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1、1,机械制造技术基础,第1章 切削与磨削过程,2,1.6 工件材料的切削加工性及改善,内容提要1. 衡量材料可加工性的指标；2. 改善材料切削加工性的途径。重点难点1. 衡量材料可加工性的指标；2. 改善材料切削加工性的途径。学习目标1. 掌握改善材料切削加工性的途径。,3,1.6.1 衡量材料可加工性的指标,工件材料的切削加工性是指在一定切削条件下，工件材料切削加工的难易程度。这种难易程度是相对的，是相对于某种工件材料而言，而且随着加工方式、加工性质和具体加工条件的不同而不同。比如：纯铁的粗加工可算容易，但精加工时表面粗糙度很难达到要求；不锈钢在普通机床上加工问题不大，但是自动化生产时因切屑
2、会使生产中断等等。显然，上述各种情况下的切削加工性是不同的，其相应的衡量指标也各不相同。,4,衡量切削加工性的指标1.以刀具耐用度衡量或一定耐用度下的切削速度衡量切削加工性 在相同的切削条件下，刀具耐用度高，工件材料的切削加工性好。 在刀具耐用度T相同的前提下，切削某种材料允许的切削速度VT高，切削加工性好；反之VT小，切削加工性差。,1.6.1 衡量材料可加工性的指标,5,如取刀具耐用度T=60min，则VT可写作V60。在生产实践中，通常采用相对加工性Kv来衡量材料的切削加工性。即：以强度为b0.598GPa的45钢的V60作基准，记作（V60） j，其它被切削材料的V60与之相比的数值，
3、称为相对加工性，记作Kv： Kv愈大，加工性愈好。反之Kv越小，切削加工性约差。常用材料的相对加工性分为8级，如表1.8所示。,1.6.1 衡量材料可加工性的指标,6,表1.8 工件材料相对加工性分级,1.6.1 衡量材料可加工性的指标,7,3.以切削力和切削温度衡量切削加工性 在相同的切削条件下，切削力大或切削温度高，则切削加工性差。机床动力不足时，常用此指标。4.以加工表面质量衡量切削加工性 易获得好的加工表面质量，则切削加工性好，精加工时常用此指标。5.以断屑性能衡量切削加工性 在自动机床、组合机床及自动生产线上，或者对断屑性能有很高要求的工序（如深钻削、盲孔镗削）常用该指标。,1.6.
4、1 衡量材料可加工性的指标,8,衡量切削加工性的指标以刀具耐用度T或一定寿命下的切削速度VT衡量加工性 以切削力或切削温度衡量切削加工性 以已加工表面质量衡量切削加工性 以切屑控制或断屑的难易衡量切削加工性,1.6.1 衡量材料可加工性的指标,9,改善切削加工性的途径：通过热处理改变材料的组织和机械性能 高碳钢和工具钢 球化退火 热轧状态的中碳钢 正火 低碳钢 冷拔或正火 调整材料的化学成分 在钢中适当添加一些元素，如硫、钙、铅等，使钢的切削加工性得到显著改善，这样的钢叫“易切钢”。,1.6.2 改善材料切削加工性的途径,10,机械制造技术基础,第1章 切削与磨削过程,11,1.7 刀具材料和
5、几何参数的选择,内容提要1. 刀具材料的选择；2. 刀具几何参数的选择。重点难点刀具几何参数的选择。学习目标掌握刀具几何参数的选择。,12,选择依据： 工件材料 刀具形状和类型 加工要求,1.7.1刀具材料的选择,13,前角0,基面投影线,前刀面投影线,在正交平面内测量，前刀面与基面之间的夹角。,1)前角0,1.7.2刀具角度的选择,14,1.前角O,O,刀刃锋利,，切屑变形,切削力和切削功率,刀刃和刀尖强度,，散热体积,刀具寿命,1.7.2刀具角度的选择,02,Pr,01,影响切削刃锋利程度和强度,15,取决于：工件材料、刀具材料及加工要求。,工件材料强度、硬度较低时，应取较大前角，反之应取
6、较小的前角。加工塑性材料时，应取较大前角，加工脆性材料时，应取较小的前角。刀具材料韧性好（高速钢），取较大前角，反之（硬质合金）取较小前角。粗加工时，取较小前角，精加工时，取较大前角。,1.前角O,1.7.2刀具角度的选择,影响切削刃锋利程度和强度,16,1、强度和韧性大的刀具材料选择大的还是小的前角，而脆性大的刀具又如何选择？2、加工塑性材料时，一般选择大的还是小的前角。 3、加工脆性材料时，刀具前角相对塑性材料如何选择？4、粗加工和精加工时刀具的前角有何区别？,问题？,1.7.2刀具角度的选择,17,强度和韧性大的刀具材料可以选择大的前角，而脆性大的刀具甚至取负的前角。加工钢件等塑性材料时
7、，一般采用选择大的前角。 加工脆性材料时，因此刀具前角相对塑性材料取得小些或取负值，以提高刀刃的强度。粗加工时，一般取较小的前角；精加工时，宜取较大的前角，以减小工件变形与表面粗糙度；,解答,18,切削平面投影线,减小后刀面与已加工表面之间的摩擦; 它和前角一样影响刃口的强度和锋利程度。,主后刀面投影线,作用：,后角0,在正交平面内测量，主后刀面与切削平面之间的夹角。,2) 后角0,19,2.后角o,o,后刀面与工件的摩擦,后刀面的磨损率,取决于：加工要求、工件材料及工艺系统刚度。,切削厚度越大、切削力越大，后角取较小值；粗加工或工件材料较硬，后角取较小值；工件材料越软、塑性越大，后角越大；工
8、艺系统刚度较差时，适当减小后角；,1.7.2刀具角度的选择,减小后刀面与工件表面间的摩擦。,20,问题？,1、工件材料强度或硬度较高时，一般采用较小还是较大的后角？2、对于塑性较大材料，一般取较小还是较大的后角？,21,解答,1、工件材料强度或硬度较高时，为加强切削刃，一般采用较小后角。2、对于塑性较大材料，已加工表面易产生加工硬化时，后刀面摩擦对刀具磨损和加工表面质量影响较大时，一般取较大后角。,22,3.主偏角r,r,刀刃强度,背向力Fp,，散热条件,刀具寿命,，工件易变形,1.7.2刀具角度的选择,kr2,Kr,kr1,Fp,Ff,表面粗糙度,影响刀具寿命、已加工表面粗糙度及切削分力大小
9、和比例。,23,工艺系统刚性较好时，主偏角取较小值；当工艺系统刚性较差（如车细长轴）或强力切削时，一般取较大值，以减小背向力Fp，从而降低工艺系统的弹性变形和振动。粗加工时，主偏角取较大值，以利于减振； 精加工时，主偏角取较小值，以减小表面粗糙度；,1.7.2刀具角度的选择,3.主偏角r,影响刀具寿命、已加工表面粗糙度及切削分力大小和比例。,24,4.副偏角r,r,表面粗糙度,残留面积高度,1.7.2刀具角度的选择,用以减小副切削刃与已加工表面的摩擦。,摩擦,易振动,25,副偏角大小取决于表面粗糙度（515)，粗加工时取大值，精加工取小值。,1.7.2刀具角度的选择,4.副偏角r,、工艺系统刚
10、性好时，加工高强度高硬度材料，一般r5o10o；加工外圆及端面，能中间切入，r45o。、工艺系统刚度较差时，粗加工、强力切削时，r10o15o；车台阶轴、细长轴、薄壁件，r5o10o。、切断切槽，r1o2o。副偏角的选择原则是：在不影响摩擦和振动的条件下，应选取较小的副偏角。,26,1.7.2刀具角度的选择,5.刃倾角s切削平面内测量，是主切削刃与基面的夹角。当刀尖是切削刃最高点时,s定为正值；反之位负。,s影响刀尖强度和切屑流动方向。粗加工时为增强刀尖强度，s常取负值；精加工时为防止切屑划伤已加工表面，s常取正值或零。,27,5.刃倾角s,主要影响刀头的强度、切削分力和切屑的流动方向。,加工
11、一般钢料和铸铁，无冲击时： 粗车s 05，精车s 0+5； 有冲击时：s 515； 特别大时：s 3045。切削加工高强度钢、冷硬钢时： s 3045。,1.7.2刀具角度的选择,28,刃倾角对切屑流出方向的影响,刃倾角对刀尖强度的影响,1.7.2刀具角度的选择,29,6.其它几何参数的选择,负倒棱及其参数的选择过渡刃及其参数的选择,1.7.2刀具角度的选择,7.刀具几何参数选择示例,30,刀具各角度之间是相互联系、相互影响的，孤立地选择某一角度并不能得到所希望的合理值。例：加工硬度较高的工件材料时，为了增加刃的强度，取较小的后角，但加工特别硬的材料如淬硬钢时，通常采用负前角，这时如适当增大后角，不仅使刃易于切入工件，而且还可以提高刀具耐用度。,1.7.2刀具角度的选择,
