《金属工艺基础》课件—01金属机械加工基础

与已加工表面相 对的刀面
进给运 动方向
前刀面与后刀面的交线。 在切削加工过程中，它担 负着主要的切削工作
进给运 动方向
前刀面与副后刀面的交线。 它担负少量切削工作，配合 主切削刃完成切削工作并最 终形成工件上的已加工表面
进给运 动方向
刀尖是主、副切削刃连 接部位，或者是主、副 切削刃的交点
进给运 动方向
能。 4）足够的强度和韧性：以承受切削力和振动。 5）良好的工艺性：便于刀具的制造。
2、常用刀具材料
1）碳素工具钢 工艺性好，强度较高，价格便宜； 热处理后硬度达60-64HRC； 切削速度很低； 牌号T7、T8、T9、T10、T12A等。
2）合金工具钢 热处理后硬度达60-65HRC； 红硬性温度约为300-350℃； 切削速度10-12m/min； 适用于制造要求热处理变形小的手动或机动低速刀具， 如丝锥、板牙等。
第一章 金属机械加工基础
金属机械加工主要有：车削、钻削、铣削、刨削、磨削、 齿轮加工。
1.1 金属机械加工的基础知识
1、切削运动
为了获得形状精度、位置 精度、尺寸精度和表面质 量都符合要求的工件，必 须切除工件表面上多余的 金属层，此时刀具与工件 间必须有相对运动，即切 削运动。 切削运动必须具备主运动 和进给运动两种运动。
2）车刀切削部分的主要角度
刀具静止参考系
设计、制造、测量角度时的基准。不 受刀具工作条件变化的影响，只考虑 主运动和进给运动的方向，安装时的 定位基准与主运动方向垂直或平行。
vc
刀具工作参考系
实际切削中确定角度的基准
主切削 刃上选 定点
切削速度方向
基面Pr
基面Pr：通过切
削刃上选定点，
垂直于该点主运
主切削 刃上选 定点
基面Pr： Pr⊥Vc
∥刀具安装面（车刀）
正交平面参考系（Pr-Ps-Po)
正交平面参考系与刀具标注角度
基面Pr
切削平面Ps
正交平面Po
A、基面 Pr内的角度 （I）主偏角 Kr
在基面Pr内测量的，主切削刃与
进给方向的夹角。
（II）副偏角 Kr’
在基面Pr内测量的，副切削刃与
第一节 机械加工运动与切削用量
➢ 过渡表面——正在形成的那部分表面，它是待加工表面与已 加工表面的连接表面，是切削过程中不断变化着的表面。
3、切削用量三要素
➢ 切削速度vc 定义：刀具切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度。
vc
dn
1000
m
/s
式中： d—工件待加工表面直径（mm） n—主运动的转速(r/min）
➢ 主运动——切下切屑所需要的最基本的运动，是刀具与 工件之间最主要的相对运动。 ◆ 特点：消耗功率最大，速度最高。有且仅有一个。 ◆ 运动形式：旋转运动（车削、镗削的主轴运动）
直线运动（刨削、拉削的刀具运动） ◆ 运动主体：工件（车削）；
刀具（铣削）。
➢ 进给运动——是指使新的金属层不断投入切削过程并使其在 所需方向上继续下去的运动。 ◆ 特点：速度一般较低，功率也较少。其数量可以是一个， 也可以是多个
◆ 运动形式：连续运动：如车削；
断续运动：如刨削。
一个运动，如钻削； 多个运动，如车削时的纵向与横向进给运动； 没有进给运动，如拉削。
◆ 运动主体：工件，如铣削、磨削； 刀具，如车削、钻削
2、切削过程中的工件表面
➢待加工表面 ——加工时即将切除 加工余量的工件表面。
➢ 已加工表面 ——已被切去多余金 属而形成的工件新表 面。
动速度方向的平
面。
刀柄底面（车刀安装面）
注：车刀的基面是平行于车刀安装面（底面）的平面
切削平面Ps ：通过
主切削刃上选定点，
与主切削刃相切并
垂直于基面的平面
切削速度方向
切削平面Ps 基面Pr
主切削 刃上选 定点
刀柄底面（车刀安装面）
正交平面Po： Pr ⊥ Ps ⊥
假定切削速度方向Vc
切削平面 Ps: 与 S相切 且 ⊥Pr
3、常用刀具的种类
4、刀具的角度
1）车刀切削部分的组成
车刀由切削部分和刀柄组成。刀具中起切削作用的部分称切削部分（ 刀头），夹持部分称刀柄 （刀体）。
切削部分
刀柄
前面
副切削刃 副后面
主切削刃
刀尖 主后面
切削部分：由不同刀面和切削刃构成。
进给运 动方向
切屑流出时经过 的刀面
进给运 动方向
与过渡表面相对的刀面， 也称主后刀面
进给方向的夹角。
B、切削平面 Ps内的角度 （I）刃倾角λs
定义：在切削平面Ps内测量的，主 切削刃S与基面Pr间的夹角称刃倾角。
符号：有正负之分，刀尖位于切削 刃的最高点时定为“+”、反之为负 “-”，它影响切屑流向和刀尖强度。 取值：一般取λs = －10°~ +10 °, 粗加工时常取负值，增加刀头强度； 精加工时常取正值，避免切屑擦伤 已加工表面。
硬度高（87-92HRC）、红硬性温度（800-1000ºC）、切 削速度远高于高速钢(100-300m/min)
抗弯强度低、脆性大，抗冲击振动性能差，较难加工， 不易做成形状复杂的整体刀具。
分为YG和YT两大类。
5）陶瓷材料 刀片硬度可达（86-96HRC）、耐高温（1200ºC）、承受 较高的切削速度；
性脆怕冲击；
主要用于高硬度钢材的半精加工和精加工。
6）人造金刚石 硬度极高，耐热性为（700-800ºC）；
用于加工硬质合金、陶瓷、玻璃、有色金Βιβλιοθήκη Baidu及其合金等， 但不宜加工钢铁材料。
7）涂层刀具材料 硬质合金或高速钢刀具通过化学或物理方法在其表面涂 覆一层耐磨性好的难熔金属化合物；
方法：CVD、PVD； 常见的涂层材料：TiC涂层、TiN涂层、Al2O3涂层、TiN 和TiC复合涂层。
➢进给量f
定义：工件或刀具每转一周（或每往复一次），沿进给方向的 相对位移。
➢背吃刀量 ap
定义：待加工表面与已加工表面之间的垂直距离。
● 车削
ap
1 2
(dw
dm)
1.2 金属切削刀具
1、刀具材料必须具备的性能
1）高的硬度 ：比工件高，>HRC60； 耐用度 2）高的耐磨性：保证可以维持一定的切削时间。 3）高的红硬性：在高温下仍具有高的硬度，保持较好的切削性
牌号9CrSi、CrWMn等。
3）高速工具钢 热处理后硬度达63-69HRC； 红硬性温度约为500-650℃； 切削速度40m/min； 适用于制造切削速度不高的精加工刀具和形状复杂的刀 具。
牌号W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等。
4）硬质合金
用高耐热性和高耐磨性的金属碳化物（碳化钨，碳化钛， 碳化钽，碳化铌等）与金属粘结剂（钴，镍，钼等）在高 温下烧结而成的粉末冶金制品。