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金属切削刀具
金属切削过程
金属材料的切削加工性
切削用量及切削液的选择
第2章 数控加工的切削基础
2．1．1 切削运动和加工中的工件表面
金属切削加工就是用金属切削刀具把工件毛坯上预留的金属材料(统称余量)切除，获得图样所要求的零件。在切削过程中，刀具和工件之间必须有相对运动，这种相对运动就称为切削运动。
切削运动与切削要素
1 . 切削运动
（1）主运动 主运动是由机床提供的主要运动，它使刀具和工件之间产生相对运动，从而使刀具前刀面接近工件并切除切削层 。(图2—1)
（2）进给运动 进给运动又称走刀运动，是由机床提供的使刀具与工件之间产生附加的相对运动，即进给运动是切削过程中使金属层不断地投入切削，加上主运动从而加工出完整表面所需的运动。 (图2—1)
总之，在各类切削加工中，主运动必须有一个，而进给运动可以有一个(如车削)、两个(如圆磨削)或多个，甚至没有(如拉削)。
由主运动和进给运动合成的运动称为合成切削运动（图2—1）。刀具切削刃上选定点相对工件的瞬时合成运动方向称为合成切削运动方向，其速度称为合成切削速度。合成切削速度为同一选定点的主运动速度与进给运动速度的矢量和，即：
已加工表面 工件上经刀具切削后产生的表面称为已加工表面。 （图2—1）
01
过渡表面 过渡表面就是工件上由切削刃形成的那部分表面，它在下一切削行程（如刨削）、刀具或工件的下一转里(如单刃镗削或车削)将被切除，或者由下一切削刃(如铣削)切除 。 （图2—1）
03
待加工表面 工件上有待切除切削层的表面称为待加工表面。 （图2—1）
02
2．1．2 切削要素
切削要素包括切削用量和切削层的几何参数。
1．切削用量（图2—2）
（1）切削速度（ ） 在切削加工时，切削刃选定点相对于工件主运动的瞬时速度称为切削速度。即在单位时间内，工件和刀具沿主运动方向的相对位移，单位为 。主运动是回转运动时，其切削速度为加工表面最大线速度：
（2）进给量（f） 在主运动的一个循环内，刀具在进给方向上相对于工件的位移量称为进给量。其单位用mm／r （如车削、镗削等）或mm／行程(如刨削、磨削等)表示。
车削时的进给速度(单位为mm／min)是指切削刃上选定点相对于工件的进给运动的瞬时速度，它与进给量之间的关系为：
（3） 背吃刀量( ) 背吃刀量是已加工表面和待加工表面之间的垂直距离，其单位为mm。外圆车削时，为
2．切削层参数
切削层是由切削部分的一个单一动作（或指切削部分切过工件的一个单程，或指只产生一圈过渡表面的动作）所切除的工件材料层。切削层的尺寸称为切削层参数。
切削层公称厚度（ ） 是刀具或工件每移动一个进给量以后，主切削刃相邻两位置间的垂直距离，单位为mm。
切削层公称宽度( ) 是沿刀具主切削刃量得的待加工表面至已加工表面之间的距离。它大致反映了工作主切削刃参加切削工作的长度，单位为mm。
切削层公称横截面面积(AD) 它是指在给定瞬间，切削层在切削层尺寸平面里的实际横截面积，单位为mm2。
图2—3 外圆纵车时切削层的参数
2．2 金属切削刀具
2．2．1 常用刀具种类
1．按加工方法分类
（1）切刀：车刀、刨刀、插刀、镗刀。 （2）孔加工刀具：钻头、扩孔钻、铰刀。 （3）拉刀:圆孔拉刀、花键拉刀、平面拉刀、单键拉刀。 （4）铣刀：圆柱形铣刀、面铣刀、立铣刀、槽铣刀、锯片铣刀 。（5）螺纹刀具：丝锥、板牙、螺纹切刀。 （6）齿轮刀具：齿轮铣刀、齿轮滚刀、插齿刀 。（7）磨具：砂轮、砂带、油石。
2．按切削刃特点分类
单刃刀具和多刃刀具。
（1）通用刀具：车刀、刨刀、铣刀等。 （2）定尺寸刀具：钻头、扩孔钻、铰刀、拉刀等。 （3)成形刀具：成形车刀、花键拉刀等。
4．按装配结构分类
整体式、装配式和复合式等。
尽管各种刀具的结构和形状各不同，但有共同的组成部分，即是由工作部分和夹持部分组成的。工作部分俗称刀头，指担负切削加工部分，由刀面、切削刃组成；夹持部分俗称刀柄或刀体，横截面一般为矩形或圆形，指刀杆、刀柄和套装孔，是保证刀具有正确的安装工作位置，并传递切削运动和动力。图2—4为切削刀具的基本类型
图2—4 切削刀具的基本类型
”
机夹式车刀
热管式车刀
麻花钻
扩孔钻
铰刀
圆孔拉刀
圆柱形铣刀
硬质合金面铣刀
成形铣刀
丝锥
板牙
齿轮滚刀
插齿刀
剃齿刀
平形砂轮
2．2．2 刀具材料 1. 刀具材料应具备的性能
表2—1 刀具材料的性能一览表
较高的硬度
刀具材料的硬度必须高于被加工材料的硬度，以便在高温状态下依然可以保持其锋利。通常常温状态下，刀具材料的硬度都在60HRC以上
较好的耐磨性
在通常情况下，刀具材料硬度越高，耐磨性也越好。刀具材料组织中碳化物越多、颗粒越细、分布越均匀，其耐磨性也越高
足够的强度和韧性
刀具切削部分的材料在切削时要承受很大的切削力和冲击力，因此，刀具材料必须要有足够的强度和韧性。在工艺上，一般采用刀具材料的抗弯强度表示刀片的强度大小；用冲击韧性表示刀片韧性的大小。刀片韧性的大小反映出刀具材料抗脆性断裂和抗崩刃的能力
良好的耐热性和导热性
耐热性表示刀片在高温状态下保持其切削性能的能力。耐热性越好，刀具材料在高温时抗塑性变形的能力、抗磨损的能力也越强。另外，刀片材料的导热性也是表示刀具使用性能的一个方面。导热性越好，切削时产生的热量越容易传导出去，从而降低切削部分的温度，减轻刀具磨损刀具，抗变形的能力也越强
良好的加工工艺性
刀片的加工工艺性主要反映在其成型和刃磨的能力上，包括锻压、焊接、切削加工、热处理、可磨性等
经济性
价格便宜，易于加工和运输