【200】金属切削原理与刀具

制造业是一个国家立国之本，是一个国家的民族产业和支柱产业也是反映一个国家经济实力的重要标志。 而切削原理与刀具又是必不可少的核心部位，没有足够强的刀和合适的切削方式又怎么能制造精密工件。

金属切削原理与刀具

• 切削运动与要素
  • 切削运动与要素
    • 切削运动：刀具与工件间的相对运动称切削运动
    • 分类
      • 主运动：切下切屑所需的最基本运动
      • 进给运动：多于材料不断被投入切割，从而加工出完整表面所需的运动
  • 切削三要素
    • 切削用量
      • 切削用量v
        • 在单位时间内，刀具和工件在主运动方向上的相对位移
          • 若主运动为旋转 v=Πdwn/1000x60
      • 进给量f
        • 主运动每转一转或每一行程，刀具和工件在进给运动方向上的相对位移
      • 背吃刀量（切削深度）αp
        • 待加工表面与已加工表面之间的垂直距离
    • 切削层几何参数
      • 切削宽度αw
        • 沿主切削刃方向度量的切削层尺寸
      • 切削厚度αc
        • 两相邻加工表面间的垂直距离
      • 切削面积Ac
        • 切削层垂直与切削速度截面内的面积
• 刀具的结构
  • 刀具的角度
    • 刀具切削部分组成
      • 前面（前刀面）
      • 主后面（主后刀面）
      • 副后面（副后刀面）
      • 主切削刃
      • 副切削刃
      • 刀尖
    • 刀具角度参考平面
      • 切削平面
      • 基面
      • 正交平面
    • 刀具的标注角度
      • 前角γ0
      • 后角α0
      • 主偏角Kr
      • 副偏角K′r
      • 刃倾角λs
    • 刀具的工作角度
      • 刀具安装位置对工作角度的影响
      • 进给运动对工作角度的影响
  • 刀具的种类
    • 刀具的分类
      • 按加工途径：车刀、孔加工刀具、铣刀、拉刀螺纹刀具、齿轮刀具自动线及数控车床刀具和磨具等
      • 按所用材料：高速钢刀具、硬质合金刀具、陶瓷刀具、聚晶立方氮化硼刀具和金刚石刀具等
      • 按结构形式：可分为整体刀具、镶片刀具、机夹刀具和复合刀具等
      • 按是否标准化：标准刀具和非标准刀具
    • 常用刀具的简介
      • 车刀
      • 孔加工刀具
        • 麻花钻
        • 中心钻
        • 深孔钻
        • 扩孔钻
        • 铰刀
        • 镗刀
      • 铣刀
      • 拉刀
      • 螺纹刀具
      • 齿轮刀具
• 刀具的材料
  • 刀具材料具备的性能
    • 高硬度
    • 高耐磨性
    • 高耐热性
    • 足够的强度和韧性
    • 良好的工艺性
    • 良好的热物理性能和耐热冲击性
  • 常用的刀具材料
    • 碳素工具钢
    • 合金工具钢
    • 高速钢
    • 硬质合金
  • 新型的刀具材料
    • 陶瓷材料
    • 立方氮化硼
    • 金刚石 （用于加工有色金属）
    • 超硬材料
• 高速切削及刀具
  • 了解
• 切削用量的选择与工件的材料加工性
  • 切削用量的选择
    • 首先选尽可能大的切削深度，其次选择尽可能大的进给量，最后选尽可能大的切削速度
      • 精加工时常选用较小的切削深度、进给量和较高的切削速度
  • 工件的切削加工性
    • 工件材料切削加工性概念
      • 工件材料被切削加工的难易程度称为切削加工性
      • 注：切削加工性的概念具有相对性；一般以切削正火态45钢的v60作为基准
    • 改善材料切削加工性的途径
      • 调整化学成分
      • 采用热处理改善材料的切削加工性
• 刀具磨损与刀具寿命
  • 刀具磨损的形态及原因
    • 磨粒磨损
    • 粘结磨损（积屑瘤）
    • 扩散磨损
    • 氧化磨损
  • 刀具磨损过程
    • 初期磨损阶段
    • 正常模损阶段
    • 急剧磨损阶段
  • 磨钝标准
    • 刀具磨损到一定限度就不能继续使用，这个磨损限度叫磨钝标准
    • 国际标准ISO统一规定以1/2吃刀量处刀具后面上测定的磨损带宽度VB作为刀具的磨钝标准
• 切削热与切削温度
  • 切削热的产生和传导
    • 切削过程98%到99%转换成热能
    • 传导
      • 传导（热导率）
      • 对流（对流系数）
      • 热辐射
    • 温度
      • 刀具
      • 切屑
      • 工件
      • 比热容
  • 切削温度的测量
    • 热电偶法
    • 热像仪法
    • 金相法
  • 影响切削温度的主要因素
    • 切削用量的影响
      • 切削速度影响最大，切速提高切削温度上升
      • 进给量影响次之
      • 吃刀量影响最小
    • 工件材料的影响
      • 强度硬度高，切削温度高
      • 导热性好，切削温度降低
    • 刀具几何影响
      • 前角增大切削热减少，但前角不能过大
    • 刀具磨损影响
      • 有磨损切削热增多
  • 切削温度对工件刀具影响
    • 对刀具
      • 适当提高温度，对提高硬质合金的韧性有利
    • 对工件尺寸精度
      • 工件受热膨胀，不能保证精度
• 切削力与切削功率
  • 切削力的来源
    • 克服被加工材料弹性变形的抗力
    • 克服被加工材料塑性变形的抗力
    • 克服切屑与刀具前面的摩擦力与刀具后面与过渡表面和已加工表面之间的摩擦力
  • 切削合力和切削功率
    • 切削力
      • 主切削力或切向力
      • 进给力或轴向力
      • 切深抗力或背向力、径向力、吃刀力
    • 切削合力
    • 切削功率：消耗在切削过程的功率
  • 切削力的计算
    • 指数公式
    • 单位切削力法
    • 解析计算
    • 有限元计算
  • 切削力的测量
    • 功率反求法
    • 切削力测力仪
• 金属切削过程及物理现象
  • 切削过程
    • 切屑形成过程就是切削层金属的变形过程
    • 切削变形区
      • 第一变形区（基本变形区）
      • 第二变形区（摩擦变形区）
      • 第三变形区（加工表面变形曲）
  • 切屑的类型及其控制
    • 带状切屑
    • 挤裂切屑
    • 单元切屑
    • 塑性材料
    • 崩碎切屑
      • 脆性材料
  • 切削过程中的积屑瘤现象
    • 切削速度不高且又能形成连续切屑，一般加工塑性材料形成
    • 积屑瘤的产生会引起刀具实际角度的变化，可增大前角。不稳定不可控
• 浮动主题
• 主运动只能有一个。进给运动能有一个或几个。