刀具静参考系和刀具角度1-2_.ppt
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刀具静参考系和刀具角度1-2_.ppt
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第一节切削运动和切削要素,一、零件的种类及组成,完成切削加工必须具备的两个条件:
切削刀具与工件之间必须有一定的相对运动;切削刃有一定的形状;,二、切削运动分析,切削运动,直线运动,旋转运动,二、切削运动分析,主运动:
直接切除工件上的切削层,使之变为切屑,以形成工件新表面的运动。
通常用切削速度vc(m/s)表示。
特点:
速度高、功耗大、只能有一个。
进给运动:
不断地把切削层投入切削的运动。
通常用vf、f或fz表示。
特点:
速度低、功耗小、可以是断续运动、可以有多个。
合成切削运动:
主运动和进给运动合成的运动。
用ve表示。
三、切削用量三要素,三、切削用量三要素,切削速度:
(vc),进给量:
(f),背吃刀量:
(ap),“工件上已加工表面和待加工表面之间的垂直距离”。
对于外圆车削:
“切削刃选定点相对与工件主运动的瞬时速度”。
通常以最大线速度为准。
主运动是旋转运动时:
主运动是直线运动时:
“工件或刀具每转一转时,两者沿进给方向的相对位移”。
f(mm/r),vf(mm/s),fz(mm/z),第二节刀具静止角度参考系和刀具静止角度的标注,金属切削刀具的种类虽然很多,但它们切削部分的几何形状与参数却有着共性的内容。
不论刀具构造如何复杂,它们的切削部分总是近似地以外圆车刀切削部分为基本形态。
一、传统刀具与现代刀具,硬质合金焊接车刀所谓焊接式车刀,就是在碳钢刀杆上按刀具几何角度的要求开出刀槽,用焊料将硬质合金刀片焊接在刀槽内,并按所选择的几何参数刃磨后使用的车刀。
1、传统刀具,2、现代刀具,机夹式刀具机夹刀具是采用普通刀片,用机械夹固的方法将刀片夹持在刀杆上使用的刀具。
2、现代刀具,可转位车刀可转位车刀是使用可转位刀片的机夹车刀。
一条切削刃用钝后可迅速转位换成相邻的新切削刃,即可继续工作,直到刀片上所有切削刃均已用钝,刀片才报废回收。
更换新刀片后,车刀又可继续工作。
二、传统刀具与现代刀具的比较,现代刀具的优点:
刀具刚性好,寿命长生产效率高,定位精度高。
有利于推广涂层、陶瓷等新技术,现代刀具的优点,与焊接车刀相比,可转位车刀具有下述优点:
(1)刀具刚性好,寿命高。
由于刀片避免了由焊接和刃磨高温引起的缺陷,刀具几何参数完全由刀片和刀杆槽保证,切削性能稳定,经得起冲击和振动,从而提高了刀具寿命。
现代刀具的优点,
(2)生产效率高,定位精度高。
刀片转位或更换新刀片后,刀尖位置的变化应在工件精度允许的范围内,可大大减少停机换刀等辅助时间。
刀杆重复使用刀片有多刃可用,现代刀具的优点,(3)可转位刀有利于推广使用涂层、陶瓷等新型刀具材料。
二、传统刀具与现代刀具的比较,现代刀具的缺点:
缺点:
无法制造小尺寸刀具精度有限制造工艺复杂通常不能提供连续的、高精度的长切削刃,现代刀具的缺点:
应用大量用于常规尺寸的刀具精度不高的定尺寸刀具,现代刀具的应用,焊接式硬质合金刀具,优点:
精度高制造工艺比较简单缺点通常有残余焊接应力存在,限制了其切削速度的提高(一般在60m/min左右)不能应用镀层技术应用通常用于需要长切削刃的精加工刀具用于传统机床和低速加工,二、车刀的组成,外圆车刀是最基本、最典型的切削刀具,其切削部分(又称刀头)由前面、主后面、副后面、主切削刃、副切削刃和刀尖所组成。
刀具切削部分的结构要素如图1-5所示,其定义如下:
前刀面切屑流过的表面,以A表示。
主后刀面与工件上过渡表面相对的表面,以A表示。
副后刀面与工件上已加工表面相对的表面,以A表示。
主切削刃前刀面与主后刀面的交线,记为S。
它承担主要的切削工作。
副切削刃前刀面与副后刀面的交线,记为S。
它协同主切削刃完成切削工作,并最终形成已加工表面。
刀尖主切削刃和副切削刃的汇交处相当少的一部分切削刃。
演示,三、刀具静止角度参考系及其坐标平面,
(一)刀具静止角度参考系静止角度参考系的主要作用:
定义、设计、制造、刃磨和测量刀具之用。
在该参考系中定义的角度称为刀具的标注角度。
两个假设条件:
1、不考虑进给运动,即用主运动向量近似代替切削刃与工件之间的相对运动的合成速度向量。
2、刀具的刃磨和安装基准面垂直或平行于参考系平面,同时设定刀杆中心线与进给运动方向垂直。
三、刀具静止角度参考系及其坐标平面,2.正交平面参考系,由以下三个在空间相互垂直的参考平面构成。
通过切削刃上选定点,垂直于该点切削速度方向的平面。
通常平行于车刀的安装面,通过切削刃上选定点,垂直于基面并与主切削刃相切的平面。
通过切削刃上选定点,同时与基面和切削平面垂直的平面。
正交平面参考系:
基面Pr:
“通过主切削刃上选定点垂直于主运动方向的平面”,正交平面参考系:
切削平面Ps:
“通过主切削刃上选定点,与切削刃相切并垂直于基面的平面”。
正交平面参考系:
正交平面(主剖面)Po:
“通过主切削刃上选定点,并同时垂直于基面和切削平面的平面”。
法平面参考系:
法平面Pn:
“通过主切削刃上选定点,并垂直于切削刃的平面”。
假定工作平面、背平面参考系:
假定工作平面(进给剖面)Pf:
“通过主切削刃上选定点,平行于进给方向并垂直于基面的平面”,假定工作平面、背平面参考系:
背平面(切深剖面)Pp:
“通过主切削刃上选定点,同时垂直于基面和假定工作平面的平面”。
三、刀具的标注角度,在基面内测量的角度:
主偏角:
“主切削刃在基面上的投影与进给方向的夹角”。
副偏角:
“副切削刃在基面上的投影与进给方向的夹角”。
刀尖角:
“主切削刃与副切削刃之间的夹角”。
r=180-(r+r),三、刀具的标注角度,在正交平面内测量的角度,后角:
o“后刀面与切削平面的夹角”,前角:
o“前刀面与基面之间的夹角”。
三、刀具的标注角度,在切削平面内:
刃倾角:
S“主切削刃与基面之间的夹角”,四、刀具的工作角度,四、刀具的工作角度,第三节切削层参数,一、切削层:
“刀具沿进给方向移动一个进给量f,由一个刀齿正在切削着的金属层”。
切削层的大小和形状直接影响:
刀具切削部分承受的载荷大小;决定了切削的尺寸和形状;,二、切削层的参数,切削厚度:
hD“垂直于过渡表面度量的切削层尺寸”hD=fsinr(mm),切削宽度:
bD“沿着过渡表面度量的切削层尺寸”bD=ap/sinr(mm),切削面积:
ADAD=hDbD(mm2)对于外圆车削:
AD=fap(mm2),三、残留面积:
第四节刀具材料,一、刀具材料应具备的基本性能:
高的硬度;必须高于工件硬度,通常应60HRC以上。
足够的强度和韧性;较高的耐磨性;较高的耐热性;良好的工艺性;,二、常用刀具材料,1.碳素工具钢,基本性能:
硬度:
5864HRC耐热性:
250300切削速度:
510m/min适用于制造速度低刀具。
常用牌号:
T8AT10AT12A,二、常用刀具材料,2.合金工具钢,基本性能:
硬度:
5864HRC耐热性:
325400切削速度:
1015m/min适用于制造低速刀具。
常用牌号:
9SiCrCrWMn,二、常用刀具材料,3.高速钢(钨系与钨钼钼系高速钢),基本性能:
硬度:
6367HRC耐热性:
550650切削速度:
V30m/min工艺性好,适用于制造复杂刀具。
常用牌号:
W18Cr4VW6MO5Cr4V2W6MO5Cr4V2Al,二、常用刀具材料,硬质合金:
基本性能:
硬度:
7482HRC耐热性:
8001000切削速度:
V=100300m/min工艺性差,不适用于制造整体结构的复杂刀具。
2.1影响硬质合金性能的因素分析:
(1)碳化物种类
(2)碳化物数量、粒径以及粘结剂的数量(3)碳化物晶粒分布的影响,二、常用刀具材料,2.2硬质合金的种类和牌号,种类:
钨钴类(WC-Co)YG(K类)YG3YG6YG8钨钴钛类(WC-TiC-Co)YT(P类)YTYTYT钨钴钽类YT(WC-TaC(NbC)-Co)YGAYG6A钨钛钴钽类(WC-TiC-TaC(NbC)-Co)YW(M类)YW1YW2,二、常用刀具材料,性能特点:
硬度:
7482HRC强度与韧度:
随着Co含量增加,抗弯强度和冲击韧度增加导热系数:
线膨胀系数:
抗粘结性:
二、常用刀具材料,2.3硬质合金选用原则:
成分:
WC+Co多用于加工短切屑的金属或非金属,如:
铸铁、青铜等。
常用牌号:
YG3(K01)、YG6(K20)、YG8(K40)等精加工粗加工,二、常用刀具材料,成分:
WC+TiC+Co多用于加工长切屑的黑色金属,如:
钢材等。
常用牌号:
YT5(P30)、YT15(P20)、YT30(P10)等粗加工精加工,二、常用刀具材料,成分:
WC+TiC+TaC(NbC)+Co既可用于加工短切屑的铸铁,也可用于加工长切屑的钢材。
常用牌号:
YW1(M10)、YW2(M20)、YW3(M30)等精加工粗加工,三、超硬刀具材料,陶瓷:
1、Al2O3系陶瓷特点:
硬度高、耐磨性好:
9295HRA耐热性高:
120080HRA化学稳定性好,与钢不易亲和,抗粘结、抗扩散能力较强。
抗弯强度、冲击韧性较差。
主要用于冷硬铸铁、高硬钢等精加工和半精加工。
三、超硬刀具材料,陶瓷,2、Si3N4特点:
有较高的抗弯强度和冲击韧度耐热性高。
13001400导热系数大于Al2O3,热膨胀系数小于Al2O3主要用于加工铸铁,三、超硬刀具材料,陶瓷,Al2O3-Si3N4特点:
抗弯强度、冲击韧性较好。
主要用于铸铁、高温合金,三、超硬刀具材料,人造聚晶金刚石(PCD),“高温下借助合金触媒的作用,由石墨转化而成”。
特点:
硬度高、耐磨性极好。
10000HV以上。
耐热性:
600700,不能在高温下切削冲击韧性、抗弯强度低。
只有硬质合金的1/4。
与Fe的亲和力强,不能加工铁族材料。
适用于硬质合金、玻璃等高硬材料的精加工,三、超硬刀具材料,立方氮化硼(CBN),与金刚石相比:
硬度:
80009000HV。
耐热性:
13001500与Fe的亲和力小,能加工铁族材料。
主要适用于淬硬钢、耐磨铸铁、高温合金等高硬铁族材料的精加工或半精加工。
不宜用水基切削液,800以上易与水起化学反应,
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