2016金属工艺学（清大版）授课教案：金属切削加工基础.docVIP

金属工艺学（清大版）授课教案 下 编 下 编 第七章 金属切削加工基础 本章重点有三个： ①刀具几何角度的标注； ②六点定位原理； ③机床的机械传动。 金属切削加工：利用切削工具从工件上切除多余材料的加工方法。 金属切削加工： 钳工：手持工具、划线、錾、锯、锉、刮、钻孔┅┅ 机械加工：操作机械、车、钳、铣 、刨、磨、镗┅┅ 刀具的几何形状及刀具材料 一、刀具的几何形状 因各种切削加工方法所用的刀具的切削部分几何形状很相似，以外圆车刀为例研究刀具的几何形状。 刀具的角度分为标注角度和工作角度两类。 1．刀具的标注角度* 在设计和制造刀具时，图样上标注的角度、刃磨刀具时测量的角度称为刀具的标注角度或静止角度。 （1）外圆车刀的标注角度。 ①外圆车刀切削部分的组成：三面、两刃、一尖。 前面 主后面 副后面 主切削刃 副切削刃 刀尖 ②确定外圆车刀几何角度的坐标平面（辅助平面） a．基面Pr b．主切削平面Ps c．正交平面Po（主剖面） ③外圆车刀的标注角度 在正交平面上测量： 前角 后角 b．在基面上测量： 主偏角 40o—90o 副偏角 5o—15o c．在主切削平面上测量：刃倾角-5o—+5o ④外圆车刀角度的作用 a．前角r°：影响切削刃的锋利程度。刀刃锋利。刀刃钝。但不能过大，否则削弱刀头的强度。 b．后角：减小主后面与工件过渡表面间的磨擦，并配合前角调整切削刃的锋利与强固。 选择后角的原则是在保证加工质量和刀具耐用度的前提下，取小值。 c主偏角kr副偏角kr： 主偏角影响切削层截面的形状和几何参数，影响切削分力的变化，并和副偏角一起影响已加工表面粗糙度，副偏角还有减小副切削刃和副后面与已加工表面磨擦的作用。 如上图所示，当ap和f一定时，kr愈小，切下薄而宽的切屑。主切削刃单位长度上的负荷较轻，且散热条件较好，有利于刀具耐用度的提高。 Kr小，切深抗力将增大，工件的刚性不好（如细长轴），就可能产生弯曲变形，并引起振动。 总之，主、副偏角的选择原则应为在不产生振动的条件下，取小值。 d刃倾角S：主要影响刀头的强度，切削分力和排屑方向。 2．刀具的工作角度：刀具在切削过程中的实际切削角度，称为工作角度。 （1）车刀装夹位置的影响。 刀尖与工件轴线： 偏高 等高 偏低 进给运动的影响。 二、刀具材料 1．对刀具材料的性能要求： （1）较高的硬度。 （2）良好的耐磨性。 （3）良好的耐热性。 （4）足够的强度和韧性。 （5）良好的工艺性。 2．常用刀具材料的性能和用途 （1）碳素工具钢。 含碳量在0.7-1.2%，淬火后硬度HRC61-65，价格低。耐热性不好，耐热温度200-250℃ V≤8m/min（0.13m/s），用于制造切削速度低的简单手工工具，如锉刀、锯条、刮刀等。 （2）合金工具钢 在碳素工具钢中加入Cr、W、Mn、Si等合金元素。可适当减小热处理变形和提高耐热性。淬火后硬度达HRC61-65，耐用温度达300-400。 比碳素工具钢允许的速度提高20%。 常用于制造低速加工和要求热处理变形小的刀具，如铰刀，拉刀等。 （3）高速钢。 又称白钢，锋钢，含有较多的W、Cr等合金元素。 硬度、耐热性和耐磨性都有显著提高，淬火硬度为HRC62-65，耐热性可达600℃，允许的切削速度为30-50m/min（0.5—1.08m/s），热处理变形小，刃磨性能较硬质合金好，广泛用于制造各种复杂的刀具，如钻头，铣刀，拉刀和齿轮刀具等。 (4)硬质合金。 由硬度和熔点都很高的碳化钨（WC）、碳化钛（Tic）等金属碳化物作基体，用钴作粘结剂，采用粉末冶金法制成的合金，硬度可达HRA89-91（相当于HRC74-78），耐热性可达850-1000℃，V达100-300m/min（1.7—5m/s） 抗弯强度、韧性，冲击韧性差。通常制成各种型式的刀片，将其焊接或夹固在刀体上使用。 ①钨钴类（YG类）。YG3、YG6、YG8 ②钨钛钴类（YT类）。YT5、YT15、YT30 陶瓷材料 Al2O3刀片硬度可达HRA86-96，耐1200℃高温。 （6）人造金刚石。 硬度极高，接近于HV10000（硬质合金为HV1300-1800），耐热温度700-800℃。 可加工硬质合金、陶瓷、玻璃、有色金属及其合金等，不宜加工钢铁材料。 （7）立方氮化硼。硬度达HV8000-9000，耐热性1300-1500℃，强度低，焊接性差，适用于半精加工和精加工高硬度、高强度的淬火钢及耐热钢，也可用于精加工有色金属。 一、练习题： 在图上注出： ①工件上的三个表面； ②各坐标平面。 ③各标注角度。 二、思考题： 1．为什么以外园车刀为例研究车刀的几何角度？ 2．如何“合理”选择刀具的角度？变化