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金属切削原理与刀具 09机电、机设专业使用 课程教学模块 考核方法 模块一：金属切削加工基本知识 1、切削运动及形成的表面 2、切削要素与切削方式，切削用量的选择 3、切削过程中的金属变形 4、切削力与切削功率；切削热与切削温度 一、切削运动及形成的表面 1.1切削运动 金属切削加工是用金属切削刀具切除工件上多余的或预留的金属，使工件的形状、尺寸及表面质量都达到预定要求的加工。 按作用分：切削运动可分为主运动和进给运动。 1、主运动 刀具和工件之间相对运动的主要运动 切削速度最高，消耗功率最大 由刀具或工件完成 主运动只有一个 2、进给运动 刀具和工件之间相对运动的附加运动 间歇运动或连续运动 只消耗很少的功率 进给运动可以是一个、两个或两个以上，也可没有 模块二：刀具材料、寿命、刀具几何角度及选择 1、刀具切削部分几何角度 2、刀具几何参数的合理选择 3、刀具材料及其合理选用 4、刀具磨损与刀具寿命 三、刀具材料及其合理选择 刀具材料是指刀具上参与切削部分的材料。 刀具的切削部分不但要求具有一定的几何形状， 还要求有相应的刀具材料。 目前广泛应用的刀具材料有高速钢和硬质合金。 2.1 刀具材料应具备的性能 （一）高的硬度和良好的耐磨性 （二）高的强度和韧性 （三）高的耐热性 （四）良好的工艺性 总之，刀具应具备的性能主要就这四个方面，当然还有经济性、切削性能的可预测性等要求。 2.2 常用刀具材料及选用 目前在切削加工中常用的刀具材料有： 碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金及陶瓷。 2.2.1 高速钢 高速钢是一种高合金工具钢，钢中含有W、Mo、Cr、 V等合金元素。 (一)高速钢的性能 （二）高速钢的分类 2.3.2 硬质合金 硬质合金 = 硬质相（TiC或WC）+ 粘结相（Co、Ni、Mo等，其中Co比较常用） （一）主要性能 （二）分类 1、钨钴钛类硬质合金YG： WC + Co 常用牌号：YG3、YG6、YG8（3、6、8、代表Co含量占3%、6%、8%） 应用：主要用于加工铸铁、青铜等脆性材料，不适合加工钢料，因为在640℃时发生严重粘结，使刀具磨损，耐用度下降。 2、钨钴钛类硬质合金（YT）：硬质相（WC+TiC）+粘结相（Co） 常用牌号：YT5、YT14、YT15、YT30（数字表示TiC的百分含量） 应用：主要用于加工钢材及有色金属，一般不用与加工含Ti的材料,如1Cr15Ni9Ti,Ti与Ti的亲合力较大，使刀具磨损较快。 4、碳化钛基硬质合金（YN） 特点：这种合金有很高的耐磨性，有较高的耐热性和抗氧化能力，化学稳定性好，与工件材料的亲合力小，抗粘结能力较强。 应用：主要用于钢材、铸铁的精加工、半精加工和粗加工。 （三）涂层硬质合金 涂层材料为TiC、TiN、Al2O3等。 涂层硬质合金是采用韧性较好的基体（如硬质合金刀片或高速钢等），通过化学气相沉积和真空溅射等方法，对硬质合金表面涂层厚度为5～12μm的涂层材料以提高刀具的抗磨损能力。 应用：适合于各种钢材、铸铁的半精加工和精加工，也适合于负荷较小的精加工。 2.3.3 其他刀具材料 （一）陶瓷材料 陶瓷材料主要是以氧化铝（Al2O3）或氮化硅（Si3N4）等为主要成分，经压制成型后烧结而成的刀具材料。陶瓷的硬度高，化学性能稳定，耐氧化，所以被广泛用于高速切削加工中。陶瓷刀具和传统硬质合金刀具相比，具有以下优点： （二）金刚石 分为人造和天然两种，是目前已知最硬的材料，硬度 约为HV10000,故其耐磨性好。不足之处是抗弯强度和韧性 差，对铁的亲和作用大，故金刚石刀具不能加工黑色金属 。在800℃时，金刚石中的碳与铁族金属发生扩散反应，刀 具急剧磨损。 应用：由于价格昂贵，刃磨困难，应用较少。主要用作磨具及磨料，有时用于修整砂轮。 （三）立方氮化硼 立方氮化硼在高温、其硬度很高，可达8000～9000HV, 仅次于金刚石，并具有很好的热稳定性，可承受1000℃以 上的切削温度，它的最大的优点是在高温1200℃～1300℃ 时也不会与铁族金属起反应。 应用：因此既能胜任淬火钢、冷硬铸铁的粗车和精车，又 能胜任高温合金、热喷涂材料、硬质合金及其他难加工材 料的高速切削。 它是一种人工合成的新型刀具材料。 四、刀具磨损与寿命 模块三：金属切削加工基本理论的应用 1、切削的种类及控制 2、金属材料切削加工性的改善 3、切削液的合理选用 4、提高已加工表面质量的措施 模块四：常用机加工技术及刀具 1、车刀种类及用途，车削加工技术 2、钻头的类型，钻削加工的方法及特点 3、常用铣刀的名称，结构，铣削加工的特点 4、两种拉刀的结构特点，拉削的特点及用途