金属切削刀具实践报告(2)

（2）Si3N4基陶瓷。Si3N4基陶瓷比Al2O3基陶瓷刀具具有更高的强度、韧性和疲劳强度，有更高的切削稳定性。其热稳定性更高，允许更高的切削速度。热导率为Al2O3的2～3倍，因此耐热冲击能力更强。适用于端铣和切有氧化皮的毛坯工件等。还可对铸铁、淬硬钢等高硬度材料进行精加工和半精加工。常用牌号有SM、FD05等。

超硬刀具材料

1．金刚石

（1）天然单晶金刚石刀具。由于其价格昂贵，应用较少。

（2）人造聚晶金刚石刀具。可以自由刃磨。

（3）金刚石复合刀片刀具。其强度好，允许切削的断面较大，可以进行间断切削和多次重磨使用。

其主要特点是：有极高的硬度，耐磨性好，可用来加工硬质合金、陶瓷、高硅铝合金及耐磨塑料；加工的表面质量很高。但耐热性较差，不宜用它加工钢铁材料。主要用于制作磨具和磨料。用作刀具材料时，多用于在高速下精细车削或镗削有色金属及非金属材料。

2．立方氮化硼

主要特点有：具有很高的硬度和耐磨性；具有很好的热稳定性；化学惰性比金刚石大。因此可对淬火钢、冷硬铸铁进行粗加工和半精加工，同时还能高

刀具的知识,

速切削高温合金、硬质合金及其他难加工的材料。

3．金属切削原理

3.1积屑瘤

在用低、中速连续切削一般钢材或其他塑性材料时,切屑同刀具前面之间存在着摩擦,如果切屑上紧靠刀具前面的薄层在较高压强和温度的作用下，同切屑基体分离而粘结在刀具前面上,再经层层重叠粘结,在刀尖附近往往会堆积成一块经过剧烈变形的楔状切屑材料，叫做积屑瘤。

积屑瘤的硬度较基体材料高一倍以上，实际上可代替刀刃切削。积屑瘤的底部较稳定，顶部同工件和切屑没有明显的分界线,容易破碎和脱落,一部分随切屑带走，一部分残留在加工表面上，从而使工件变得粗糙。所以在精加工时一定要设法避免或抑制积屑瘤的形成。积屑瘤的产生、成长和脱落是一个周期性的动态过程（据测定,它的脱落频率为30～170次／秒），它使刀具的实际前角和切削深度也随之发生变化，引起切削力波动，影响加工稳定性。在一般情况下，当切削速度很低或很高时，因没有产生积屑瘤的必要条件（较大的切屑与刀具前面间的摩擦力和一定的温度），不产生积屑瘤。

3.2切削力

切削时刀具的前面和后面上都承受法向力和摩擦力，这些力组成合力F，在外圆车削时,一般将这个切削合力F分解成三个互相垂直的分力，切向力Fv──它在切削速度方向上垂直于刀具基面，常称主切削力；径向力Fp──在平行于基面的平面内,与进给方向垂直,又称推力；轴向力Ff──在平行于基面的平面内,与进给方向平行,又称进给力。一般情况下,Fv最大,Fp和Ff较小,由于刀具的几何参数、刃磨质量和磨损情况的不同和切削条件的改变，Fp、Ff对Fv的比值在很大的范围内变化。

切削过程中实际切削力的大小，可以利用测力仪测出。测力仪的种类很多，较常用的是电阻丝式和压电晶体式测力仪。测力仪经过标定以后就可测出切削过程中各个分力的大小。

车削时的切削功率

金属切削原理主要为主切削力Fv所消耗,可用下式计算

金属切削原理式中Fv为主切削力（牛）；v为切削速度（米／分）。

3.3切削热

刀具的知识,

切削金属时，由于切屑剪切变形所作的功和刀具前面、后面摩擦所作的功都转变为热，这种热叫切削热。使用切削液时，刀具、工件和切屑上的切削热主要由切削液带走；不用切削液时，切削热主要由切屑、工件和刀具带走或传出，其中切屑带走的热量最大，传向刀具的热量虽小，但前面和后面上的温度却影响着切削过程和刀具的磨损情况，所以了解切削温度的变化规律是十分必要的。

3.4切削温度

切削过程中切削区各处的温度是不同的，形成一个温度场(图4), 这个温度场影响切屑变形、积屑瘤的大小、加工表面质量、加工精度和刀具的磨损等，还影响切削速度的提高。一般说来，切削区的金属经过剪切变形以后成为切屑,随之又进一步与刀具前面发生剧烈摩擦,所以温度场中温度分布的最高点不是在正压力最大的刃口处，而是在前面上距刃口一段距离的地方。切削区的温度分布情况，须用人工热电偶研究金属切削加工过程中刀具与工件之间相互作用和各自的变化规律的一门学科。在设计机床和刀具、制订机器零件的切削工艺及其定额、合理地使用刀具和机床以及控制切削过程时，都要利用金属切削原理的研究成果，使机器零件的加工达到经济、优质和高效率的目的。

3.5刀具磨损

刀具在切削时的磨损是切削热和机械摩擦所产生的物理作用和化学作用的综合结果。刀具磨损表现为在刀具后面上出现的磨损带、缺口和崩刃等，前面上常出现的月牙洼状的磨损，副后面上有时出现的氧化坑和沟纹状磨损等（图5）当这些磨损扩展到一定程度以后就引起刀具失效，不能继续使用。刀具逐渐磨损的因素，通常有磨料磨损、粘着磨损、扩散磨损、氧化磨损、热裂磨损和塑性变形等。在不同的切削条件下，尤其是在不同切削速度的条件下，刀具受上述一种或几种磨损机理的作用。例如，在较低切削速度下，刀具一般都因磨料磨损或粘着磨损而破损；在较高速度下，容易产生扩散磨损、氧化磨损和塑性变形。

3.6刀具寿命

刀具由开始切削达到刀具寿命判据以前所经过的切削时间叫做刀具寿命，刀具寿命判据一般采用刀具磨损量的某个预定值，也可以把某一现象的出现作为判据，如振动激化、加工表面粗糙度恶化，断屑不良和崩刃等。达到刀具寿命后，应将刀具重磨、转位或废弃。刀具在废弃前的各次刀具寿命之和称为刀具总寿命。泰勒提出的刀具寿命和切削速度之间相互制约的经验公式为 vTn＝c

式中T为刀具寿命（分）；v为切削速度（米／分）;n和c为常数（与切削条件有关）。

刀具的知识,

生产中常根据加工条件按最低生产成本或最高生产率的原则，来确定刀具寿命和拟定工时定额。

3.7切削加工性

指零件被切削加工成合格品的难易程度。它根据具体加工对象和要求，可用刀具寿命的长短、加工表面质量的好坏、金属切除率的高低、切削功率的大小和断屑的难易程度等作为判据。在生产和实验研究中，常以vT作为某种材料的切削加工性的指标，它的含义是：当刀具寿命为T分钟时,切削该材料所允许的切削速度。vT越高，表示加工性越好,T一般取60、30、20或10分钟。

3.8加工表面质量

通常包括表面粗糙度、加工硬化、残余应力、表面裂纹和金相显微组织变化等。切削加工中影响加工表面质量的因素很多，例如刀具的刀尖圆弧半径、进给量和积屑瘤等是影响表面粗糙度的主要因素;刀具的刃口钝圆半径和磨损及切削条件是影响加工硬化和残余应力的主要因素。因此，生产中常通过改变刀具的几何形状和选择合理的切削条件来提高加工表面质量。

3.9切削振动

切削过程中，刀具与工件之间经常会产生自由振动、强迫振动或自激振动(颤振)等类型的机械振动。自由振动是由机床零部件受到某些突然冲击所引起，它会逐渐衰减。强迫振动是由机床内部或外部持续的交变干扰力（如不平衡的机床运动件、断续切削等）所引起，它对切削产生的影响取决于干扰力的大小及其频率。自激振动是由于刀具与工件之间受到突然干扰力（如切削中遇到硬点）而引起初始振动，使刀具前角、后角和切削速度等发生变化，以及产生振型耦合等，并从稳态作用的能源中获得周期性作用的能源，促进并维持振动。通常，根据切削条件可能产生各种原生型自激振动，从 …… 此处隐藏：2929字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……