1、依据依据 劳动和社会保障部劳动和社会保障部 制定的制定的国家职业标准国家职业标准要求编写要求编写国家职业资格培训教材技能型人才培训用书金属切削知识和常用刀具第六章第六章 金属切削知识和常用刀具培训学习目标 了解金属切削过程中的一些现象；了解了解金属切削过程中的一些现象；了解常用刀具材料的种类、性能、用途和牌号；常用刀具材料的种类、性能、用途和牌号；了解刀具切削部分的几何参数及其对切削性了解刀具切削部分的几何参数及其对切削性能的影响；熟悉车刀、铣刀、钻头、铰刀及能的影响；熟悉车刀、铣刀、钻头、铰刀及丝锥的种类、特点及用途。丝锥的种类、特点及用途。第三节刀具的几何参数及其对切削性第三节刀具的几何参
2、数及其对切削性能的影响能的影响一、刀具的几何参数一、刀具的几何参数二、刀具几何参数对切削性能的影响二、刀具几何参数对切削性能的影响第四节常用刀具第四节常用刀具一、车刀一、车刀二、铣刀二、铣刀三、钻头三、钻头四、铰刀四、铰刀五、丝锥五、丝锥复习思考题复习思考题目目 录录第六章 金属切削知识和常用刀具第一节金属切削概述第一节金属切削概述一、切屑的形成一、切屑的形成二、切屑收缩现象二、切屑收缩现象三、积屑瘤三、积屑瘤四、已加工表面的冷硬现象四、已加工表面的冷硬现象五、切削热对切削过程的影响五、切削热对切削过程的影响第二节刀具的材料第二节刀具的材料一、刀具材料的基本要求一、刀具材料的基本要求二、刀具材
3、料的种类二、刀具材料的种类第一节第一节 金属切削概述金属切削概述一、切屑的形成切屑和已加工表面的形成过程，实质上是工件受到切屑和已加工表面的形成过程，实质上是工件受到刀具挤压以后发生弹性变形和塑性变形，而使切削层与刀具挤压以后发生弹性变形和塑性变形，而使切削层与母体分离的过程。母体分离的过程。图图61切屑的类型切屑的类型a)带状切屑带状切屑b)挤裂切屑挤裂切屑c)粒状切屑粒状切屑d)崩碎切屑崩碎切屑第一节 金属切削概述二、切屑收缩现象切屑长度切屑长度L屑屑切削长度切削长度L切屑厚度切屑厚度a屑屑背吃刀量背吃刀量ap切屑宽度切屑宽度b屑屑切削宽度切削宽度b通常切屑宽度的变化不大，通常切屑宽度的变
4、化不大，所以可以略去不计。所以可以略去不计。切屑变形的大小用收缩率切屑变形的大小用收缩率“K”表示，即：表示，即：K=L/L屑屑=a屑屑/aK的大小可以近似反映切削的大小可以近似反映切削层的平均变形程度。层的平均变形程度。图图62切屑的收缩切屑的收缩第一节第一节 金属切削概述金属切削概述三、积屑瘤图图63滞流层滞流层图图64积屑瘤积屑瘤切削塑性材料时，切屑从前面流出，切削塑性材料时，切屑从前面流出，这时切屑底层受前面摩擦力的作用降低这时切屑底层受前面摩擦力的作用降低了流动速度，这层流速较慢的金属称为了流动速度，这层流速较慢的金属称为滞流层，如图滞流层，如图63所示。所示。在高温高压的作用下，当
5、摩擦力大在高温高压的作用下，当摩擦力大于滞流层与切屑分子之间的结合力时，于滞流层与切屑分子之间的结合力时，滞流层就粘结在刀具的前面上，堆积成滞流层就粘结在刀具的前面上，堆积成一个瘤，这个瘤称为积屑瘤，如图一个瘤，这个瘤称为积屑瘤，如图64所示。所示。第一节第一节 金属切削概述金属切削概述四、已加工表面的冷硬现象图图65已加工表面冷硬的情形已加工表面冷硬的情形不同的金属有不同的冷硬性不同的金属有不同的冷硬性能，它们的硬度在切削过程中的能，它们的硬度在切削过程中的增加也有所不同。增加也有所不同。被加工金属的被加工金属的塑性越高、硬度越低，冷硬的性塑性越高、硬度越低，冷硬的性能也越高。能也越高。脆性
6、金属脆性金属(如铸铁如铸铁)，冷硬性低。冷硬性低。冷硬是被加工金属塑性变形冷硬是被加工金属塑性变形的结果，变形越大，时间越长，的结果，变形越大，时间越长，冷硬层就越深。冷硬层就越深。所以当切削速度所以当切削速度增加时，切屑来不及变形，因而增加时，切屑来不及变形，因而冷硬范围较小，硬度稍低。冷硬范围较小，硬度稍低。第一节第一节 金属切削概述金属切削概述五、切削热对切削过程的影响切削热主要是由三个变形区中，变形、摩擦而消耗的切削热主要是由三个变形区中，变形、摩擦而消耗的能量转变而来的，是切削过程中最重要的现象之一。能量转变而来的，是切削过程中最重要的现象之一。1对刀具使用寿命的影响对刀具使用寿命的
7、影响切削热直接影响到刀具的磨损和刀具的寿命，限制切切削热直接影响到刀具的磨损和刀具的寿命，限制切削速度的提高，所以切削热对刀具来说是极为不利的。削速度的提高，所以切削热对刀具来说是极为不利的。2对工件的影响对工件的影响切削热对工件的尺寸精度和表面质量也是不利的。切削热对工件的尺寸精度和表面质量也是不利的。降低切削热的方法：降低切削热的方法：除了改善刀具的几何参数与适当降低切削速度和进给除了改善刀具的几何参数与适当降低切削速度和进给量以外，主要是采用切削液。使用切削液一方面可以起润量以外，主要是采用切削液。使用切削液一方面可以起润滑作用，同时又能使切削热迅速地由冷却液带走。滑作用，同时又能使切削
8、热迅速地由冷却液带走。第二节第二节刀具的材料刀具的材料一、刀具材料的基本要求1高硬度高硬度刀具切削部分材料的硬度必须高于工件材料的硬度。刀具切削部分材料的硬度必须高于工件材料的硬度。2高耐磨性高耐磨性刀具材料必须具有良好的抵抗磨损的能力。通常刀具材料的刀具材料必须具有良好的抵抗磨损的能力。通常刀具材料的硬度越高，耐磨性越好。硬度越高，耐磨性越好。3足够的强度和韧性足够的强度和韧性一般情况下，刀具材料硬度越高，强度和韧性就越低。一般情况下，刀具材料硬度越高，强度和韧性就越低。4高耐热性高耐热性(又称热硬性又称热硬性)它是评定刀具材料切削性能优劣的主要指标，一般用温度来它是评定刀具材料切削性能优劣
9、的主要指标，一般用温度来表示。表示。5良好的工艺性良好的工艺性包括锻轧、焊接、切削加工、磨削加工和热处理特性等。包括锻轧、焊接、切削加工、磨削加工和热处理特性等。上述几项性能之间是相互矛盾的，对刀具材料应根据具体加工条件有选上述几项性能之间是相互矛盾的，对刀具材料应根据具体加工条件有选择地使用。同时还应考虑到刀具材料的经济性，应尽可能满足资源丰富、价择地使用。同时还应考虑到刀具材料的经济性，应尽可能满足资源丰富、价格低廉的要求，否则便不能大量推广使用。格低廉的要求，否则便不能大量推广使用。第二节第二节刀具的材料刀具的材料二、刀具材料的种类1碳素工具钢和合金工具钢碳素工具钢和合金工具钢2高速钢高
10、速钢3硬质合金硬质合金4非金属材料简介非金属材料简介(1)钨钴类硬质合金钨钴类硬质合金(YG)(2)钨钛钴类硬质合金钨钛钴类硬质合金(YT)(3)钨钛钽钨钛钽(铌铌)钴类硬质合金钴类硬质合金(YW)(4)碳化钛基类硬质合金碳化钛基类硬质合金(YN)(1)陶瓷陶瓷(2)人造金刚石人造金刚石(3)立方氮化硼立方氮化硼(1)通用型高速钢通用型高速钢(2)高生产率高速钢高生产率高速钢1)W18Cr4V是属钨系高速钢是属钨系高速钢2)W6Mo5Cr4V2是属钼系高速钢是属钼系高速钢第三节刀具的几何参数第三节刀具的几何参数及其对切削性能的影响及其对切削性能的影响一、刀具的几何参数1切削运动和形成的表面切削
11、运动和形成的表面图图66车削运动和工件上的表面车削运动和工件上的表面图图67车刀的组成车刀的组成2车刀的组成车刀的组成(1)三个刀面三个刀面(2)两个切削刃两个切削刃(3)一个刀尖一个刀尖指主切削刃与副切削刃的连指主切削刃与副切削刃的连接处相当少的一部分切削刃。接处相当少的一部分切削刃。面前面面前面A主后面主后面A副后面副后面A分主切削刃分主切削刃副切削刃副切削刃第三节刀具的几何参数第三节刀具的几何参数及其对切削性能的影响及其对切削性能的影响一、刀具的几何参数图图68刀具静止参考系平面刀具静止参考系平面3刀具静止参考系平面刀具静止参考系平面(1)基面基面p(2)主主(副副)切削平面切削平面ps
12、(ps)(3)正交平面正交平面popr、ps和和po构成正交平面坐构成正交平面坐标系，它是生产中最常用的一个标系，它是生产中最常用的一个坐标系，用以设计、计算和测量坐标系，用以设计、计算和测量刀具的几何角度。刀具的几何角度。(4)法平面法平面pn(5)假定工作平面假定工作平面pf(6)背平面背平面pp第三节刀具的几何参数第三节刀具的几何参数及其对切削性能的影响及其对切削性能的影响一、刀具的几何参数图图69刀具的静止刀具的静止几何角度几何角度4刀具的静止几何角度刀具的静止几何角度(1)在基面内测量的角度在基面内测量的角度(2)在主切削刃正交平面内测量的角度在主切削刃正交平面内测量的角度在副切削刃
13、正交平面内在副切削刃正交平面内也有类似的角度：也有类似的角度：(3)在主切削平面内测量的角度在主切削平面内测量的角度刃倾角刃倾角s1)主偏角主偏角kr2)副偏角副偏角3)刀尖角刀尖角r1)前角前角o2)后角后角o3)楔角楔角o图图610车刀前、后角正、负的规定车刀前、后角正、负的规定图图611刃倾角正、负的规定刃倾角正、负的规定1)副前角副前角o2)副后角副后角o(4)前角、后角、刃倾角正负的规定前角、后角、刃倾角正负的规定第三节刀具的几何参数第三节刀具的几何参数及其对切削性能的影响及其对切削性能的影响一、刀具的几何参数5切削要素切削要素(1)切削用量要素切削用量要素1)切削速度切削速度vc2
14、)进给量进给量f3)背吃刀量背吃刀量ap(2)切削层要素切削层要素1)切削层公称横截面积切削层公称横截面积AD2)切削层公称宽度切削层公称宽度bD3)切削层公称厚度切削层公称厚度hD图图612切削层要素切削层要素6切削刃形状切削刃形状图图614过渡刃和修光刃形式过渡刃和修光刃形式第三节刀具的几何参数第三节刀具的几何参数及其对切削性能的影响及其对切削性能的影响一、刀具的几何参数7切削刃区的剖面形式切削刃区的剖面形式(1)锋刃锋刃(2)前面负倒棱型前面负倒棱型1)正前角平面带倒棱型正前角平面带倒棱型2)正前角曲面带倒棱型正前角曲面带倒棱型(3)消振棱消振棱8前面形式前面形式常见的前面形式有：卷屑槽
15、、常见的前面形式有：卷屑槽、断屑槽等。选择合理的刀面形式断屑槽等。选择合理的刀面形式及其参数对切屑的变形、卷曲和及其参数对切屑的变形、卷曲和折断，对切削力、切削热、刀具折断，对切削力、切削热、刀具磨损及寿命有着直接影响。磨损及寿命有着直接影响。图图615刃区剖面形式刃区剖面形式a)锋刃锋刃b)正前角平面带倒棱型正前角平面带倒棱型c)正前角曲面带倒棱型正前角曲面带倒棱型d)消振棱消振棱第三节刀具的几何参数第三节刀具的几何参数及其对切削性能的影响及其对切削性能的影响二、刀具几何参数对切削性能的影响1前角对切削性能的影响前角对切削性能的影响2后角和副后角对切削性能的影响后角和副后角对切削性能的影响3
16、主偏角及副偏角对切削性能的影响主偏角及副偏角对切削性能的影响4刃倾角对切削性能的影响刃倾角对切削性能的影响图图616负刃倾角对刀尖负刃倾角对刀尖的保护作用的保护作用第四节第四节常常 用用 刀刀 具具一、车刀图图617车刀类型车刀类型1成形车刀成形车刀2切断刀切断刀3左刃左刃90偏偏刀刀4右刃右刃90偏刀偏刀5外圆车刀外圆车刀6宽刃精车刀宽刃精车刀7外螺纹车刀外螺纹车刀8端面端面车刀车刀9内螺纹车刀内螺纹车刀10内槽车刀内槽车刀11通孔车刀通孔车刀12不通孔车刀不通孔车刀1外圆车刀外圆车刀2端面车刀端面车刀3切断车刀切断车刀4内孔车刀内孔车刀5成形车刀成形车刀第四节第四节常常 用用 刀刀 具具二
17、、铣刀图图621铣刀的类型及用途铣刀的类型及用途a)圆柱形铣刀圆柱形铣刀b)、c)面铣刀面铣刀d)键槽铣刀键槽铣刀e)立铣刀立铣刀f)模具铣刀模具铣刀g)半圆键铣刀半圆键铣刀h)交错齿三面刃铣刀交错齿三面刃铣刀i)双双角铣刀角铣刀j)成形铣刀成形铣刀k)锯片铣刀锯片铣刀1铣刀的特点铣刀的特点2铣刀的类型铣刀的类型(1)按铣刀切削部分的材料分类按铣刀切削部分的材料分类1)高速钢铣刀高速钢铣刀2)硬质合金铣刀硬质合金铣刀(2)按铣刀用途分类按铣刀用途分类1)加工平面用的铣刀加工平面用的铣刀2)加工沟槽和台阶面用的铣刀加工沟槽和台阶面用的铣刀3)加工成形表面用的铣刀加工成形表面用的铣刀4)切断用的铣
18、刀切断用的铣刀5)加工特种沟槽用的铣刀加工特种沟槽用的铣刀(3)按铣刀切削部分的材料分类按铣刀切削部分的材料分类1)尖齿铣刀尖齿铣刀2)铲齿铣刀铲齿铣刀(4)按铣刀结构分类按铣刀结构分类1)整体铣刀整体铣刀2)镶齿铣刀镶齿铣刀第四节第四节常常 用用 刀刀 具具三、钻头1钻头的种类钻头的种类2麻花钻的结构及几何参数麻花钻的结构及几何参数(1)标准麻花钻的组成标准麻花钻的组成图图625麻花钻基面与切削平面麻花钻基面与切削平面图图624麻花钻的组成麻花钻的组成第四节第四节常常 用用 刀刀 具具三、钻头(2)麻花钻的几何参数麻花钻的几何参数1)螺旋角螺旋角2)顶角顶角(锋角锋角)图图626 麻花钻的麻
19、花钻的螺旋角和顶角螺旋角和顶角3)主偏角主偏角4)前角前角o5)后角后角f图图627 钻头主偏角、刃倾角、前角和后角钻头主偏角、刃倾角、前角和后角第四节第四节常常 用用 刀刀 具具三、钻头6)横刃角度横刃角度 横刃斜角横刃斜角 横刃前角横刃前角图图6-28 钻头的后角钻头的后角图图6-29 横刃角度横刃角度第四节第四节常常 用用 刀刀 具具五、丝锥图图630铰刀的种类铰刀的种类a)直柄手用铰刀直柄手用铰刀b)可调节手用铰刀可调节手用铰刀c)直柄机用铰刀直柄机用铰刀d)锥柄机用铰刀锥柄机用铰刀e)套式机用铰刀套式机用铰刀f)硬质合金机用铰刀硬质合金机用铰刀1铰刀的种类及应用铰刀的种类及应用2铰刀
20、的结构组成铰刀的结构组成图图631铰刀的结构铰刀的结构第四节第四节常常 用用 刀刀 具具一、车刀1丝锥的种类及应用丝锥的种类及应用(1)手用丝锥手用丝锥(2)机用丝锥机用丝锥(3)螺母丝锥螺母丝锥(4)内容屑丝锥内容屑丝锥(5)锥形螺纹丝锥锥形螺纹丝锥(6)挤压丝锥挤压丝锥(7)拉削丝锥拉削丝锥图图633丝锥丝锥a)手用、机用丝锥手用、机用丝锥b)螺母丝锥螺母丝锥c)内容屑丝锥内容屑丝锥第四节第四节常常 用用 刀刀 具具一、车刀2丝锥的结构组成丝锥的结构组成1)切削部分一般作成圆切削部分一般作成圆锥形锥形2)丝锥的校准部分具有丝锥的校准部分具有完整的齿，完整的齿，3)槽数与丝锥类型、直槽数与丝
21、锥类型、直径、被加工材料及加工要求径、被加工材料及加工要求有关有关4)丝锥的前角丝锥的前角p和后角和后角p均在端剖面中标注和测量均在端剖面中标注和测量5)普通丝锥做成直槽普通丝锥做成直槽图图637丝锥的结构及几何参数丝锥的结构及几何参数a)丝锥的结构丝锥的结构b)丝锥切削部分工作情况丝锥切削部分工作情况1常见的切屑类型有哪四类常见的切屑类型有哪四类?2金属切屑的收缩现象指什么金属切屑的收缩现象指什么?它与哪些因素有关它与哪些因素有关?3什么叫积屑瘤什么叫积屑瘤?4已加工表面的冷硬现象是如何形成的已加工表面的冷硬现象是如何形成的?有何危害有何危害?它与哪些因素它与哪些因素 有关有关?5切削热对刀
22、具和工件材料各有哪些影响切削热对刀具和工件材料各有哪些影响?试作简单分析。试作简单分析。6刀具切削部分的材料必须具备哪些基本要求刀具切削部分的材料必须具备哪些基本要求?7高速钢的特点是什么高速钢的特点是什么?怎样分类怎样分类?8硬质合金的特点是什么硬质合金的特点是什么?常用硬质合金可分为几类常用硬质合金可分为几类?9普通外圆车刀的切削部分由哪些刃、面组成普通外圆车刀的切削部分由哪些刃、面组成?10普通外圆车刀有哪几个基本角度普通外圆车刀有哪几个基本角度?试画出图，并在图上标注出试画出图，并在图上标注出 车刀角度。车刀角度。复习思考题第六章 金属切削知识和常用刀具11按图按图639所示，作出车刀
23、车孔时的主运动方向，进给运动方所示，作出车刀车孔时的主运动方向，进给运动方向和主偏角、副偏角的位置。向和主偏角、副偏角的位置。12试述前角、后角、主偏角及试述前角、后角、主偏角及 刃倾角的功用。刃倾角的功用。13试述铣削特点及加工范围。试述铣削特点及加工范围。14试写出图试写出图640所示中标准所示中标准 麻花钻的各部分名称。麻花钻的各部分名称。15简述铰刀的齿数对切削加工简述铰刀的齿数对切削加工 的影响与刀齿分布的形式。的影响与刀齿分布的形式。16试述丝锥的种类。试述丝锥的种类。复习思考题图图6-39 车刀车孔车刀车孔图图640标准麻花钻各部分名称标准麻花钻各部分名称1_2 _ 3 _ 4 _ 5 _ 6 _ 7 _ 第六章 金属切削知识和常用刀具
