)硬硬度度HRc63HRc63以以上上,且且有有较较好好的的耐耐热热性性;4 4)可可加加工工性好,热处理变形较小。性好,热处理变形较小。应应用用:常常用用于于制制造造各各种种复复杂杂刀刀具具(如如钻钻头头、丝锥、拉刀、成型刀具、齿轮刀具等)。丝锥、拉刀、成型刀具、齿轮刀
16、具等)。中原工学院信息商务学院常用高速钢牌号及其应用范围常用高速钢牌号及其应用范围类别类别牌牌 号号主主 要要 用用 途途普通普通高速钢高速钢W18Cr4VW18Cr4V广泛用于制造钻头、绞刀、铣刀、拉刀、丝锥、齿轮刀具等广泛用于制造钻头、绞刀、铣刀、拉刀、丝锥、齿轮刀具等W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2用于制造要求热塑性好和受较大冲击载荷的刀具,如轧制钻头等用于制造要求热塑性好和受较大冲击载荷的刀具,如轧制钻头等W14Cr4VmnReW14Cr4VmnRe用于制造要求热塑性好和受较大冲击载荷的刀具,如轧制钻头等用于制造要求热塑性好和受较大冲击载荷的刀具,如轧制钻头等高高性性能能高高速
17、速钢钢高碳95W18 Cr4V95W18 Cr4V用于制造对韧性要求不高,但对耐磨性要求较高的刀具用于制造对韧性要求不高,但对耐磨性要求较高的刀具高矾W12Cr4V4 MoW12Cr4V4 Mo用于制造形状简单,对耐磨性要求较高的刀具用于制造形状简单,对耐磨性要求较高的刀具超硬超硬W6Mo5Cr4V2AlW6Mo5Cr4V2Al用于制造复杂刀具和难加工材料用的刀具用于制造复杂刀具和难加工材料用的刀具W10Mo4Cr4V3AlW10Mo4Cr4V3Al耐磨性好,用于制造加工高强度耐热钢的刀具耐磨性好,用于制造加工高强度耐热钢的刀具W6Mo5Cr4V5SiNbAlW6Mo5Cr4V5SiNbAl用
18、于制造形状简单的刀具,如加工铁基高温合金的钻头用于制造形状简单的刀具,如加工铁基高温合金的钻头W12Cr4V3 Mo3Co5SiW12Cr4V3 Mo3Co5Si耐磨性、耐热性好,用于制造加工高强度钢的刀具耐磨性、耐热性好,用于制造加工高强度钢的刀具W2Mo9Cr4VCo8W2Mo9Cr4VCo8(M42M42)用作难加工材料的刀具,因其磨削性好可作复杂刀具,价格昂贵用作难加工材料的刀具,因其磨削性好可作复杂刀具,价格昂贵中原工学院信息商务学院 硬质合金硬质合金 硬硬质质合合金金是是用用高高硬硬度度、高高熔熔点点的的金金属属碳碳化化物物(如如WCWC、TiCTiC等等)粉粉末末和和金金属属粘粘
19、结结剂剂(如如CoCo、NiNi、MoMo等等)经经高高压压成成型型后后,再再在在高高温下烧结而成的粉末冶金制品。温下烧结而成的粉末冶金制品。硬硬质质合合金金的的硬硬度度、耐耐磨磨性性、耐耐热热性性都都很很高高,允允许许的的切切削削速速度度远远高高于于高高速速钢钢,且且能能切切削削诸诸如如淬淬火火钢钢等等硬硬材材料料。硬硬质质合合金金的的不不足足是是与与高高速速钢钢相相比比,其其抗抗弯弯强强度度较较低低、脆脆性性较较大大,抗抗振振动动和和冲冲击性能也较差。击性能也较差。硬硬质质合合金金因因其其切切削削性性能能优优良良而而被被广广泛泛用用来来制制作作各各种种刀刀具具。在在我我国国,绝绝大大多多数
20、数车车刀刀、面面铣铣刀刀和和深深孔孔钻钻都都采采用用硬硬质质合合金金制制造造,目目前前,在在一一些些较较复复杂杂的的刀刀具具上上,如如立立铣铣刀刀、孔孔加加工工刀刀具具等等也也开开始应用硬质合金制造。始应用硬质合金制造。中原工学院信息商务学院各种硬质合金的应用范围各种硬质合金的应用范围牌 号应 用 范 围YG3X铸铁、有色金属及其合金精加工、半精加工,不能承受冲击载荷铸铁、有色金属及其合金精加工、半精加工,不能承受冲击载荷YG3铸铁、有色金属及其合金精加工、半精加工,不能承受冲击载荷铸铁、有色金属及其合金精加工、半精加工,不能承受冲击载荷YG6X普通铸铁、冷硬铸铁、高温合金的精加工、半精加工普
21、通铸铁、冷硬铸铁、高温合金的精加工、半精加工YG6铸铁、有色金属及其合金的半精加工和粗加工铸铁、有色金属及其合金的半精加工和粗加工YG8铸铁、有色金属及合金、非金属材料粗加工,也可用于断续切削铸铁、有色金属及合金、非金属材料粗加工,也可用于断续切削YG6A冷硬铸铁、有色金属及其合金的半精加工,亦可用于高锰钢、淬硬钢的半精加工和精加工冷硬铸铁、有色金属及其合金的半精加工,亦可用于高锰钢、淬硬钢的半精加工和精加工YT30碳素钢、合金钢的精加工碳素钢、合金钢的精加工YT15碳碳素素钢钢、合合金金钢钢在在连连续续切切削削时时的的粗粗加加工工、半半精精加加工工,亦亦可可用用于于断断续续切切削削时的精加工
22、时的精加工YT14同YT15YT5碳素钢、合金钢的粗加工,也可以用于断续切削碳素钢、合金钢的粗加工,也可以用于断续切削YW1高高温温合合金金、高高锰锰钢钢、不不锈锈钢钢等等难难加加工工材材料料及及普普通通钢钢料料、铸铸铁铁、有有色色金金属属及其合金的半精加工和精加工及其合金的半精加工和精加工YW2高高温温合合金金、高高锰锰钢钢、不不锈锈钢钢等等难难加加工工材材料料及及普普通通钢钢料料、铸铸铁铁、有色金属及其合金的粗加工和半精加工有色金属及其合金的粗加工和半精加工抗弯强度、韧性、进给量 硬度、耐磨性、切削速度抗弯强度、韧性、进给量 硬度、耐磨性、切削速度抗弯强抗弯强度、韧度、韧性、进性、进给量给
23、量 硬度、耐磨性、切削速度中原工学院信息商务学院 陶瓷刀具材料陶瓷刀具材料 陶陶瓷瓷材材料料比比硬硬质质合合金金具具有有更更高高的的硬硬度度(HRA91HRA919595)和和耐耐热热性性,在在12001200的的温温度度下下仍仍能能切切削削,耐耐磨磨性性和和化化学学惰惰性性好好,摩摩擦擦系系数数小小,抗抗粘粘结结和和扩扩散散磨磨损损能能力力强强,因因而而能能以以更更高高的的速速度度切切削削,并并可可切切削削难难加加工工的的高高硬度材料。硬度材料。主主要要缺缺点点是是性性脆脆、抗抗冲冲击击韧韧性性差差,抗抗弯弯强度低。强度低。中原工学院信息商务学院 超硬刀具材料超硬刀具材料 天天然然金金刚刚石
24、石是是自自然然界界最最硬硬的的材材料料,耐耐磨磨性性极极好好,刃刃口口锋锋利利,切切削削刃刃的的钝钝圆圆半半径径可可达达0.01m0.01m,刀刀具具寿寿命命可可达达数数百百小时。因价格昂贵,主要用于高速、精密加工。小时。因价格昂贵,主要用于高速、精密加工。聚聚晶晶金金刚刚石石由由金金刚刚石石微微粉粉在在高高温温高高压压下下聚聚合合而而成成,硬硬度度比比天天然然金金刚刚石石略略低低(HK6500HK650080008000),价价格格便便宜宜,焊焊接接方便,可磨削性好,已成为金刚石刀具主要材料。方便,可磨削性好,已成为金刚石刀具主要材料。金刚石刀具不适于加工钢及铸铁。金刚石刀具不适于加工钢及铸
25、铁。聚聚晶晶立立方方氮氮化化硼硼(CBNCBN)由由单单晶晶立立方方氮氮化化硼硼微微粉粉在在高高温温高高压压下下聚聚合合而而成成。硬硬度度为为HV HV 3000300045004500,耐耐热热性性达达12001200,化化学学惰惰性性很很好好,在在10001000的的温温度度下下不不与与铁铁、镍镍和和钴钴等等金金属属发发生生化化学学反反应应。主主要要用用于于加加工工淬淬硬硬工工具具钢钢、冷冷硬硬铸铸铁铁、耐耐热热合合金金及及喷喷焊焊材材料料等等。用用于于高高精精度度铣铣削削时时可可以以代代替磨削加工。替磨削加工。中原工学院信息商务学院中原工学院信息商务学院 材料受外力作用时产生变形,当外力
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 切削 过程 控制
限制150内