機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)-西安交大課件

1、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ),機(jī)械工程學(xué)院先進(jìn)制造技術(shù)研究所2012-2013學(xué)年第一學(xué)期（2012.09. －2012.12）金濤 tomking@mail.xjtu.edu.cn,緒論,“制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主要支柱”—引自：國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要一、制造業(yè)與制造技術(shù) 制造業(yè)是一個(gè)國(guó)家的立國(guó)之本、民族產(chǎn)業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè)。是反映一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力的重要標(biāo)志，是為國(guó)家創(chuàng)造財(cái)富的重要產(chǎn)業(yè)，也是保障國(guó)家安全的重要產(chǎn)業(yè)

2、。 如：機(jī)床業(yè)（基礎(chǔ)行業(yè)－工欲善其事，必先利其器），家電，汽車，醫(yī)療，農(nóng)業(yè)，造船業(yè)，紡織，印刷，IT制造業(yè)；航天、航空，宇航等。,緒論,緒論,制造技術(shù)支撐著制造業(yè)的發(fā)展，先進(jìn)的制造技術(shù)能使一個(gè)國(guó)家的制造業(yè)乃至整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)處于極富競(jìng)爭(zhēng)力的地位。忽視制造技術(shù)的發(fā)展，將會(huì)使經(jīng)濟(jì)發(fā)展出現(xiàn)嚴(yán)重問(wèn)題。如美國(guó)和日本的正反兩方面教訓(xùn)。二、機(jī)械制造業(yè)的現(xiàn)狀,緒論,國(guó)外（八國(guó)聯(lián)軍） 加工對(duì)象：極大和極小，極端制造

3、； 精度和效率：精密和超精密、高速和超高速； CNC控制系統(tǒng)：五軸聯(lián)動(dòng)、六軸聯(lián)動(dòng)； 制造技術(shù)科學(xué)的基礎(chǔ)研究：投入巨大； 制造技術(shù)研究與裝備開(kāi)發(fā)的手段：不斷開(kāi)發(fā)，不斷更新（工藝、檢測(cè)技術(shù)、刀具及功能部件、設(shè)計(jì)、分析與計(jì)算手段等）。,緒論,三維造型軟件，如UG，PRO/E，CARTIA，SolidWorks等； 有限元分析軟件，如ANSYS，Abaqus， MR

4、C ，Dynaform，F(xiàn)orge等； 計(jì)算分析軟件，如Matlab，Mathematica，Maple等。 （現(xiàn)代工程師應(yīng)掌握這三類軟件的至少一個(gè)！）,緒論,國(guó)內(nèi)昨天－輝煌的過(guò)去 四大發(fā)明，卓越的鍛壓和鑄造技術(shù)等。-武林至尊，寶刀屠龍；倚天不出，誰(shuí)與爭(zhēng)鋒今天－制造大國(guó)，不是制造強(qiáng)國(guó) 中低端產(chǎn)品居多，關(guān)鍵件、重要零部件的加工依賴進(jìn)口，經(jīng)常受國(guó)外的技術(shù)限制（“巴統(tǒng)”）、整機(jī)裝配工藝技術(shù)落后。高端的

5、數(shù)控產(chǎn)品，IT制造的核心裝備－光刻機(jī)，大型核電、風(fēng)電、水電設(shè)備，大型發(fā)電機(jī)組、激光核聚變裝置（點(diǎn)火工程）等。,緒論,,青海華鼎超重型數(shù)控臥式鏜車床重大專項(xiàng),最大回轉(zhuǎn)直徑 ?5m最大工件長(zhǎng)度 ?25m工件重量 500t雙床身、雙刀架布局,緒論,裝備制造業(yè)：國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展 / 國(guó)防建設(shè) / 技術(shù)裝備 / 基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè) 2010年: 占GDP的11.5％, 世界前三位（2002年: 9.4%, 世界前四位）

6、“我國(guó)是世界制造大國(guó)，但還不是制造強(qiáng)國(guó)” ,自主創(chuàng)新能力弱、對(duì)外依存度高、國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)。極易受到國(guó)際經(jīng)濟(jì)、政治環(huán)境的制約。,緒論,主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：對(duì)制造技術(shù)中的重要基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題的研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠單元技術(shù)、功能部件的研究和開(kāi)發(fā)落后整機(jī)的裝配工藝技術(shù)落后（沈機(jī)案例、傳統(tǒng)文化中“學(xué)而優(yōu)則仕”的深遠(yuǎn)影響）,緒論,造成的后果： 所制造的機(jī)床，在加工精度、切削穩(wěn)定性、精度保持性、可靠性等方面與國(guó)外同類產(chǎn)品相比，

7、存在很大的差距。,緒論,明天－Yesterday Once More？！物質(zhì)平臺(tái)：國(guó)家政策支持、企業(yè)、高校人才平臺(tái)：誰(shuí)是主力軍？三、制造技術(shù)的發(fā)展 制造技術(shù)已從單工序的研究發(fā)展到制造系統(tǒng)（物質(zhì)流、信息流、資金流）的研究。如車銑、鏜銑復(fù)合機(jī)床、加工中心、FMS（柔性制造系統(tǒng)）、CIMS（計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)）,緒論,隨著制造技術(shù)的發(fā)展，制造技術(shù)不再僅僅是以力學(xué)、切削理論為主要基礎(chǔ)的一門學(xué)科，而是涉及了機(jī)械科學(xué)、

8、系統(tǒng)科學(xué)、信息科學(xué)、材料科學(xué)和控制技術(shù)的一門綜合學(xué)科。,緒論,四、機(jī)械制造的基本流程－零件與機(jī)器 零件是機(jī)器的組成單元，裝配時(shí)機(jī)器是由零件單元逐一裝配而成，但在設(shè)計(jì)的時(shí)候卻是從整臺(tái)機(jī)器開(kāi)始的。一種新產(chǎn)品（機(jī)器）的開(kāi)發(fā)內(nèi)容包括概念設(shè)計(jì)、方案設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、樣機(jī)試制與評(píng)審、工藝設(shè)計(jì)、新產(chǎn)品鑒定、試銷、生產(chǎn)準(zhǔn)備、批量生產(chǎn)。在方案設(shè)計(jì)階段往往需要設(shè)計(jì)多種方案，通過(guò)性能、成本等的對(duì)比，經(jīng)評(píng)審最后確定一種方案。,緒論,在詳細(xì)

9、設(shè)計(jì)階段，是從繪制產(chǎn)品（機(jī)器）的總裝圖開(kāi)始，在完成產(chǎn)品的總裝圖設(shè)計(jì)后，再進(jìn)行拆畫零件圖，在零件圖上除標(biāo)注正確的幾何尺寸外，還要根據(jù)機(jī)器的性能要求標(biāo)注出零件的精度要求?？梢?jiàn)零件的精度要求來(lái)自于機(jī)器。而在制造過(guò)程中，是先加工出合格的零件，然后再通過(guò)合理的裝配工藝將零件裝配成滿足一定功能的機(jī)器。,緒論,五、本課程學(xué)習(xí)的目的 能對(duì)機(jī)械制造有一個(gè)總體的、全貌的了解與把握，能掌握金屬切削過(guò)程的基本規(guī)律，掌握機(jī)械加工的基本知識(shí)

10、，能選擇加工方法與機(jī)床、刀具、夾具及加工參數(shù)，具備制訂工藝規(guī)程的能力和掌握機(jī)械加工精度和表面質(zhì)量分析的基本理論和基本知識(shí)，初步具備分析解決現(xiàn)場(chǎng)工藝問(wèn)題的能力，了解當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展概況。,第一章 機(jī)械加工方法,第一節(jié) 零件的成形原理 按照零件由原材料或毛坯制造成為零件的過(guò)程中，質(zhì)量M的變化，可分為△M＜0,△M＝0,△M＞0三種原理，不同原理采用不同的成形工藝方法。 △M＜0，材料去除

11、原理，如傳統(tǒng)的切削加工方法，包括磨料磨削、特種加工等,在制造過(guò)程中通過(guò)材料逐漸被去除而獲得需要的幾何形狀。,第一章 機(jī)械加工方法,△M＝0，材料基本不變?cè)?，如鑄造、鍛造及模具成型（注塑、沖壓等）工藝，在成形前后，材料主要是發(fā)生形狀變化，而質(zhì)量基本不變。 △M＞0，材料累加成形原理，如上世紀(jì)80年代出現(xiàn)的快速原形（Rapid Prototyping）技術(shù)，在成形中通過(guò)材料累加獲得所需形狀。,第一章 機(jī)械加工方法,一

12、、△M＜0 的制造過(guò)程 △M＜0主要指切削加工，該加工過(guò)程是通過(guò)刀具和工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)及相互力的作用實(shí)現(xiàn)的。工件往往通過(guò)夾具安裝在機(jī)床上，機(jī)床帶動(dòng)刀具或工件或兩者同時(shí)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。切削過(guò)程中，有力、熱、變形、振動(dòng)、磨損等現(xiàn)象發(fā)生，這些現(xiàn)象的綜合作用決定了零件,第一章 機(jī)械加工方法,最終獲得的幾何形狀及表面質(zhì)量。 對(duì)于加工精度要求特別高的零件，需要采取精加工及超精加工工藝（其尺寸精度往往達(dá)到亞微米乃至納

13、米級(jí)）。這些工藝在航空航天、計(jì)算機(jī)產(chǎn)品等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。,第一章 機(jī)械加工方法,特種加工是指利用電能、光能或化學(xué)等方法完成材料的去除成形方法，這些方法主要適合于加工超硬度、易碎等常規(guī)加工方法難加工的場(chǎng)合。如當(dāng)前發(fā)展比較快的三束加工（激光束、電子束、離子束），在微細(xì)加工中有廣泛的應(yīng)用。另外近幾年發(fā)展的高壓水射流等加工方法，也有其顯著的優(yōu)點(diǎn)。,第一章 機(jī)械加工方法,二、△M＝0 的制造過(guò)程 △M＝0的工藝內(nèi)容主要

14、屬于材料成形課程的研究范疇。主要指鑄造、鍛壓和焊接等熱加工工藝。在我國(guó)，鑄造工藝、鍛壓模具的設(shè)計(jì)和制造方面 均是薄弱環(huán)節(jié)，特別是模具工業(yè)，模具制造精度要求較高，其生產(chǎn)方式往往是單件生產(chǎn)。模具的設(shè)計(jì)和制造需要CAD和CAE,第一章 機(jī)械加工方法,等一系列高新技術(shù)，屬于技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)。三、△M＞0 的制造過(guò)程△M＞0 的工藝即材料累加法制造（MIM）工藝 出現(xiàn)于上個(gè)世紀(jì)80年代，通過(guò)材料逐漸累加成型 。這一工藝又稱RP技術(shù)（Rapid

15、Prototyping） 。其優(yōu)點(diǎn)是：無(wú)需編程，即可以成型任意復(fù)雜形狀的零件，而無(wú)需刀、夾具等生產(chǎn)準(zhǔn)備活動(dòng)。,第一章 機(jī)械加工方法,RP技術(shù)制造出來(lái)的原型可供設(shè)計(jì)評(píng)估、投標(biāo)或展示之用。RP技術(shù)與快速精鑄技術(shù)（Quick Casting）及快速模具制造技術(shù)（Rapid Tooling）等相結(jié)合，又可以為小批量或大批量生產(chǎn)服務(wù)，因而RP技術(shù)成為加速新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)及實(shí)現(xiàn)并行工程的有效技術(shù)。一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家（如美、日、德等）已經(jīng)全面應(yīng)用這一技術(shù)來(lái)提

16、高制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力。,第一章 機(jī)械加工方法,RP技術(shù)已形成了幾種成熟的工藝方法，進(jìn)入了商品化階段。目前商業(yè)化的設(shè)備主要有光固化法/SL法（Stereolithography）、疊層制造法/LOM法（Laminated Object Manufacturing）、激光選區(qū)燒結(jié)/SLS法（Selective Laser Sintering）、熔積法/FDM法（Fused Deposition Modeling）。,第一章 機(jī)械加工方法,第二

17、節(jié) 機(jī)械加工方法 采用機(jī)械加工方法獲得零件的形狀，是通過(guò)機(jī)床利用刀具將毛坯上多余的材料切除來(lái)獲得的。根據(jù)機(jī)床運(yùn)動(dòng)的不同、刀具的不同，可分為不同的加工方法，主要有：車削、銑削、刨削、磨削、鉆削、鏜削及特種加工等。,第一章 機(jī)械加工方法,一、車削主運(yùn)動(dòng)－工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)－刀具相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)刀具 刀具的結(jié)構(gòu)和形狀是基本的，“一尖二刃三刀面”。能加工的表面,第一章 機(jī)械加工方法,,車床加工的典型工

18、序,第一章 機(jī)械加工方法,內(nèi)外圓柱面、端面、內(nèi)外圓錐面、旋轉(zhuǎn)曲面、螺紋面及偏心軸等。加工精度 車削加工精度一般為IT8～I(xiàn)T7，表面粗糙度為Ra6.3～1.6μm。精車時(shí)，可達(dá)IT6～I(xiàn)T5，粗糙度可達(dá)Ra0.4～0.1μm。工藝特點(diǎn) 生產(chǎn)效率較高，加工過(guò)程平穩(wěn)，刀具簡(jiǎn)單。,第一章 機(jī)械加工方法,二、銑削主運(yùn)動(dòng)－銑刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)－工件的直線運(yùn)動(dòng)銑削的不同型式 臥銑和立銑 臥銑時(shí)，平面的

19、形成是由銑刀的外圓面上的刃形成的；立銑時(shí)，平面是由銑刀的端面刃形成的。,第一章 機(jī)械加工方法,,銑削加工,第一章 機(jī)械加工方法,,順銑和逆銑,第一章 機(jī)械加工方法,順銑和逆銑 順銑時(shí)，銑削力的水平分力與工件的進(jìn)給方向相同，而工作臺(tái)進(jìn)給絲杠與固定螺母之間一般又有間隙存在，因此切削力容易引起工件和工作臺(tái)一起向前竄動(dòng)，使進(jìn)給量突然增大，容易引起打刀。逆銑則可以避免這一現(xiàn)象，因此，生產(chǎn)中多采用逆銑。,第一章 機(jī)械加工方法

20、,在順銑鑄件或鍛件等表面有硬度的工件時(shí)，銑刀齒首先接觸工件的硬皮，加劇了銑刀的磨損，逆銑則無(wú)這一缺點(diǎn)。但逆銑時(shí)，切削厚度從零開(kāi)始逐漸增大，因而刀刃開(kāi)始經(jīng)歷了一段在切削硬化的已加工表面上擠壓滑行的階段，也會(huì)加速刀具的磨損，同時(shí)，逆銑時(shí)，銑削力具有將工件上抬的趨勢(shì)，也易引起振動(dòng)，這是逆銑的不利之處。,第一章 機(jī)械加工方法,刀具 銑刀的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，屬于多刃刀具。能加工的表面 平面、曲面（成形銑刀銑削齒輪、球頭銑刀加工復(fù)雜型面）。

21、加工精度一般可達(dá)IT8～I(xiàn)T7，表面粗糙度為Ra6.3～0.8μm。,第一章 機(jī)械加工方法,工藝特點(diǎn) 生產(chǎn)效率較高；銑刀的散熱條件較好；切削過(guò)程有沖擊和振動(dòng)產(chǎn)生，影響表面質(zhì)量，加速刀具的磨損和破損。三、刨削主運(yùn)動(dòng)－刨刀的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)能加工的表面－平面,第一章 機(jī)械加工方法,刨削加工,第一章 機(jī)械加工方法,刨床的結(jié)構(gòu)形式 牛頭刨床和龍門刨床。牛頭刨床一般只用于單件生產(chǎn)，加工中小型工件；龍門刨床主要用來(lái)加工大型工件，加

22、工精度和生產(chǎn)率都高于牛頭刨床。加工精度一般可達(dá)IT8～I(xiàn)T7，表面粗糙度為Ra3.2～,第一章 機(jī)械加工方法,1.6μm，精刨時(shí)平面度可達(dá)0.02/1000，表面粗糙度可達(dá)Ra0.8～0.4μm。 插床實(shí)際上可以看作立式的牛頭刨床，主要用來(lái)加工鍵槽等內(nèi)表面。插齒機(jī)的插刀與轉(zhuǎn)動(dòng)的工件形成范成運(yùn)動(dòng)，可加工出漸開(kāi)線齒輪的齒面。,第一章 機(jī)械加工方法,四、鉆削和鏜削鉆削主運(yùn)動(dòng)－鉆頭的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)－鉆頭的

23、軸向運(yùn)動(dòng)刀具－鉆頭能加工的表面－孔,第一章 機(jī)械加工方法,加工精度 鉆削的加工精度較低，一般只能達(dá)到IT11～I(xiàn)T13，表面粗糙度一般為Ra12.5～0.8μm。 精度高、表面質(zhì)量要求高的小孔，在鉆削后常常采用擴(kuò)孔和鉸孔來(lái)進(jìn)行半精加工和精加工。,第一章 機(jī)械加工方法,擴(kuò)孔、鉸孔時(shí)，擴(kuò)孔鉆和鉸刀均在原底孔的基礎(chǔ)上進(jìn)行加工，因此無(wú)法提高孔軸線的位置精度以及直線度。,鉆削加工,第一章 機(jī)械加工方法,2. 鏜削主運(yùn)動(dòng)－鏜刀和鏜

24、桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)刀具－鏜刀（單刃或雙刃）能加工的表面－孔（精加工）加工精度 鏜孔加工精度一般為IT10～I(xiàn)T8，表面粗糙度為Ra3.2～0.8μm,第一章 機(jī)械加工方法,鏜孔時(shí)，鏜孔后的軸線是以鏜桿的回轉(zhuǎn)軸線決定的，因此可以校正原底孔軸線的位置精度。鏜孔可在鏜床上或車床上進(jìn)行。,鏜床鏜孔,車床鏜孔,第一章 機(jī)械加工方法,五、齒面加工 根據(jù)形成齒面的方法不同，可分為兩大類 ：成形法和展成法(又稱范成法)。 成形法

25、 成形法加工齒面所使用的機(jī)床一般為普通銑床，刀具為成形銑刀，需要兩個(gè)簡(jiǎn)單成形運(yùn)動(dòng)：刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(主切削運(yùn)動(dòng))和直線移動(dòng)（進(jìn)給運(yùn)動(dòng)）。,第一章 機(jī)械加工方法,展成法 展成法加工齒面的常用機(jī)床有滾齒機(jī)、插齒機(jī)等。 在滾齒機(jī)上滾切斜齒圓柱齒輪時(shí)，一般需要兩個(gè)復(fù)合成形運(yùn)動(dòng)：由滾刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)B11和工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)B12組成的展成運(yùn)動(dòng)；由刀架軸向移動(dòng)A21和工件附加旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) B22組成的差動(dòng)運(yùn)動(dòng)。,

26、第一章 機(jī)械加工方法,前者產(chǎn)生漸開(kāi)線齒形，后者產(chǎn)生螺旋線齒長(zhǎng)。圖示為滾齒機(jī)滾切斜齒圓柱齒輪的傳動(dòng)原理圖 。,滾切斜齒圓柱齒輪的傳動(dòng)原理,第一章 機(jī)械加工方法,六、復(fù)雜曲面加工 三維曲面的切削加工，主要采用仿形銑和數(shù)控銑的方法或特種加工方法（見(jiàn)本節(jié)八）。仿形銑必須有原型作為靠模，加工中球頭仿形頭始終以一定壓力接觸原型曲面，仿形頭的運(yùn)動(dòng)變換為電感量，信號(hào)經(jīng)過(guò)放大控制銑床三個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)，形成刀頭,第一章 機(jī)械加工方法,

27、沿曲面運(yùn)動(dòng)的軌跡。銑刀多采用與仿形頭等半徑的球頭銑刀。 仿形加工的誤差取決于加工系統(tǒng)的動(dòng)特性、原型精度、靠模壓力、切削用量及曲面本身的復(fù)雜程度等。 采用數(shù)控銑床或加工中心加工時(shí)，曲面是通過(guò)球頭銑刀逐點(diǎn)按曲面坐標(biāo)值加工而成。,第一章 機(jī)械加工方法,七、磨削主運(yùn)動(dòng)－砂輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)刀具－砂輪砂輪上的每個(gè)磨粒都可以看成一個(gè)微小刀齒，砂輪的磨削過(guò)程，實(shí)際上是磨粒對(duì)工件表面的切削、刻削和滑擦三種作用的綜合效應(yīng)。,

28、第一章 機(jī)械加工方法,磨削中，磨粒本身也會(huì)由尖銳逐漸磨鈍，使切削能力變差，切削力變大，當(dāng)切削力超過(guò)粘結(jié)劑強(qiáng)度時(shí)，磨鈍的磨粒會(huì)脫落，露出一層新的磨粒，這就是砂輪的“自銳性”。但切屑和碎磨粒仍會(huì)阻塞砂輪，因而，磨削一定時(shí)間后，需用金剛石刀具等對(duì)砂輪進(jìn)行修整。,第一章 機(jī)械加工方法,能加工的表面內(nèi)外圓柱面、平面、特殊曲面（如齒面）。,磨削加工a)磨外圓 b)磨內(nèi)孔 c)磨平面,第一章 機(jī)械加工方法,加工精度 磨床是精加工

29、機(jī)床，磨削精度可達(dá)IT7—IT5，表面粗糙度可達(dá)Ra1.6～0.025μm，甚至可達(dá)Ra0.1～0.008μm。工藝特點(diǎn) 磨削時(shí)，由于刀刃很多，所以加工過(guò)程平穩(wěn)、精度高，表面粗糙度小。,第一章 機(jī)械加工方法,磨削的另一特點(diǎn)是可以對(duì)淬硬的工件進(jìn)行加工，因此，磨削往往作為最終加工工序。但磨削時(shí)，產(chǎn)生熱量大，需要有充分的切削液進(jìn)行冷卻，否則會(huì)產(chǎn)生磨削燒傷，降低表面質(zhì)量。,第一章 機(jī)械加工方法,八、特種加工 科學(xué)和

30、技術(shù)的發(fā)展提出了許多傳統(tǒng)切削加工方法難以完成的加工任務(wù)，如具有高硬度、高強(qiáng)度、高脆性或高熔點(diǎn)的各種難加工材料(如硬質(zhì)合金、鈦合金、淬火工具鋼、陶瓷、玻璃等)零件的加工，具有較低剛度或復(fù)雜曲面形狀的特殊零件 (如薄壁件、彈性元件、具有復(fù)雜,第一章 機(jī)械加工方法,曲面形狀的模具、葉輪機(jī)的葉片、噴絲頭等)的加工等。特種加工方法正是為完成這些加工任務(wù)而產(chǎn)生和發(fā)展起來(lái)的。 特種加工方法區(qū)別于傳統(tǒng)切削加工方法，而是利用化學(xué)、

31、物理(電、聲、光、熱、磁)或電化學(xué)方法對(duì)工件材料進(jìn)行去除的一系列加工方法的總稱。,第一章 機(jī)械加工方法,這些加工方法包括：化學(xué)加工(CHM)、電化學(xué)加工(ECM)、電化學(xué)機(jī)械加工(ECMM)、電火花加工(EDM)、電接觸加工(RHM)、超聲波加工(USM)、激光束加工(LBM)、離子束加工(IBM)、電子束加工(EBM)、等離子體加工(PAM)、電液加工(EHM)、磨料流加工(AFM)、磨料噴射加工(AJM)、液體噴射加工(HDM)及各

32、類復(fù)合加工等。,第二章 金屬切削原理與刀具,金屬切削過(guò)程是刀具與工件相互作用的過(guò)程，在此過(guò)程中，為了能將工件上多余的金屬材料切除掉，對(duì)刀具的結(jié)構(gòu)及其材料需提出相應(yīng)的要求。本章主要介紹刀具的結(jié)構(gòu)、材料以及切削過(guò)程的基本現(xiàn)象。最后，簡(jiǎn)要介紹高速切削中的 基本概念及其所用刀具。,第二章 金屬切削原理與刀具,第一節(jié) 刀具的結(jié)構(gòu)一、運(yùn)動(dòng)與切削要素1.切削運(yùn)動(dòng) 金屬切削加工是利用刀具切去工件毛坯上多余的金屬層(加工余量

33、)，以獲得具有一定的尺寸、形狀、位置精度和表面質(zhì)量的機(jī)械加工方法。,第二章 金屬切削原理與刀具,刀具的切削作用是通過(guò)刀具與工件之間的相互作用和相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 刀具與工件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)稱為切削運(yùn)動(dòng)，即表面成形運(yùn)動(dòng)。切削運(yùn)動(dòng)可分解為主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。⑴ 主運(yùn)動(dòng)是切下切屑所需的最基本的運(yùn)動(dòng)。在切削運(yùn)動(dòng)中,主運(yùn)動(dòng)的速度最高、消耗的功率最大，主運(yùn)動(dòng)只有一個(gè)。,第二章 金屬切削原理與刀具,⑵ 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是多余材料不斷被投入

34、切削,從而加工出完整表面所需的運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以有一個(gè)或幾個(gè)。 切削運(yùn)動(dòng)及其方向用切削運(yùn)動(dòng)的速度矢量來(lái)表示。如圖所示，用車刀進(jìn)行普通外圓車削時(shí)的切削運(yùn)動(dòng)，圖中主運(yùn)動(dòng)切削速度 ,進(jìn)給速度 和切削運(yùn)動(dòng)速度之間的關(guān)系為：,,,,第二章 金屬切削原理與刀具,切削運(yùn)動(dòng)與切削表面,第二章 金屬切削原理與刀具,2.切削要素 在切削過(guò)程中，工件上通常存在著3個(gè)不斷變化的表面。已加工表面：工件上已切

35、去切屑的表面。待加工表面：工件上即將被切去切屑的表面。 加工表面（過(guò)渡表面）：工件上正在被切削的表面。,第二章 金屬切削原理與刀具,切削要素包括切削用量和切削層的幾何參數(shù)。⑴ 切削用量 切削用量是切削時(shí)各參數(shù)的合稱，包括切削速度、進(jìn)給量和切削深度（背吃刀量）三要素，它們是設(shè)計(jì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)的依據(jù)。1)切削速度,,第二章 金屬切削原理與刀具,在單位時(shí)間內(nèi)，刀具和工件在主運(yùn)動(dòng)方向上的相對(duì)位移，單位為m/s。若主運(yùn)動(dòng)為

36、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，則計(jì)算公式為 ： 式中 －為工件待加工表面或刀具的最大直徑（mm）； n－工件或刀具每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)（r/min）。,,第二章 金屬切削原理與刀具,2)進(jìn)給量

37、 在主運(yùn)動(dòng)每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)或每一行程時(shí)（或單位時(shí)間內(nèi)），刀具和工件之間在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上的相對(duì)位移，單位是mm/r（用于車削、鏜削等）或mm/行程（用于刨削、磨削等）。進(jìn)給量還可以用進(jìn)給速度 （單位是mm/s）或每齒進(jìn)給量,第二章 金屬切削原理與刀具,(用于銑刀，鉸刀等多刃刀具，單位為mm/齒)表示。一般情況下， 3)切削深度（背吃刀量）,第二章 金屬切削原理與刀具,待加工表面與已加工表面之間的垂直距離（

38、mm）。車削外圓時(shí)為式中， ， 分別為待加工表面和已加工表面的直徑（mm）。（2）切削層的幾何參數(shù) 切削層是指工件上正被切削刃切削的一層金屬，以車削外圓為例 ，,第二章 金屬切削原理與刀具,切削層是指工件每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀具從工件上切下的那一層金屬。切削層的大小反映了切削刃所受載荷的大小，直接影響到加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和刀具的磨損等。 切削寬度 沿主切削刃方向度量的切削層尺寸（mm）。車外圓時(shí)

39、 ：,第二章 金屬切削原理與刀具,切削厚度 兩相鄰加工表面間的垂直距離（mm）。車外圓時(shí) 。切削面積 切削層垂直于切削速度截面內(nèi)的面積,,,第二章 金屬切削原理與刀具,切削用量與切削層數(shù),第二章 金屬切削原理與刀具,車外圓時(shí) ：二、刀具角度1.刀具切削部分的組成 切削刀具的種類很多，結(jié)構(gòu)也多種多樣。下面以外圓車刀為例說(shuō)明，外圓車刀是最基本、最典型的切削刀具，如圖

40、所示。,,第二章 金屬切削原理與刀具,其切削部分(又稱刀頭)由前面、主后面、副后面、主切削刃、副切削刃和刀尖所組成。,車刀的組成,第二章 金屬切削原理與刀具,前面（前刀面） 刀具上與切屑接觸并相互作用的表面。主后面（主后刀面） 刀具上與工件過(guò)渡表面接觸并相互作用的表面。 副后面（副后刀面） 刀具上與工件已加工表面接觸并相互作用的表面。主切削刃 前刀面與主后刀面的交線，它完成主要的切削工作。,第二章 金屬切削原理與刀具,副切

41、削刃 前刀面與副后刀面的交線，它配合主切削刃完成切削工作，并最終形成已加工表面。刀尖 連接主切削刃和副切削刃的一段刀刃，它可以是小的直線段或圓弧。 其它各類刀具，如刨刀、鉆頭、銑刀等，都可看作是車刀的演變和組合。,第二章 金屬切削原理與刀具,如圖所示，刨刀切削部分的形狀與車刀相同；鉆頭可看作是兩把一正一反并在一起同時(shí)車削孔壁的車刀，因而有兩個(gè)主切削刃，兩個(gè)副切削刃，還增加了一個(gè)橫刃 ；銑刀可看作由多把車刀

42、組合而成的復(fù)合刀具，其每一個(gè)刀齒相當(dāng)于一把車刀 。,第二章 金屬切削原理與刀具,刨刀、鉆頭、銑刀切削部分的形狀 a)刨刀 b)鉆頭 c)銑刀,第二章 金屬切削原理與刀具,2.刀具角度的參考平面 刀具要從工件上切下金屬，必須具有一定的切削角度，也正是由于切削角度才決定了刀具切削部分各表面的空間位置。要確定和測(cè)量刀具角度，必須引入三個(gè)相互垂直的參考平面，如圖所示。,第二章 金屬切削原理與刀具,確定車刀

43、角度的參考平面,第二章 金屬切削原理與刀具,切削平面 通過(guò)主切削刃上某一點(diǎn)并與工件加工表面相切的平面。 基面 通過(guò)主切削刃上某一點(diǎn)并與該點(diǎn)切削速度方向相垂直的平面。 正交平面 通過(guò)主切削刃上某一點(diǎn)并與主切削刃在基面上的投影相垂直的平面。,第二章 金屬切削原理與刀具,切削平面、基面和正交平面共同組成標(biāo)注刀具角度的正交平面參考系，常用的標(biāo)注刀具角度的參考系還有法平面參考系、背平面和假定工作平面參考系。3.刀具的標(biāo)注角度

44、 刀具的標(biāo)注角度是制造和刃磨刀具所必需的、并在刀具設(shè)計(jì)圖上予以標(biāo)注的角度。,第二章 金屬切削原理與刀具,刀具的標(biāo)注角度主要有五個(gè)，以車刀為例，如圖所示，表示了幾個(gè)角度的定義。,車刀的主要角度,第二章 金屬切削原理與刀具,前角 在正交平面內(nèi)測(cè)量的前刀面與基面之間的夾角，前角表示前刀面的傾斜程度，有正、負(fù)和零值之分，正負(fù)規(guī)定如圖所示。后角 在正交平面內(nèi)測(cè)量的主后刀面與切削平面之間的夾角，后角表示主后

45、刀面的傾斜程度，一般為正值。,第二章 金屬切削原理與刀具,主偏角 在基面內(nèi)測(cè)量的主切削刃在基面上的投影與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向的夾角，主偏角一般為正值。副偏角 在基面內(nèi)測(cè)量的副切削刃在基面上的投影與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)反方向的夾角，副偏角一般為正值。,第二章 金屬切削原理與刀具,刃傾角 在切削平面內(nèi)測(cè)量的主切削刃與基面之間的夾角。4.刀具的工作角度 在實(shí)際的切削加工中，由于刀具安裝位置和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的

46、影響，刀具的標(biāo)注角度會(huì)發(fā)生一定的變化,其原因是切削平面、基面和正交平面位置會(huì)發(fā)生變化。,第二章 金屬切削原理與刀具,以切削過(guò)程中實(shí)際的切削平面、基面和正交平面為參考平面所確定的刀具角度稱為刀具的工作角度，又稱實(shí)際角度。 ⑴ 刀具安裝位置對(duì)工作角度的影響 以車刀車外圓為例，若不考慮進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)都獍惭b得高于或低于工件軸線時(shí)，刀具的工作前角 和工作后角 如圖所示。,第二章 金屬切削原理與刀具,車刀安裝

47、高度對(duì)工作角度的影響a)刀尖高于工件軸線 b)刀尖低于工件軸線,第二章 金屬切削原理與刀具,當(dāng)車刀刀桿的縱向軸線與進(jìn)給方向不垂直時(shí)，刀具的工作主偏角和工作副偏角,如圖所示。,車刀安裝偏斜對(duì)工作角度的影響 為切削時(shí)刀桿縱向軸線的偏轉(zhuǎn)角,第二章 金屬切削原理與刀具,⑵ 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)對(duì)工作角度的影響 車削時(shí)由于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的存在，使車外圓及車螺紋的加工表面實(shí)際上是一個(gè)螺旋面 (圖a)；車端面或切斷時(shí)，加工表面是阿基

48、米德螺旋面 (圖b)。因此，實(shí)際的切削平面和基面都要偏轉(zhuǎn)一個(gè)附加的螺旋升角 ，使車刀的工作前角 增大，工作后角 減小。,第二章 金屬切削原理與刀具,圖a 縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)對(duì)工作角度的影響,圖b 橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)對(duì)工作角度的影響,第二章 金屬切削原理與刀具,三、刀具種類1.刀具分類 生產(chǎn)中所使用的刀具種類很多，可按照不同的方式進(jìn)行分類。按加工方式和具體用途，可分為車刀、孔加工刀具、銑刀、拉刀

49、、螺紋刀具、齒輪刀具、自動(dòng)線及數(shù)控機(jī)床刀具和磨具等幾大類型。,第二章 金屬切削原理與刀具,按所用材料性質(zhì)，可分為高速鋼刀具、硬質(zhì)合金刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼(CBN)刀具和金剛石刀具等；按結(jié)構(gòu)形式，可分為整體刀具、鑲片刀具、機(jī)夾刀具和復(fù)合刀具等；按是否標(biāo)準(zhǔn)化，可分為標(biāo)準(zhǔn)刀具和非標(biāo)準(zhǔn)刀具等。,第二章 金屬切削原理與刀具,2.常用刀具簡(jiǎn)介⑴ 車刀 車刀是金屬切削加工中應(yīng)用最廣的一種刀具，它可以在車床上加工外圓

50、、端平面、螺紋、內(nèi)孔，也可用于切槽和切斷等。圖示列出了幾種常用車刀。車刀在結(jié)構(gòu)上可分為整體車刀、焊接裝配式車刀和機(jī)械夾固刀片的車刀。,第二章 金屬切削原理與刀具,常用的幾種車刀a)直頭外圓車刀 b) 彎頭外圓車刀 c) 彎頭外圓車刀 d)端面車刀 e)內(nèi)孔車刀 f)切斷刀 g)寬刃光刀,第二章 金屬切削原理與刀具,整體車刀常用高速鋼制造，焊接裝配式及機(jī)夾式刀片常用硬質(zhì)合金制造。機(jī)械夾固刀片的車刀又分為機(jī)夾車刀

51、和可轉(zhuǎn)位車刀。機(jī)械夾固車刀的切削性能穩(wěn)定，工人不必磨刀，所以在現(xiàn)代生產(chǎn)中應(yīng)用越來(lái)越多。如圖所示。,第二章 金屬切削原理與刀具,機(jī)夾外圓車刀,機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀,第二章 金屬切削原理與刀具,⑵ 孔加工刀具 孔加工刀具一般可分為兩大類:一類是從實(shí)體材料上加工出孔的刀具，常用的有麻花鉆、中心鉆和深孔鉆等；另一類是對(duì)工件上己有孔進(jìn)行再加工用的刀具，常用的有擴(kuò)孔鉆、鉸刀及鏜刀等。,第二章 金屬切削原理與刀具,麻花鉆

52、 麻花鉆是應(yīng)用最廣的孔加工刀具，特別適合于 mm以下的孔的粗加工，有時(shí)也可用于擴(kuò)孔。麻花鉆根據(jù)其制造材料分為高速鋼麻花鉆和硬質(zhì)合金麻花鉆。 圖示是標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆的結(jié)構(gòu)。工作部分(刀體)的前端為切削部分，承擔(dān)主要的切削工作，后端為導(dǎo)向部分，,第二章 金屬切削原理與刀具,起引導(dǎo)鉆頭的作用，也是切削部分的后備部分。,麻花鉆的結(jié)構(gòu),第二章 金屬切削原理與刀具,工作部分有兩個(gè)對(duì)稱的刃瓣 (通過(guò)中間的鉆

53、芯連接在一起,中間形成橫刃)、兩條對(duì)稱的螺旋槽(用于容屑和排屑);導(dǎo)向部分磨有兩條棱邊(刃帶)，為了減少與加工孔壁的磨擦，棱邊直徑磨有0.03～0.12/100的倒錐量，從而形成了副偏角 如前所述，麻花鉆的兩個(gè)刃瓣可以看作兩把對(duì)稱的車刀：,第二章 金屬切削原理與刀具,螺旋槽的螺旋面為前刀面，與工件過(guò)渡表面(孔底)相對(duì)的端部?jī)汕鏋橹骱蟮睹?，與工件的加工表面(孔壁)相對(duì)的兩條棱邊為副后刀面，螺旋槽與主后刀面的兩條交

54、線為主切削刃，棱邊與螺旋槽的兩條交線為副切削刃。麻花鉆的橫刃為兩后刀面在鉆芯處的交線。,第二章 金屬切削原理與刀具,由于標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆存在切削刃長(zhǎng)、前角變化大(從外緣處的大約 逐漸減小到鉆芯處的大約 )、螺旋槽排屑不暢、橫刃部分切削條件很差(橫刃前角約為 )等結(jié)構(gòu)問(wèn)題，生產(chǎn)中，為了提高鉆孔的精度和效率，常將標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆按特定方式刃磨成 “群鉆” 使用。如圖所示。,第二章 金屬切削原理與刀具,群鉆的基本特征為:

55、三尖七刃銳當(dāng)先，月牙弧槽分兩邊，一側(cè)外刃開(kāi)屑槽，橫刃磨得低窄尖。,中型標(biāo)準(zhǔn)群鉆,第二章 金屬切削原理與刀具,中心鉆 如圖所示，用于加工軸類工件的中心孔。鉆孔時(shí)，先打中心孔，也有利于鉆頭的導(dǎo)向，可防止鉆偏。,中心鉆,第二章 金屬切削原理與刀具,深孔鉆 深孔鉆是專門用于鉆削深孔(長(zhǎng)徑比 5)的鉆頭。為解決深孔加工中的斷屑、排屑、冷卻潤(rùn)滑和導(dǎo)向等問(wèn)題，人們先后開(kāi)發(fā)了外排屑深孔鉆、內(nèi)排屑深

56、孔鉆、噴吸鉆和套料鉆等多種深孔鉆。圖示是用于加工槍管的外排屑深孔鉆的工作原理。,第二章 金屬切削原理與刀具,外排屑深孔鉆（槍鉆）工作原理,第二章 金屬切削原理與刀具,擴(kuò)孔鉆 擴(kuò)孔鉆常用作鉸或磨前的預(yù)加工以及毛坯孔的擴(kuò)大，擴(kuò)孔效率和精度均比麻花鉆高。常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)型式有高速鋼整體式、鑲齒套式和鑲硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位式。,第二章 金屬切削原理與刀具,,,擴(kuò)孔鉆a) 高速鋼整體式 b) 鑲齒套式 c) 鑲硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位式,第二

57、章 金屬切削原理與刀具,鉸刀 鉸刀是精加工刀具，加工精度可達(dá)ＩT6～ＩT7，加工表面粗糙度可達(dá) 1.6～ 0.4 。圖示是幾種常用鉸刀，其中a、b為手用鉸刀，c、d為機(jī)用鉸刀，e為兩把一套的錐度鉸刀。,第二章 金屬切削原理與刀具,不同種類的鉸刀,第二章 金屬切削原理與刀具,鏜刀 鏜刀多用于箱體孔的粗、精加工，一般分為單刃鏜刀和多刃鏜刀兩大類。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

58、的單刃鏜刀如圖所示。,單刃鏜刀,第二章 金屬切削原理與刀具,⑶ 銑刀 銑刀是一種應(yīng)用廣泛的多刃回轉(zhuǎn)刀具，其種類很多。按用途分有：加工平面用的，如圓柱平面銑刀、端銑刀 (面銑刀)等；加工溝槽用的，如立銑刀、兩面刃或三面刃銑刀、鋸片銑刀、T形槽銑刀和角度銑刀 ；,第二章 金屬切削原理與刀具,加工成形表面用的，如凸半圓和凹半圓銑刀和加工其它復(fù)雜成形表面用的銑刀 。銑削的生產(chǎn)率一般較高 。,第二章 金屬切削原理與刀具,銑刀種類,第二章 金

59、屬切削原理與刀具,⑷ 拉刀 拉刀是一種加工精度和切削效率都比較高的多齒刀具，廣泛應(yīng)用于大批量生產(chǎn)中，可加工各種內(nèi)、外表面(圖a)。 拉刀按所加工工件表面的不同，可分為內(nèi)拉刀和外拉刀兩類。常用內(nèi)拉刀和外拉刀的結(jié)構(gòu)分別如圖b、圖c所示。,第二章 金屬切削原理與刀具,圖a 可拉削加工的各種內(nèi)外表面舉例a)圓孔 b)三角形孔 c)方孔 d)鍵槽 e)花鍵孔 f)內(nèi)齒輪 g)平面

60、 h)榫槽 i)燕尾槽,第二章 金屬切削原理與刀具,,圖b 常用內(nèi)拉刀a)圓孔拉刀 b)花鍵拉刀,圖c 外拉刀,第二章 金屬切削原理與刀具,⑸ 螺紋刀具 螺紋可用切削法和滾壓法進(jìn)行加工。螺紋加工可在車床上車削完成（外螺紋），也可用手動(dòng)或在鉆床上用絲錐進(jìn)行加工（內(nèi)螺紋）。圖示是常用切削法加工螺紋所用的螺紋刀具。,第二章 金屬切削原理與刀具,e),切削法工作的螺紋刀具a)平體螺紋梳刀 b

61、)棱體螺紋梳刀 c)圓體螺紋梳刀 d)板牙 e）絲錐,c),d),第二章 金屬切削原理與刀具,⑹ 齒輪刀具 齒輪刀具是用于加工齒輪齒形的刀具，按刀具的工作原理，齒輪刀具分為成形齒輪刀具和展成齒輪刀具。常用的成形齒輪刀具有盤形齒輪銑刀 (圖a)和指形齒輪銑刀等。常用的展成齒輪刀具有插齒刀（圖b）、滾刀（圖c）和剃齒刀（圖d）等。,第二章 金屬切削原理與刀具,圖a 盤形齒輪銑刀,圖b 插齒刀a)盤形直齒插

62、齒刀 b)碗形直齒插齒刀 c)錐形直齒插齒刀,第二章 金屬切削原理與刀具,圖c 滾刀,圖d 兩種典型的剃齒刀,第二章 金屬切削原理與刀具,如圖b所示，三種主要類型插齒刀的使用范圍為：盤形直齒插齒刀 ，用于加工普通直齒輪和大直徑內(nèi)齒輪；碗形直齒插齒刀，用于加工塔形齒輪和雙聯(lián)齒輪；錐柄直齒插齒刀，用于加工直齒內(nèi)齒輪。插齒刀也可用于加工斜齒輪、人字齒輪和齒條。,第二章 金屬切削原理與刀具,第二節(jié) 刀具材料 在

63、切削過(guò)程中，刀具在強(qiáng)切削力和高溫下工作，同時(shí)與切屑和工件表面都產(chǎn)生劇烈的摩擦，因此工作條件極為惡劣。為使刀具具有良好的切削能力，必須選用合適的材料，刀具材料對(duì)加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和加工成本影響極大。,第二章 金屬切削原理與刀具,一、刀具材料應(yīng)具備的性能高的硬度：刀具材料的硬度必須高于工件的硬度，以便切入工件，在常溫下，刀具材料的硬度一般應(yīng)該在HRC60以上。 高的耐磨性：即抵抗磨損的能力，一般情況下，刀具材料硬度越高，耐磨性越好。,第二

64、章 金屬切削原理與刀具,高的耐熱性：指刀具在高溫下仍能保持硬度、強(qiáng)度、韌性和耐磨性的能力。 足夠的強(qiáng)度和韌性：只有具備足夠的強(qiáng)度和韌性，刀具才能承受切削力和切削時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)，以防脆性斷裂和崩刃。 良好的工藝性：為便于刀具本身的制造，刀具材料還應(yīng)具有一定的工藝性能，,第二章 金屬切削原理與刀具,如切削性能、磨削性能、焊接性能及熱處理性能等。良好的熱物理性能和耐熱沖擊性能 要求刀具的導(dǎo)熱性要好，不會(huì)因受到大的熱沖擊，產(chǎn)生刀具內(nèi)部裂

65、紋而導(dǎo)致刀具斷裂。,第二章 金屬切削原理與刀具,二、常用的刀具材料 在切削加工中常用的刀具材料有：碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、金剛石、立方氮化硼等。其中，后三種材料屬于新型刀具材料。碳素工具鋼與合金工具鋼：碳素工具鋼是含碳量最高的優(yōu)質(zhì)鋼（含碳量為0.7％～1.2％），如T10A。,第二章 金屬切削原理與刀具,碳素工具鋼淬火后具有較高的硬度，而且價(jià)格低廉。但這種材料的耐熱性較差，淬火時(shí)容易產(chǎn)生

66、變形和裂紋。 合金工具鋼是在碳素工具鋼中加入少量的Cr、W、Mn、Si 等合金元素形成的刀具材料（如9SiCr）。由于合金元素的加入，與碳素工具鋼相比，其熱處理變形有所減少，耐熱性也有所提高。,第二章 金屬切削原理與刀具,以上兩種刀具材料因其耐熱性都比較差，所以常用于制造手工工具和一些形狀較簡(jiǎn)單的低速刀具，如銼刀，鋸條，鉸刀等。高速鋼：又稱為鋒鋼或風(fēng)鋼，它是含有較多W、Cr等合金元素的高合金工具鋼。與碳素工具鋼和

67、合金工具鋼相比，,第二章 金屬切削原理與刀具,高速鋼具有較高的耐熱性，溫度達(dá) 時(shí)，仍能正常切削，其許用切削速度為30～50m/min，是碳素工具鋼的5～6倍，而且它的強(qiáng)度、韌性和工藝性都較好，可廣泛用于制造中速切削及形狀復(fù)雜的刀具，如麻花鉆、銑刀、拉刀、各種齒輪加工工具。,第二章 金屬切削原理與刀具,硬質(zhì)合金：它是以高硬度、高熔點(diǎn)的金屬碳化物（WC，TiC）為基體，以金屬Co，Ni等為粘結(jié)劑，用粉末冶金方法制成的一種合金。

68、其硬度為HRC74～82，能耐800～1000 的高溫，因此耐磨、耐熱性好，許用切削速度是高速鋼的6倍，但強(qiáng)度和韌性比高速鋼低，,第二章 金屬切削原理與刀具,工藝性差，因此硬質(zhì)合金常用于制造形狀簡(jiǎn)單的高速切削刀片，經(jīng)焊接或機(jī)械夾固在車刀、刨刀、端銑刀、鉆頭等刀體（刀桿）上使用。 陶瓷：是以氧化鋁（Al2O3）或氮化硅（Si3N4）等為主要成分，經(jīng)壓制成型后燒結(jié)而成的刀具材料。,第二章 金屬切削原理與刀具,陶瓷的硬度高，化學(xué)性