可转位刀片上的涂层在控制切削过程中的作用
可转位刀片上的涂层在控制切削过程中的作用摘要
本文使用TiC、TiC/TiN和TiC/Al2O3/TiN三种涂层刀具分别切削中碳钢和奥氏体不锈钢，研究了其切削比压和刀-屑界面温度的不同。通过大量的试验对切削力和接触温度进行了测量。切削温度是通过在工件上嵌入标准热电偶进行测量的。引进2个新参数来比较使用平型和槽型刀片时的刀-屑接触的切削力与切削温度。在高速切削时，最优的涂层结构能使刀-屑接触温度和功率损耗最小。这种测量力和温度的新方法与原来刀-屑接触的方法相比，其区别主要在于它能为槽型刀片的设计提供具体的数据。
关键词：切削比压；界面温度；涂层；钢；车削
1.引言
使用涂层刀具切削加工各种材料，包括难切削材料，表明先进的机加工技术和目前的加工过程对刀具材料的要求越来越高。根据市场数据，目前的现代企业所使用的刀具中，超过40%的为涂层刀具，它们完成了所有机加工任务的80%。在车削加工中，超过80%的可转位刀片为涂层刀片，其所采用的主要的涂装工艺为化学气相沉积（CVD）。常用的CVD涂层材料包括碳化钛（TiC），氮化钛（TiN），氧化铝（Al2O3），及其多层、多组分材料。一些多层涂层的加工利用两种加工技术，比如CVD和物理气相沉积（PVD）。这些牌号的涂层可用来加工大部分材料，包括车削、镗削和铣削时，铸铁、钢、不锈钢以及一些合金的重型粗加工和高速精加工。
Trent认为涂层刀片的优点主要是它在高速车削铸铁或钢时，降低了磨损率，从而2-3倍地延长了刀具寿命。Subramanian 和Strafford认为利用CVD方法涂覆TiN涂层的刀具和钻头，其寿命会有很大提高（常常超过原有寿命10倍）。市场上超过80%的涂层刀具是TiN涂层刀具，其原因是它可以作为保护层。另外，TiN涂层能实现干式润滑以更好的控制切屑，以及降低切屑在刀刃上的粘着。TiC涂层刀具优于未涂层刀具的原因在于，当切削速度超过时，积屑瘤较小和被加工工件表面粗糙度较好。化学性质不活泼的TiC和Al2O3能减小氧化腐蚀，TiN能降低刀具的摩擦系数。多涂层牌号的刀片能同时具有涂层和各基体的性质。例如，TiN涂覆在TiC/ Al2O3涂层上，显著提高了低速和高速加工时涂层刀具的抗腐蚀能力。
众所周知，难切削材料的耐磨性随着刀尖的温度升高而显著减小。采用干式高速切削时，会产生大量的热。这导致如果发热的切屑和刀片之间没有良好的隔热，例如没有
合适的涂层，就不能进行切削加工。在常用的涂层（TiN，TiAlN，TiCN，CrN）中，隔热最好的是TiAlN涂层。
2．涂层结构对切削性能的影响
切削过程中所产生的热量是影响刀具性能的一个重要因素。使用干式高速切削已经成为现代企业的趋势，但是它会导致大量的热在刀具前刀面处耗散，因此切削热对于刀具的耐用度和表面质量有着重要的影响。在过去的三十年中，为了使基体材料与刀片的高温区域隔开，使用不同的涂层涂覆在高速钢或硬质合金刀具上，以提高基体材料的热硬度以及减小切屑和前刀面，工件和后刀面之间的摩擦系数。
TiC涂层刀具的接触温度低于未涂层刀具。但是由于高速切削时，TiC的热硬度低于WC，因此这种有利的效应仅仅可用于低于1000℃时。在高速切削，相应的切削温度也较高时，切屑-刀具界面之间的接触材料和惰性涂层（例如耐磨性好于TiC和TiN 的Al2O3）发生化学反应。另外，涂层通常能减小刀具和切屑之间的摩擦系数，因此在温度较低时的切削性能要好于在相似的切削状态下的未涂层刀具。尤其是TiN涂层填补了Al2O3涂层的不平整，从而平整了刀面，同时还可作为润滑剂。
最近，Sadik and Lindstr?m,和Gad et al.发现刀具-切屑接触长度是影响切削温度的一个因素。这种方法假设原来刀-屑接触长度受基体材料以及刀具结构和涂覆层的材料的影响。未涂层刀具和涂层刀具的对比显示，使用涂层刀具时，接触长度的减小更迅速。当用TiC、TiN、Ti(CN)和Al2O3单层涂层刀具车削含碳量为0.42%的低碳钢，切削用量为，，时，接触长度大约为0.4mm，而未涂层刀具接触长度大约为1.2mm。接触长度由原来的尺寸减小到小于或等于粘着区，将会导致切削温度的减小和刀刃上最高温度点的改变。
根据《切屑控制》可知涂层热效应对于刀具和切屑的摩擦接触有着重要的影响。首先，大量的切削热能否传入切屑取决于涂覆在刀片上涂层顶层的导热系数；第二，刀-屑的接触长度与刀具和切削过程的性能有直接的关系。因此，由于热双金属效应，对于导热系数低的刀具材料，加工过程中会产生更加卷曲的切屑。这意味着接触长度小和导热系数低的涂层材料会导致二次变形区的温度非常高。
常用涂层材料的导热系数和切削温度之间的关系如图1所示。从图中可以看出，随着温度的升高，TiC、TiN和TiCN涂料的导热系数增大，而Al2O3和Si3N4涂料的导热系数迅速减小。
显然，刀片和切削条件的设计需要在了解刀-屑的基础上。另外，Jawahir 和Fang 以及Jawahir等认为在不同的切屑槽样式下，切削比压明显不同。这种现象可以从限定接触长度方面来解释。在给定的切削条件下，通过选择合适的切屑槽几何参数可以使额定功率最小。然而，在进给速度和背吃刀量较小的的情况下，切削比压趋近于无穷大。因此，了解涂层降低能耗的作用是非常有意义的，特别是在这种极端的切削条件下。
本文通过单涂层（TiC），复合涂层（TiC/TiN）以及三复合涂层（TiC/Al2O3/TiN）对于切削比压（功率消耗率）、刀-屑接触状态、平均界面温度对涂层系统结构的影响进行了系统性的研究。
3．实验步骤
切削实验是在TUM35D1精密车床上进行的。该车床进给量为0.04到0.4 mm rev-1，主轴转速为28到2514rpm，切削速度可满足实验选择，其可通过转速计进行测量。切削速度可从测量主轴转速和工件的直径来测出。采用的工件长250mm，直径80mm的圆柱体棒料。整个切削实验在没有冷却液以及背吃刀量恒为1mm下进行。在试验中，工件材料为45钢和18/8奥氏体不锈钢（即AISI304或DIN1.4301）。切削温度的计算需要知道工件材料的导热系数和比热容ρc或温度函数，以及刀具导热系数。
表1中列出了与试验有关的热学性能和切削条件的参数。所用的涂层和未涂层刀片为ISO标准刀片TNMA和TNMG，刀片固定在机械刚性刀架PTGNR 2020-16上。使用的刀具几何角度如下：主偏角κr=90°，前角γo=5°，后角αo=5°。
在不同的切削条件下，切削45钢和18/8奥氏体不锈钢，以测量切削比压和切削温度。在每次切削实验中，需要记录切削力和热电势以及测量刀-屑的接触长度。为了测得由顶层涂层和切屑构成的热结产生的热电势，采用了经典的自然热电偶法。为了获取实验信号，实验装备中采用了由信号调理模块，模拟/数字转换器卡，486DX40个人计算机和数据采集软件（SNAP-MASTER）组成的数据采集系统。屑-刀接触区域是指切屑从流向前刀面到在摩擦作用下被去除的那个平面。假定屑-刀接触区域的外边界与刀刃的距离等于原来屑-刀接触长度，其通过光学显微镜是很容易测量的。
在各种切削条件下，切削比压k c可由记录的切削力的平均值通过下式进行估算：
式中，F c为切削力，A为切削面积，等于进给速度f与背吃刀量a p的乘积。
等效载荷将作用在前刀面的力与接触长度联系起来，如下定义：
式中,F c为切削力，γo为前角，l c为刀-屑接触长度。
通过使用典型的TIG氩弧焊机加热刀—工件构成的热结以及内置的K型热电偶来确定两种钢以及三种的涂层刀片热电特性（详见图3）。这种方法中，在临近刀尖和参考热电偶热端的小范围内，利用气体钨极氩弧焊来加热工件表面。被加热的工件表面与内置参考热电偶的孔的底部至少相距0.1mm。测量系统的其他细节以及工件见图3。
应当指出，每个冷端应保持在接近0℃，工件和刀柄都应当与机床绝缘以减小热电偶回路中附加电偶的影响。图4总结了所有的刀-工具构成的热电偶的试验结果。
从图4中可以看出，利用未涂层和涂层硬质合金刀具加工45钢和18/8奥氏体不锈钢时，热电势与温度呈线性关系。利用测量结果得到刀—屑接触温度。
类似（2）式，等效热负载将平均界面温度与接触长度联系起来，可以通过下式进行估算：
式中，T为平均界面温度，l c为刀—屑接触长度。
4．结果与讨论
在一系列切削实验中，分别利用普通涂层刀具和限制接触的涂层刀具研究了各种涂层结构对于切削过程中机械性能和热学性能的影响，并建立了几种关系。正如第3部分所述，在使用涂层可转位刀片进行车削时，为了比较力学性能和热学性能，介绍了切削力和切削温度同原来长度或限制长度的比。于是，得到了等效载荷与等效热负载，即切削力或切削温度与刀-屑接触长度的关系。值得注意的是，所选择的两种钢具有不同的热学性能。经调查，市场上多出售的TiC涂层刀具、TiC/TiN复合涂层刀具和TiC/Al2O3/TiN三复合涂层的槽型刀片有一个0.14mm的刃带。下面给出两方面的概况，从而为设计和利用涂层槽型刀片提供一些有效的方法。
4.1力学方面
在实验的第一部分，论述，讨论和比较了由于涂层结构和限制接触长度，而导致切削比压和等效载荷变化的问题。
45钢和18/8奥氏体不锈钢的切削实验获得的切削比压，如图5和图6所示。当使用TiC/TiN涂层刀具切削这两种钢时，切削比压k c几乎减小到一个常数，减小了近20%。另一方面，使用TiC单涂层时，屑—刀接触长度的减小导致k c增大，这种现象对于不锈钢更为明显。对于TiC/Al2O3/TiN三复合涂层刀具，这种现象也可以观察到，与使用TiC涂层刀具的区别只是它渐渐减小。
如图7所示，利用TiC涂层刀具、TiC/TiN复合涂层刀具和TiC/Al2O3/TiN三复合涂层刀具切削45钢和18/8奥氏体不锈钢时的等效载荷。图中显示，进给速度越高，相应的等效载荷k Fc越高；反之亦然。根据机械的理论，在进给速度较大时，涂层对于功率损耗有着很大的影响。然而，对于所用的两种工件材料，复合涂层（TiC/TiN）刀具能使得接触载荷最小。这种现象主要受到刀—屑接触状态的影响。实际上，从图8可以得出，通过选择接近原来接触长度的刀具便可获得恒定的切削比压k c。反过来，它也会受到涂层性能的影响。而使用TiC/TiN涂层能得到最长的接触长度。总之，通过适当的减小刀—屑接触长度有利于减小切削比压k c效载荷k Fc
4.2温度方面
如图9和图10所示为进给速度对于三种不同涂层的平型刀片和槽型刀片切削45钢和18/8奥氏体不锈钢时的切削温度。从这两图中可以看出，刀片结构影响着接触温度。使用平型刀片时，对于45钢，接触温度从520℃到850℃；对于不锈钢，接触温度从545℃到860℃。在该研究中，进给速度从0.04到0.28 mm rev-1。
最低温度是发生在45钢和TiC/Al2O3/TiN构成热电偶以及AISI304与TiC构成热电偶的情况下。在用槽型刀片车削45钢时，利用TiC/Al2O3/TiN三复合涂层刀具可以获得最小的切削温度。由图9可知，对于该刀具，切削温度从450℃到595℃；对于平型刀片，前刀面的温度从520℃增加至最大值730℃。
由图10可知，对于槽型刀片，使用何种涂层结构对切削温度没有本质的影响。这可能是由于这两种钢的导热性不同。由表1可以看出，45钢的导热系数将近为奥氏体不锈钢的3倍。另一个重要的原因是三复合涂层顶层的表面粗糙度的不同。为了解释顶层表面质量对于顶层和切屑之间摩擦系数的影响，利用霍梅尔测试仪1000对刀具前刀面的表面粗糙度Ra了测量。表面粗糙度的平均值如下：TiC涂层Ra=0.37 μm , TiC/TiN 复合涂层Ra=0.42 μm，TiC/Al2O3/TiN三复合涂层Ra =0.24 μm；。三复合涂层表面粗糙度的剧烈减小，是由于TiN层涂覆在不平整的陶瓷层上产生的平滑效应。于是减小了
二次剪切区域内切屑与前刀面之间的摩擦。总之，总的能量输入到系统中，系统中产生大量的热，散失，最终导致接触温度的降低。
总的来说，存在最理想的涂层结构，使得高速切削45钢时获得最低的接触温度。该现象同样存在于车削不锈钢，与其他复杂的涂层相比，TiC涂层可以减小切削温度。
为了研究限制接触长度对于切削温度的影响，利用这种磨有0.14mm刃带的槽型刀片进行了大量的试验。实验结果表明（如图9和图10所示）：使用TiC/TiN复合涂层刀具和TiC/Al2O3/TiN三复合涂层刀具车削这两种钢时，切削温度降低；使用TiC涂层刀具时，车削温度升高（对于45钢，可以观察到切削温度有轻微的增加）。当车削不锈钢时，尽管使用不同的涂层结构，但是切削温度几乎是相同的。如图10所示，使用复合涂层和三复合涂层槽型刀片时的切削温度低于平型刀片，特别是在进给速度较高时。
涂层结构和原来接触长度减小的现象如图11和图12所示。在各种切削条件下，等效切削温度的变化范围取决于前刀面的轮廓形状和所用的刀具材料。如图11所示，使用平型刀片车削中碳钢时，等效切削温度与涂层结构无关。
对比显示，车削奥氏体不锈钢不锈钢时，刃带的热负荷受进给速度的影响，而与涂层型式无关。如图13所示，使用刃带长度不等的刀具切削时的等效切削温度与进给速度无关。最小接触长度为0.08mm时，由于热量集中在刀刃附近导致刀具的塑性变形，致使刀具破损。多层涂层刀具对于自然接触长度有很大的影响。因此，用导热系数较低的Al2O3涂层刀具加工导热系数相对较高的工件材料。换句话说，切削过程中，要使产生的热量传递到切屑上，而不是刀具上。另一方面，如果刀具的导热系数与工件的导热系数有很大的差距，比如45钢和TiC/Al2O3/TiN涂层刀具，界面温度是最低的。总的来说，加工易切削材料（比如中碳钢）时，涂层结构对于刀—屑界面温度有很大的影响。
当工件材料导热系数和比热容较低时，大部分热量会由界面传递到刀片。实际上，TiC涂层在所使用的涂层中，其在1273K时导热系数是最好的。如图10曲线1（a）所示，它在切削奥氏体不锈钢时的接触温度是最低的。如图1 所示，TiN的导热系数从在环境温度下对应的32 W mK-1到900℃对应的40 W mK-1。导热系数和比热容低的涂层材料以及工件会导致涂层顶层导热出现障碍，从而使得接触长度减小（如图14曲线1所示）。
5．结论
以下具体结论均由实验得出。（1）选用合适的涂层结构可以减小切削比压和等效功
率。使用TiC/TiN涂层刀具切削中碳钢时，可减小到20%。（2）根据机械的理论，在进给速度较大的中型和重型车削时，涂层对于切削比压有很大的影响。这种现象可以从涂层对于刀-屑接触长度的影响方面来解释。（3）刀-屑平均界面温度和热量转移到刀/屑的比例与工件材料和涂层有关。特别地，材料的导热系数和涂层结构对于刀-屑的接触状况有很大影响。（4）假定的变量等效切削温度用来比较前刀面的两种型式的热负荷。例如，在同样的切削条件而不考虑实验工件材料的情况下，使用减小接触长度的刀片时，其等效切削温度为使用原有接触长度刀片的11倍。（5）高速切削时，最佳的涂层结构是能减小前刀面和切屑之间的摩擦，从而减小接触温度。对于易切削材料，应选用导热系数低的涂层材料，以使热量传递到切屑。理论上，对于难切削材料，应选用导热系数高的涂层材料，以使热量传导刀体上。（6）用导热系数低的涂层刀片切削导热系数和比热容低的工件，导致刀-屑接触长度减小，进而产生传热障碍。总之，热量集中在涂层顶层，防止其扩散以保护刀具。
可转位刀片型与ISO表示规则
可转位刀片型号与ISO表示规则 式中1表示为刀片形状的代码（图1），如代码C表示刀尖角为80°； 图1??刀片形状代码 式中2表示为主切削刃后角的代码（图2），如代码N表示后角为0°； 图2??主切削刃后角代码 式中3表示为刀片尺寸公差的代码（表1），如代码M表示刀片厚度公差为±0.130； 表1??刀片尺寸公差代码表
注：表中s为刀片厚度，d为刀片内切圆直径，m为刀片尺寸参数（图3）。 图3??刀片尺寸参数 式中4表示为刀片断屑及夹固形式的代码（图4），如代码G表示双面断屑槽，夹固形式为通孔； 图4??刀片断屑及夹固形式代码 式中5表示为切削刃长度表示方法(图5)，如代码12表示切削刃长度为12mm； 图5??切削刃长度表示方法 式中6表示为刀片厚度的代码（图6），如代码04表示刀片厚度为4.76mm； 图6??刀片厚度代码 式中7表示为修光刃的代码（图7），如代码08表示刀尖圆弧半径为0.8mm； 图7??修光刃代码 式中8表示为表示特殊需要的代码； 式中9表示为进给方向的代码，如代码R表示右进刀，代码L表示左进刀，代码N表示中间进刀； 式中10表示为断屑槽型的代码（表2）。?
表2??刀片断屑槽选用推荐表 断屑槽型 工????件????材????料 长屑材 料 不锈钢短屑材 料 耐热材 料 软材料ABCDE ABCDE BCDE ABCD ABCD PF PMF PM PMR PR 543-- 353-- -253- -144- -1455 543-- 353-- 1552- -134- -1343 21-- 21-- 22-- 4554 1122 43-- 54-- 2552 -221 --22 21-- -33- -232 ---- -33- HF HM HR 54--- -54-- 1451- 54--- 354-- 2641- 3--- 21-- 441- 43-- 343- 1231 21-- 344- 2342 31 53 TCGR PMR PGR --145 54--- 54--- 1442- 1442- --133 54--- 54--- 2442- 2442- 4444 3--- 3--- 322- 322- --11 43-- 43-- 1322 1322 ---- 21-- 21-- 2342 2342 NUN-1343-----4554--------
2、可转位刀片介绍(整理版)
第二章、可转位刀片的介绍 1、可转位刀具的基本概念 (理解) 可转位刀具是将预先加工好并带有若干个切削刃的多边形刀片，用机械夹固的方法夹紧在刀体上的一种刀具。当在使用过程中一个切削刃磨钝了后，只要将刀片的夹紧松开后转位或更换刀片，使新的切削刃进入工作位置，再经夹紧就可以继续使用。 2、可转位刀具与焊接式刀具和整体式刀具相比有两个特征（了解） 1）刀体上安装的刀片，至少有两个预先加工好的切削刃供使用。 (个别特殊刀片不能转位，只能更换，如球头刀片) 2）刀片转位后的切削刃在刀体上位置不变，并具有相同的几何参数。 3、可转位刀片与焊接式刀具相比有以下特点：（了解） 1）刀片成为独立的功能元件，其切削性能得到了扩展和提高； 2）机械夹固式避免了焊接工艺的影响和限制，更利于根据加工对象选择各种材料的刀片，并充分地发挥了其切削性能，从而提高了切削效率； 3）切削刃空间位置相对刀体固定不变，节省了换刀、对刀等所需的辅助时间，提高了机床的利用率。 4）由于可转位刀具切削效率高，辅助时间少，所以提高了工效率，而且可转位刀具的刀体可重复使用，节约了钢材和制造费用，因此其经济性好。可转位刀具的发展极大的促进了刀具技术的进步，同时可转位刀体的专业化、标准化生产又促进了刀体制造工艺的发展。 4、刀片常识：（了解） 1）硬质合金刀片是钨跟钴粉末按一定的比例混合，用模具压制后送高温炉中烧结完成，粗加工就直接涂层，精加工经修磨后再涂层。 2）刀具涂层的成份有很多：主要有两种成份三氧化二铝（AL2O3）、氮化钛（TiN）。 其中三氧化二铝（AL2O3）涂层用于耐磨、氮化钛（TiN）涂层用于耐崩。 3)本公司所有刀片中，90%以上都是涂层硬质合金刀片。只有部分是陶瓷或金属陶瓷材质的刀片，他通常不涂层。 5、刀片材质的种类有很多，可分为以下6种（识记） 1）硬质合金-刀片 2）镀层硬质合金-刀片 3）金属陶瓷-刀片 4）纯陶瓷-刀片 5）CBN立方氮化硼-刀片（车削较多）6）PCD金刚石-刀片 硬质合金硬质合金涂层(涂层硬质合金) 金属陶瓷涂层金属陶瓷高压烧结体超微粒硬 质合金耐磨损用硬质合金超微粒硬质合金 涂层硬质合金(Coated carbide) 涂层硬质合金(Coated carbide) 涂层硬质合金(Coated carbide) 涂层硬质合金 涂层硬质合金(Coated carbide) 金属陶瓷(Cermet) 非涂层硬质合金(Uncoated cemented carbide)
可转位车刀的设计方案
一、车刀的结构 机夹可转位车刀是将可转位硬质合金刀片用机械的方法夹持在刀杆上形成的车刀，一般由刀片、刀垫、夹紧元件和刀体组成(见图1)。 图1 机夹可转位车刀组成 根据夹紧结构的不同可分为以下几种形式。 ·偏心式(见图2) 偏心式夹紧结构利用螺钉上端的一个偏心心轴将刀片夹紧在刀杆上，该结构依靠偏心夹紧，螺钉自锁，结构简单，操作方便，但不能双边定位。当偏心量过小时，要求刀片制造的精度高，若偏心量过大时，在切削力冲击作用下刀片易松动，因此偏心式夹紧结构适于连续平稳切削的场合。 图2 偏心式夹紧结构组成 ·杠杆式(见图3) 杠杆式夹紧结构应用杠杆原理对刀片进行夹紧。当旋动螺钉时，通过杠杆产生夹紧力，从而将刀片定位在刀槽侧面上，旋出螺钉时，刀片松开，半圆筒形弹簧片可保持刀垫位置不动。该结构特点是定位精度高、夹固牢靠、受力合理、适 用方便，但工艺性较差。 图3 杠杆式夹紧结构组成 ·楔块式(见图4) 刀片内孔定位在刀片槽的销轴上，带有斜面的压块由压紧螺钉下压时，楔块一面靠紧刀杆上的凸台，另一面将刀片推往刀片中间孔的圆柱销上压紧刀片。该结构的特点是操作简单方便，但定位精度较低，且夹紧力与切削力相反。 图4 楔块式夹紧结构 不论采用何种夹紧方式，刀片在夹紧时必须满足以下条件：①刀片装夹定位要符合切削力的定位夹紧原理，即切削力的合力必须作用在刀片支承面周界内。 ②刀片周边尺寸定位需满足三点定位原理。③切削力与装夹力的合力在定位基面(刀片与刀体)上所产生的摩擦力必须大于切削振动等引起的使刀片脱离定位基面的交变力。夹紧力的作用原理如表1所示。 可转位车刀片的形状有三角形、正方形、棱形、五边形、六边形和圆形等，是由硬质合金厂压模成形，使刀片具有供切削时选用的几何参数(不需刃磨);同
车床可转位刀片的选择
车床可转位刀片的选择 拿到工件图纸以后，根据图纸的要求首先选择合适形状的可转位刀片。一般情况下，主要使用车床完成车削外圆和内孔、切断和切槽和车削螺纹等工作。刀片选用根据加工工艺的具体情况决定。一般要选通用性较高的及在同一刀片上切削刃数较多刀片。粗车时选较大尺寸，精、半精车时选较小尺寸。我们根据工艺的要求依次确定需要的刀片形状、切削刃长度、刀尖圆弧、刀片厚度、刀片后角和刀片精度。 一、选择刀片形状 车外圆的刀片 S形：四个刃口，刃口较短（指同等内切圆直径），刀尖强度较高，主要用于75°、45°车刀，在内孔刀中用于加工通孔。 T形：三个刃口，刃口较长，刀尖强度低，在普通车床上使用时常采用带副偏角的刀片以提高刀尖强度。主要用于90°车刀。在内孔车刀中主要用于加工盲孔、台阶孔。 C形：有两种刀尖角。100°刀尖角的两个刀尖强度高，一般做成 75°车刀，用来粗车外圆、端面，80°刀尖角的两个刃口强度较高，用它不用换刀即可加工端面或圆柱面，在内孔车刀中一般用于加工台阶孔。 R形：圆形刃口，用于特殊圆弧面的加工，刀片利用率高，但径向力大。 W形：三个刃口且较短，刀尖角80°刀尖强度较高，主要用在普通车床上加工圆柱面和台阶面。 D形：两个刃口且较长，刀尖角55°刀尖强度较低，主要用于仿形加工，当做成93°车刀时切入角（图1）不得大于27°～30°；做成62.5°车刀时，切入角不得大于57°～60°，在加工内孔时可用于台阶孔及较浅的清根。
图1 V形：两个刃口并且长，刀尖角35°刀尖强度低，用于仿形加工。做成93°车刀时切入角不大于50°；做成72.5°车刀时切入角不大于70°；做成107.5°车刀时切入角不大于35°。 2. 切断、切槽刀片： 1) 切断刀片： 在数控车床上一般使用直接压制出断屑槽形的切断刀片（图3），它能使切屑横向产生收缩变形，切削轻快，断屑可靠，另外它的侧偏角和侧后角都很大，切削热产生的少，使用寿命长，只是价格高一些。 2) 切槽刀片：一般切深槽用切断刀片，切浅槽用成型刀片，如以下几种：立装切槽刀片（图4）、平装切槽刀片（图5）、条状切槽刀片（图6）、清台阶圆弧根槽刀片（图7），这些刀片切出的槽宽精度较高。 图4 图5
刀具的选择
刀具的选择,如何选择刀具 1.豆丁网址：刀具的选择原则 2.（1）尽可能选择大的刀杆横截面尺寸，较短的长度尺寸进步刀具的强度和刚度，减小刀具振动； 3.（2）选择较大主偏角（大于75°，接近90°）；粗加工时选用负刃倾角刀具，精加工时选用正刃倾角刀具； 4.（3）精加工时选用无涂层刀片及小的刀尖圆弧半径； 5.（4）尽可能选择标准化、系统化刀具； 6.（5）选择正确的、快速装夹的刀杆刀柄。 7. 2.选择车削刀具的考虑要点 8.数控车床一般使用标准的机夹可转位刀具。机夹可转位刀具的刀片和刀体都有标准，刀片材料采用硬质合金、涂层硬 质合金等。 9.数控车床机夹可转位刀具类型有外圆刀、端面车刀、外螺纹刀、切断刀具、内圆刀具、内螺纹刀具、孔加工刀具（包 括中心孔钻头、镗刀、丝锥等）。 10. 11.首先根据加工内容确定刀具类型，根据工件轮廓外形和走刀方向来选择刀片外形(如图所示)。主要考虑主偏角，副偏 角(刀尖角)和刀尖半径值。 12. 13. 14.可转位刀片的选择： 15.(1)刀片材料选择：高速钢、硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷、立方碳化硼或金刚石。 16.(2)刀片尺寸选择：有效切削刃长度、主偏角等。 17.(3)刀片外形选择：依据表面外形、切削方式、刀具寿命等。 18.(4)刀片的刀尖半径选择 19.1)粗加工、工件直径大、要求刀刃强度高、机床刚度大时选大刀尖半径值。 20.2)精加工、切深小、细长轴加工、机床刚度小选小刀尖半径值。 21.3.选择铣削刀具的考虑要点 22.在数控铣床上使用的刀具主要立铣刀、面铣刀、球头刀、环形刀、鼓形刀和锥形刀等。如图所示。常用到面铣刀、立 铣刀、球头铣刀和环形铣刀。除此以外还有各种孔加工刀具，如钻头（锪钻、铰刀、丝锥等）镗刀等。 23.面铣刀（也叫端铣刀）如图所示，面铣刀的圆周表面和端面上都有切削刃。面铣刀多制成套式镶齿结构和刀片机夹可 转位结构，刀齿材料为高速钢或硬质合金，刀体为40Cr。
机械制造工程之切削过程和控制复习题
机械制造工程之切削过程及其控制复习题-----------------------作者：
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机械制造工程学复习题 第二章切削过程及其控制 2-1 什么是切削用两三要素？在外圆车削中，它们与切削层参数有什么关系？ 2-2 确定外圆车刀切削部分几何形状最少需要几个基本角度？试画图标出这些基本角度。 2-3 试述刀具标注角度和工作角度的区别。为什么车刀作横向切削时，进给量取值不能过大？ 2-4 刀具切削部分的材料必须具备哪些基本性能？ 2-5 常用的硬质合金有哪几类？如何选用？ 2-6 怎样划分切削变形区？第一变形区有哪些变形特点？ 2-7 什么是积削瘤？它对加工过程有什么影响？如何控制积削瘤的产生？ 2-8 试述影响切削变形的主要因素及影响规律。
2-9 常用的切屑形态有哪几种？它们一般都在什么情况下生成？怎 样对切屑形态进行控制？ 2-10 切削力为什么要分解为三个分力？各分力的大小对加工过程有 什么影响？ 2-11 在CA6140型车床上车削外圆，已知：工件材料为灰铸铁， 其牌号为HT200;刀具材料为硬质合金，其牌号为YG6；刀具几何参数为：0010=γ，οοοο10,10,45,8''00-=====s r r k k λαα（s λ对三向切削分力的修正系数分别为75.0,5.1,0.1===f s p S C s F F F k k k λλλ），mm r 5.0=ε；切削用量为： min /80,/4.0,3m v r mm f mm c p ===α。试求切削力F c 、F f 、F p 及切削功率。 2-12 影响切削力的主要因素有哪些？试论述其影响规律。 2-13 影响切削温度的主要因素有哪些？试论述其影响规律。 2-14 试分析刀具磨损四种磨损机制的本质与特征，它们各在什么条 件下产生？ 2-15 什么是刀具的磨钝标准？制定刀具磨钝标准要考虑哪些因素？ 2-16 什么是刀具寿命和刀具总寿命？试分析切削用量三要素对刀具 寿命的影响规律。 2-17 什么是最高生产率刀具寿命和最小成本刀具寿命？怎样合理选 择刀具寿命？ 2-18 试述刀具破损的形式及防止破损的措施。 2-19 试述前角的功用及选择原则。
硬质合金可转位刀片技术要求
硬质合金可转位刀片技术要求 １带圆孔的、无孔和沉孔硬质合金可转位刀片的技术要求 ⑴、刀片后面平直度，向内凹不大于0.05mm，向外凸不大于0.03mm。 ⑵、刀片基面平直度，带圆孔的和无孔刀片只允许向内凹，其值不大于0.05mm；沉孔刀片只允许向内凹，其值不大于0.03mm。 ⑶、刀片表面不得有对使用有害的缺陷，刃口部分不得有掉边掉角；非工作部位掉边掉角不大于0.3mm。 ⑷、刀片的主要性能及组织结构应符合YB849-75《硬质合金牌号》或相关标准的规定。 ⑸、刀片断面组织应均匀一致，不得有对使用有害的缺陷。 ⑹、凡新开发的或引进的新材料应高于YB849-75标准，符合企业推荐值。 ２硬质合金可转位铣刀片的技术要求⑴、可转位铣刀片表面粗糙度应符合下表要求：
⑵、铣刀片常用精度等级A 、C 、E 、K 的d 、m 和s 的允差，见下表。 d d 的允许偏差 m 的允许偏差 s 的允 许偏差 偏差等级 偏差等级 偏差等 级 A 、C 、E K A C 、K E A 、C 、E 、 K 6.35 ±0.025 ±0.05 ±0.005 ±0.013 ±0.025 ±0.025 9.525 ±0.05 12.70 ±0.08 15.875 ±0.10 19.05 ±0.10 允许偏差等级 前面及后面（Ra) 修光刃后面（Ra ） A 0.4 0.4 C 0.8 0.8 K 1.6 0.8 E 1.6 0.8
⑶、刀片基面平直度，只允许向内凹，A级不大于0.005mm；C级不大于0.01mm；K级和E级不大于0.02mm。 ⑷、刀片表面不得有对使用有害的缺陷，刃口部分不得有掉边掉角；非工作部位掉边掉角不大于0.3mm。 ⑸、刀片的主要性能及组织结构应符合YB849-75《硬质合金牌号》或相关标准的规定。 ⑹、刀片断面组织应均匀一致，不得有对使用有害的缺陷。 ３硬质合金可转位刀片其他共性技术要术 ⑴、凡进行表面化学涂层（ＣＶＤ）的刀片，包括车刀片、铣刀片或其他硬质合金刀片，涂层前刀片刃口皆须进行倒圆处理，刃口圆弧半径γε≤5μｍ。 ⑵、可转位刀片未标注后角允差的，皆为允许偏差为±1°；此外，刀尖圆弧半径γε≤1.0mm，允许偏差为±0.1mm， γεr>1.0~2.0mm，允许偏差为±0.15mm。 ⑶、可转位刀片产品，在每个刀片上应刻、蚀有可识别特征的标志，特征如：材料类别或涂层代码等。
硬质合金可转位刀片编号
硬质合金可转位刀片编号我国的硬质合金可转位刀片的形状、尺寸、精度、结构特点由GB 2076——1987规定。该标准与ISO国际标准基本相同。标准规定用10个号位的内容来表示主要参数的特征。其中前7个号位必须使用，后3个号位在必要时才使用。对于车刀刀片，第10号位属于标准要求标注的部分。不论有无第8、9两个号位，第10号位都必须用短横线“——”与前面号位隔开，并且其字母不得使用第8、9两个号位已经使用过的（E、F、T、S、R、L、N）字母。第8、9两个号位如只使用其中一位，则写在第8号位上，中间不需空格。各号位的含义见表。 可转位刀片10个号位的内容
1.刀片形状 2.刀片主切削刃法向后角
O：其他的后角 注：刀片的后角不一样，即所配的刀杆也不一样。有后角的刀片即刀片的上表面跟下表面不一样大。 3. 刀片尺寸精度（公差）
注：表中s 为刀片厚度，d 为刀片内切圆直径，m 为刀片尺寸参数 4.刀片固定方式及有无断屑槽型 X ：需要图形或文字准确描述 5.刀片主切削刃长度 (1) 取理论长度的整数部分表示。 (2) 如舍去小数部分后，则必须在数字前面加工个“ 0”，例如切削刃长度为9.525mm ，表示法为09， 6.刀片厚度——主切削刃到刀片定位底面的距离 7.刀尖圆角半径或刀尖转角半径 为数字时，表示可转位刀片刀尖圆弧半径?
注：1、圆形刀片圆弧半径为00，即可省略不写。? 2、车刀片，刀尖转角为圆角，则用两位阿拉伯数字表示刀尖圆角半径，且用放大?10?倍的数字表示刀尖的大小。? 为字母时，分别表示可转位刀片主偏角及修光刃后角? 若刀片为铣刀片，刀尖转角具有修光刃，则用两个英文字母分别表示?主偏角?Kr?大小和修光刃法向后角?αn?的大小 Mo 圆形刀片(R) 8.切削刃形状 （1）表示刀片切削刃形状，刀片的槽形每个品牌都不一样，它主要决定
机械制造工程之切削过程及其控制复习题
机械制造工程学复习题 第二章切削过程及其控制 2-1 什么是切削用两三要素？在外圆车削中，它们与切削层参数有什么关系？ 2-2 确定外圆车刀切削部分几何形状最少需要几个基本角度？试画图标出这些基本角度。 2-3 试述刀具标注角度和工作角度的区别。为什么车刀作横向切削时，进给量取值不能过大？ 2-4 刀具切削部分的材料必须具备哪些基本性能？ 2-5 常用的硬质合金有哪几类？如何选用？ 2-6 怎样划分切削变形区？第一变形区有哪些变形特点？ 2-7 什么是积削瘤？它对加工过程有什么影响？如何控制积削瘤的产生？ 2-8 试述影响切削变形的主要因素及影响规律。
2-9 常用的切屑形态有哪几种？它们一般都在什么情况下生成？怎 样对切屑形态进行控制？ 2-10 切削力为什么要分解为三个分力？各分力的大小对加工过程有 什么影响？ 2-11 在CA6140型车床上车削外圆，已知：工件材料为灰铸铁，其牌 号为HT200。刀具材料为硬质合金，其牌号为YG6；刀具几何参数为：0010=γ，οοοο10,10,45,8''00-=====s r r k k λαα（s λ对三向切 削分力的修正系数分别为75.0,5.1,0.1===f s p S C s F F F k k k λλλ），mm r 5.0=ε；切削用量为：min /80,/4.0,3m v r mm f mm c p ===α。试求切削力F c 、F f 、F p 及切削功率。 2-12 影响切削力的主要因素有哪些？试论述其影响规律。 2-13 影响切削温度的主要因素有哪些？试论述其影响规律。 2-14 试分析刀具磨损四种磨损机制的本质与特征，它们各在什么条 件下产生？ 2-15 什么是刀具的磨钝规范？制定刀具磨钝规范要考虑哪些因素？ 2-16 什么是刀具寿命和刀具总寿命？试分析切削用量三要素对刀具 寿命的影响规律。 2-17 什么是最高生产率刀具寿命和最小成本刀具寿命？怎样合理选 择刀具寿命？ 2-18 试述刀具破损的形式及防止破损的措施。 2-19 试述前角的功用及选择原则。 2-20试述后角的功用及选择原则。
刀片的选择
1．影响数控刀具选择的因素 在选择刀具的类型和规格时，主要考虑以下因素的影响： （1）生产性质 在这里生产性质指的是零件的批量大小，主要从加工成本上考虑对刀具选择的影响。 例如在大量生产时采用特殊刀具，可能是合算的，而在单件或小批量生产时，选择标准刀具更适合一些。 （2）机床类型 完成该工序所用的数控机床对选择的刀具类型（钻、车刀或铣刀）的影响。在能够保证工件系统和刀具系统刚性好的条件下，允许采用高生产率的刀具，例如高速切削车刀和大进给量车刀。 （3）数控加工方案 不同的数控加工方案可以采用不同类型的刀具。例如孔的加工可以用钻及扩孔钻，也可用钻和镗刀来进行加工。 （4）工件的尺寸及外形 工件的尺寸及外形也影响刀具类型和规格的选择，例如特型表面要采用特殊的刀具来加工。 （5）加工表面粗糙度 加工表面粗糙度影响刀具的结构形状和切削用量，例如毛坯粗铣加工时，可采用粗齿铣刀，精铣时最好用细齿铣刀。 （6）加工精度 加工精度影响精加工刀具的类型和结构形状，例如孔的最后加工依据孔的精度可用钻、扩孔钻、铰刀或镗刀来加工。 （7）工件材料 工件材料将决定刀具材料和切削部分几何参数的选择，刀具材料与工件的加工精度、材料硬度等有关。 2．数控刀具的性能要求 由于数控机床具有加工精度高、加工效率高、加工工序集中和零件装夹次数少的特点，对所使用的数控刀具提出了更高的要求。从刀具性能上讲，数控刀具应高于普通机床所使用的刀具。 选择数控刀具时，首先要应优先选用标准刀具，必要时才可选用各种高效率的复合刀具及特殊的专用刀具。在选择标准数控刀具时，应结合实际情况，尽可能选用各种先进刀具，如可转位刀具、整体硬质合金刀具、陶瓷刀具等。 在选择数控机床加工刀具时，还应考虑以下几方面的问题： （1）数控刀具的类型、规格和精度等级应能够满足加工要求，刀具材料应与工件材料相适应。 （2）切削性能好。为适应刀具在粗加工或对难加工材料的工件加工时能采用大的背吃刀量和高进给量，刀具应具有能够承受高速切削和强力切削的性能。同时，同一批刀具在切
可转位车刀的选择及设计
可转位车刀的选择及设计 1. 在工程应用中的优点与缺点 可转位车刀就是机夹式刀具，有刀片，刀排锁紧装置组成，车削时遇刀具磨损了，只要松开锁紧转一个角度紧固就能继续使用了，比焊接式普通刀具方便，可转位车刀：价格较高，形状是标准的，如果工件有临时变化那又要重新买了，因为这不能重磨。由于不需要磨刀所以工人上手比较快，适合于大批量高精度的数控加工。 避免了硬质合金钎焊时容易产生裂纹的缺陷；可转位刀片适合用气相沉积法在硬质合 金刀片表面沉积薄层更硬的材料（碳化钛氮化钛和氧化铝）,以提高切削性能；换刀时间较短;由于可转位刀片是标准化和集中生产的，刀片几何参数一致性强，切屑控制稳定。因此 可转位刀具得到广泛应用，如各种车刀、镗刀、铳刀、外表面拉刀、大直径深孔钻和套料钻等 2. 主要应用领域 可转位式刀具取代了焊接刀具，并且，应用，显示了它的优越性。但是,推广速度仍然比较缓慢。当然，原因是多方面的，其中，刀杆结构与刀片的精化（重磨）问题，在部份企业不易解决，是影响推广的因素之一。 3. 刀片材料，选型中注意的几类问题 多数可转位刀具的刀片采用硬质合金，也有采用陶瓷、多晶立方氮化硼或多晶金刚石车外圆的刀片：选用原则主要是根据加工工艺的具体情况决定。一般要选通用性较高 的及在同一刀片上切削刃数较多刀片。粗车时选较大尺寸，精、半精车时选较小尺寸。S 形：四个刃口，刃口较短（指同等内切圆直径），刀尖强度较高，主要用于75°、45°车刀，在内孔刀中用于加工通孔。T形:三个刃口，刃口较长，刀尖强度低，在普通车床上使用时 常采用带副偏角的刀片以提高刀尖强度。主要用于90°车刀。在内孔车刀中主要用于加工 盲孔、台阶孔。 C形:有两种刀尖角。100°刀尖角的两个刀尖强度高，一般做成75°车刀，用来粗车 外圆、端面，80°刀尖角的两个刃口强度较高，用它不用换刀即可加工端面或圆柱面，在内孔车刀中一般用于加工台阶孔。R形：圆形刃口，用于特殊圆弧面的加工，刀片利用率高， 但径向力大。W形:三个刃口且较短，刀尖角80°刀尖强度较高，主要用在普通车床上加 工圆柱面和台阶面。
金属切削过程
车床的规格一般都用字母和数字，按一定规律组合进行编号，以表示车床的类型和主要规格。 比如车床型号C6132的含义如下：C——车床类；6——普通车床组；1——普通车床型；32——最大加工直径为320mm。 老型号C616的含义如下：C——车床；6——普通车床；16——主轴中心到床面距离的1/10，即中心高为160mm。 金属切削过程 金属切削过程是指在刀具和切削力的作用下形成切屑的过程，在这一过程中，始终存在着刀具切削工件和工件材料抵抗切削的矛盾，产生许多物理现象，如切削力、切削热、积屑瘤、刀具磨损和加工硬化等。 一.切削过程及切屑种类 1.切屑形成过程： a. 对塑性金属进行切削时，切屑的形成过程就是切削层金属的变形过程。 当工件受到刀具的挤压以后，切削层金属在始滑移面OA以左发生弹性变形。在OA面上，应力达到材料的屈服强度，则发生塑性变形，产生滑移现象。 随着刀具的连续移动，原来处于始滑移面上的金属不断向刀具靠拢，应力和变形也逐渐加大。在终滑移面上，应力和变形达到最大值。越过该面，切削层金属将脱离工件基体，沿着前刀面流出而形成切屑。 b.三个变形区： (1)第一变形区I：从OA线到OE线内的区域，伴随沿滑移线的剪切变形以及随之产生的加工硬化。 (2)第二变形区II：切屑与前刀面磨擦的区域，切削底层靠近前刀面处纤维化，流动速度减缓，切削弯曲，切削与刀具接触温度升高。 (3)第三变形区III：工件已加工表面与后刀面接触的区域，存在纤维化与加工硬化，变形较密集。 2.切屑的类型及切屑控制(图a～c为切削塑性材料，图d为切削脆性材料) a.切屑的类型:
b.切屑控制： “不可接受”的切屑：切削条件恶劣导致。影响主要有拉伤工件的已加工表面；划伤机床；造成刀具的早期破损；影响操作者安全。 切屑控制：在切削加工中采取适当的措施来控制切屑的卷曲、流出与折断，使形成“可接受”的良好屑形。 “可接受”的切屑标准：不妨碍正常的加工；不影响操作者的安全；易于清理、存放和搬运。 切削控制的措施：在前刀面上磨制出断屑槽或使用压块式断屑器。 断屑槽的基本形式： L：切屑在前刀面上的接触长度 R：卷屑槽半径 二.积屑瘤 在切削速度不高而又能形成连续切屑的情况下，加工一般钢料或其它塑性材料时，常常在前刀面处粘着一块剖面有时呈三角状的硬块。它的硬度很高，通常是工件材料的2—3倍，在处于比较稳定的状态时，能够代替刀刃进行切削。这块冷焊在前刀面上的金属称为积屑瘤或刀瘤。 1.积屑瘤的形成过程 1)切屑对前刀面接触处的摩擦，使前刀面十分洁净。 2)当两者的接触面达到一定温度同时压力又较高时，会产生粘结现象，即一般所谓的“冷焊”。切屑从粘在刀面的底层上流过，形成“内摩擦”。 3)如果温度与压力适当，底层上面的金属因内摩擦而变形，也会发生加工硬化，而被阻滞在底层，粘成一体。 4)这样粘结层就逐步长大，直到该处的温度与压力不足以造成粘附为止。 2.切屑瘤对切削过程的影响 1)实际前角增大
可转位刀片型号与ISO表示规则
可转位刀片型号与ISO表示规则 来源:数控机床网 作者:数控车床 栏目:行业动态 式中1表示为刀片形状的代码（图1），如代码C表示刀尖角为80°； 图1 刀片形状代码 式中2表示为主切削刃后角的代码（图2），如代码N表示后角为0°； 图2 主切削刃后角代码 式中3表示为刀片尺寸公差的代码（表1），如代码M表示刀片厚度公差为±0.130； 表1 刀片尺寸公差代码表 级别符号 公差mm 公差inches m s d m s d A ±0.005 ±0.025 ±0.025 ±0.0002 ±0 .001 ±0.0010 F ±0.005 ±0.025 ±0.013 ±0.0002 ±0.001 ±0.0005 C ±0.013 ±0.025 ±0.025 ±0.0005 ±0.001 ±0.0010 H ±0.013 ±0.025 ±0.013 ±0.0005 ±0.001 ±0.0005 E ±0.025 ±0.025 ±0.025 ±0.0010 ±0.001 ±0.0010 G ±0.025 ±0.013 ±0.025 ±0.0010 ±0.005 ±0.0010 J ±0.005 ±0.025 ±0.05 ±0.13 ±0.0002 ±0.001 ±0.002 ±0.005 K ±0.013 ±0.025 ±0.05 ±0.13 ±0.0005 ±0.001 ±0.002 ±0.005 L ±0.025 ±0.025 ±0.05 ±0.13 ±0.0010 ±0.001 ±0.002 ±0.005 M ±0.08 ±0.18 ±0.013 ±0.05 ±0.13 ±0.003 ±0.007 ±0.005 ±0.002 ±0.005 N ±0.08 ±0.18 ±0.025 ±0.05 ±0.13 ±0.003 ±0.007 ±0.001 ±0.002 ±0.005 U ±0.013 ±0.38 ±0.013 ±0.08 ±0.25 ±0.005 ±0.015 ±0.005 ±0.003 ±0.010 注：表中s为刀片厚度，d为刀片内切圆直径，m为刀片尺寸参数（图3）。 图3 刀片尺寸参数 式中4表示为刀片断屑及夹固形式的代码（图4），如代码G表示双面断屑槽，夹固形式为通孔； 图4 刀片断屑及夹固形式代码 式中5表示为切削刃长度表示方法(图5)，如代码12表示切削刃长度为12mm； 图5 切削刃长度表示方法 式中6表示为刀片厚度的代码（图6），如代码04表示刀片厚度为4.76mm； 图6 刀片厚度代码 式中7表示为修光刃的代码（图7），如代码08表示刀尖圆弧半径为0.8mm； 图7 修光刃代码 式中8表示为表示特殊需要的代码； 式中9表示为进给方向的代码，如代码R表示右进刀，代码L表示左进刀，代码N表示中间进刀； 式中10表示为断屑槽型的代码（表2）。 表2 刀片断屑槽选用推荐表 断屑 槽型 工 件 材 料 长屑材料 不锈钢 短屑材料 耐热材料 软材料 ABCDE ABCDE B CDE ABCD ABCD PF PMF PM PMR PR 543-- 353-- -253- -144- -1455 543-- 353-- 1552- -134- -1343 21-- 2 1-- 22-- 4554 1122 43-- 54-- 255 网页查看：可转位刀片型号与ISO表示规则 发表评论 相关资讯： 转位 1 可转位球头立铣刀周刃与端刃的搭接方法 2 可转位车刀几何角度的设计、加工及检测 3 电机转子槽口加工专用盘形可转位铣刀的设计 4 自主研发多复磨式可转位刀具简介 5 重型可转位数控刀具的研制与应用 刀片 1 三维复杂槽型铣刀片铣削温度试验研究 2 硬质合金刀片断续切削时的破损分析 3 难加工材料切削刀片的正确选用 4 一种陶瓷刀片数控砂带磨床设计方案 5 IBM携手中铁信成立亚太地区首家“IBM刀片和存储解决方案中心” 型号
金属切削过程分析与控制
金属切削过程分析与控制 1切屑的形成 1、切屑的类型及其分类 由于工件材料不同，切削过程中的变形程度也就不同，因而产生的切屑种类也就多种多样，如下图示。图中从左至右前三者为切削塑性材料的切屑，最后一种为切削脆性材料的切屑。切屑的类型是由应力-应变特性和塑性变形程度决定的。 （1）带状切屑 它的内表面光滑，外表面毛茸。加工塑性金属材料（如碳素钢、合金钢、铜和铝合金），当切削厚度较小、切削速度较高、刀具前角较大时，一般常得到这类切屑。它的切削过程平衡，切削力波动较小，已加工表面粗糙度较小。（2）挤裂切屑 这类切屑与带状切屑不同之处在外表面呈锯齿形，内表面有时有裂纹。这种切屑大多在切削黄铜或切削速度较低、切削厚度较大、刀具前角较小时产生。（3）单元切屑 如果在挤裂切屑的剪切面上，裂纹扩展到整个面上，则整个单元被切离，成
为梯形的单元切屑，如图c所示。切削铅或用很低的速度切削钢时可得到这类切屑。 以上三种切屑只有在加工塑性材料时才可能得到。其中，带状切屑的切削过程最平稳，单元切屑的切削力波动最大。在生产中最常见的是带状切屑，有时得到挤裂切屑，单元切屑则很少见。 假如改变挤裂切屑的条件，如进一步减小刀具前角，减低切削速度，或加大切削厚度，就可以得到单元切屑。反之，则可以得到带状切屑。 这说明切屑的形态是可以随切削条件而转化的。掌握了它的变化规律，就可以控制切屑的变形、形态和尺寸，以达到卷屑和断屑的目的。 如果在挤裂切屑的剪切面上，裂纹扩展到整个面上，则整个单元被切离，成为梯形的单元切屑，如图c所示。切削铅或用很低的速度切削钢时可得到这类切屑。 以上三种切屑只有在加工塑性材料时才可能得到。其中，带状切屑的切削过程最平稳，单元切屑的切削力波动最大。在生产中最常见的是带状切屑，有时得到挤裂切屑，单元切屑则很少见。 假如改变挤裂切屑的条件，如进一步减小刀具前角，减低切削速度，或加大切削厚度，就可以得到单元切屑。反之，则可以得到带状切屑。 这说明切屑的形态是可以随切削条件而转化的。掌握了它的变化规律，就可以控制切屑的变形、形态和尺寸，以达到卷屑和断屑的目的。 （4）崩碎切屑 这是属于脆性材料（如铸铁、黄铜等）的切屑。这种切屑的形状是不规则的，加工表面是凸凹不平的。
金属切削过程的基本规律及其应用
第二章金属切削过程的基本规律及其应用 本章主要介绍以下容： 1、金属切削过程基本规律 2、金属切削过程基本规律的应用 课时分配：1，三个学时，2，三个学时 重点：金属切削过程的基本概念 难点：金属切削过程基本规律的应用 金属切削过程是机械制造过程的一个重要组成部分。金属切削过程是指将工件上多余的金属层，通过切削加工被刀具切除而形成切屑并获得几何形状、尺寸精度和表面粗糙度都符合要求的零件的过程。在这一过程中，始终存在着刀具切削工件和工件材料抵抗切削的矛盾，从而产生一系列现象，如切削变形、切削力、切削热与切削温度以及有关刀具的磨损与刀具寿命、卷屑与断屑等。对这些现象进行研究，揭示其在的机理，探索和掌握金属切削过程的基本规律，从而主动地加以有效的控制，对保证加工精度和表面质量，提高切削效率，降低生产成本和劳动强度具有十分重大的意义。总之，金属切削过程的优劣，直接影响机械加工的质量、生产率与生产成本。因此，必须进行深入的研究。 2.1 金属切削层的变形 一、切屑形成过程及变形区的划分 (见P19) 1、切削变形金属的切削过程与金属的挤压过程很相似。金属材料受到刀具的作用以后，开始产生弹性变形；虽着刀具继续切入，金属部的应力、应变继续加大，当达到材料的屈服点时，开始产生塑性变形，并使金属晶格产生滑移；刀具再继续前进，应力进而达到材料的断裂强度，便会产生挤裂。 2、变形区的划分大量的实验和理论分析证明，塑性金属切削过程中切屑的形成过程就是切削层金属的变形过程。切削层的金属变形大致划分为三个变形区：第一变形区（剪切滑移）、第二变形区（纤维化）、第三变形区（纤维化与加工硬化）。 3、切屑的形成及变形特点(见P20) 1）第一变形区（近切削刃处切削层产生的塑性变形区）金属的剪切滑移变形 切削层受刀具的作用，经过第一变形区的塑性变形后形成切屑。切削层受刀具前刀面与切削刃的挤压作用，使近切削刃处的金属先产生弹性变形，继而塑性变形，并同时使金属晶格产生滑移。 在下图中，切削层上各点移动至AC线均开始滑移、离开AE线终止滑移，在沿切削宽度围，称AC是始滑移面，AE是终滑移面。AC、AE之间为第—变形区。由于切屑形成时应变
机夹可转位车刀基本知识
一、车刀的结构 机夹可转位车刀是将可转位硬质合金刀片用机械的方法夹持在刀杆上形成的车刀，一般由刀片、刀垫、夹紧元件锪刀体组成(见图1)。 图1 机夹可转位车刀组成 根据夹紧结构的不同可分为以下几种形式。 ·偏心式(见图2) 偏心式夹紧结构利用螺钉上端的一个偏心心轴将刀片夹紧在刀杆上，该结构依靠偏心夹紧，螺钉自锁，结构简单，操作方便，但不能双边定位。当偏心量过小时，要求刀片制造的精度高，若偏心量过大时，在切削力冲击作用下刀片易松动，因此偏心式夹紧结构适于连续平稳切削的场合。 图2 偏心式夹紧结构组成 ·杠杆式(见图3) 杠杆式夹紧结构应用杠杆原理对刀片进行夹紧。当旋动螺钉时，通过杠杆产生夹紧力，从而将刀片定位在刀槽侧面上，旋出螺钉时，刀片松开，半圆筒形弹簧片可保持刀垫位置不动。该结构特点是定位精度高、夹固牢靠、受力合理、适用方便，但工艺性较差。
图3 杠杆式夹紧结构组成 ·楔块式(见图4) 刀片内孔定位在刀片槽的销轴上，带有斜面的压块由压紧螺钉下压时，楔块一面靠紧刀杆上的凸台，另一面将刀片推往刀片中间孔的圆柱销上压紧刀片。该结构的特点是操作简单方便，但定位精度较低，且夹紧力与切削力相反。 图4 楔块式夹紧结构 不论采用何种夹紧方式，刀片在夹紧时必须满足以下条件：①刀片装夹定位要符合切削力的定位夹紧原理，即切削力的合力必须作用在刀片支承面周界内。 ②刀片周边尺寸定位需满足三点定位原理。③切削力与装夹力的合力在定位基面(刀片与刀体)上所产生的摩擦力必须大于切削振动等引起的使刀片脱离定位基面的交变力。夹紧力的作用原理如表1所示。 表1 可转位车刀片的形状有三角形、正方形、棱形、五边形、六边形和圆形等，是由硬质合金厂压模成形，使刀片具有供切削时选用的几何参数(不需刃磨);同时，刀片具有3个以上供转位用的切削刃，当一个切削刃磨损后，松开夹紧机构，将刀片转位到另一切削刃，即可进行切削，当所有切削刃都磨损后再取下，换上新的同类型的刀片。 可转位车刀片按照用途可分为外圆、端面半精车刀片，外圆精车刀片，内孔精车刀片，切断刀片和内外螺纹车刀片。此外，刀片又分为带孔无后角和不带孔
可转位刀具刀片型号与标准
可转位刀具刀片型号与标准 作者：admin 发表时间：2010-11-10 12:00:15 点击：713 一、可转位刀具刀片型号编制标准 1．可转位车刀型号表示规则 GB／T5343.1，它等效采用ISO5680－1989。它适用于可转位外圆车刀、端面车刀、防形车刀及拼装复合刀具的模块刀头的型号编制。其型号也是由按规定顺序排列的一组字母和数字代号所组成。 2．可转位带孔铣刀型号表示规则 它是在ISO7406－1986的基础上制订的。它适用于可转位面铣刀、三面刃（槽）铣刀、套式立铣刀及圆柱形铣刀型号的编制。其型号由11个号位组成（面铣刀只有10个号位，没有第11个号位）。前1～4号位表明刀体的特征。波折号后边的号位表示刀片装夹方式和刀片特征。 3．可转位带柄铣刀型号表示规则 它是在国际标准ISO7848－1986的基础上制订的。它的型号也由11个号位组成。其中有5个号位表示刀体的特征，两个号位表示柄部的特征，另外4个号位则表示刀片的装夹方法及其切削刃长度的特征。 4．可转位刀片型号表示规则 GB2076-87，等效ISO1832-85，国内外硬质合金厂生产的切削用可转位刀片（包括车刀片和铣刀片）的型号都符合这个标准。它是由给定意义的字母和数字代号，按一定顺序排列的十个号位组成。其中第8和第9个号位分别表示切削刃截面形状和刀片切削方向，只有在需要的情况下才予标出。 二、可转位刀片标准 1．GB2079－87（代替GB2079－80）无孔的硬质合金可转位刀片：此标准等采用国际标准ISO0883－1995。标准中规定了TNUN、TNGN、TPUN、TPGN、SNUN、SNGN、SPUN、SPGN、TPUR、TPMR、SPUR、SPMR共12种类型刀片的系列尺寸。 2．GB2077－87（代替GB2077－80）硬质合金可转位刀片圆角半径：此标准等效采用国际标准ISO3286－1976。标准规定刀尖圆角半径rε的尺寸系列为0.2、0.4、0.8、1.6、2.0、2.4、3.2mm。 3．GB2078－78（代替GB2078－80）带圆孔的硬质合金可转位刀片：此标准等效采用国际标准ISO3364－1985。标准中规定了TNUM、TNMM、TNUG、TNMG、TNUA、TNMA、ENUM、FNMM、WNUM、SNUM、SNMM、SNUG、SNMG、SNUA、SNMA、CNUM、CNMM、CNUG、CNMG、CNUA、CNMA、DNUM、DNMM、DNUG、DNMG、DNUA、DNMA、VNUM、VNMM、VNUG、VNMG、VNUA、VNMA、RNUM、RNMM共36种类型的带圆孔硬质合金刀片尺寸系列。 4．GB2081－87（代替GB2081－80）硬质合金可转位铣刀片：此标准等效采用国际标准ISO3365－1985。此标准规定了SNAN、SNCN、SNKN、SPAN、SPCN、SPKN、SECN、TPAN、TPCN、TPKN、TECN、FPCN、LPEX共13种类型的可转位铣刀片系列尺寸。 5．GB2080－87（代替GB2080－80）沉孔硬质合金可转位刀片：此标准等效采用国际标准ISO6987／1－1993。标准中规定了TCMW、TCMT、WCMW、WCMT、SCMW、SCMT、CCMW、CCMT、DCMW、DCMT、RCMW、RCMT共12种类型的沉孔硬质合金可转位刀片系列尺寸。 三、可转位铣刀标准： 1．可转位立铣刀国家标准GB5340－85：它是参照国际标准ISO6262／1－1982和ISO6263／2－1982制订的。有削平型直柄立铣刀和莫氏锥柄立铣刀两部分。
金属切削原理与刀具习题及答案(全)
一.单选题 1.磨削时的主运动是( ) A.砂轮旋转运动 B工件旋转运动 C砂轮直线运动 D工件直线运动 2.如果外圆车削前后的工件直径分别是100CM和99CM,平均分成两次进刀切完加工余量,那么背吃刀量(切削深度)应为( ) A.10mm B.5mm C.2.5mm D.2mm 3.随着进给量增大,切削宽度会( ) A.随之增大 B.随之减小 C与其无关 D无规则变化 4.与工件已加工表面相对的刀具表面是( ) A.前面 B后面 C基面 D副后面 5.基面通过切削刃上选定点并垂直于( ) A.刀杆轴线 B工件轴线 C主运动方向 D进给运动方向 6.切削平面通过切削刃上选定点,与基面垂直,并且( ) A.与切削刃相切B与切削刃垂直C与后面相切D与前面垂直 7能够反映前刀面倾斜程度的刀具标注角度为 ( ) A主偏角B副偏角C前角D刃倾角 8能够反映切削刃相对于基面倾斜程度的刀具标注角度为 ( ) A主偏角B副偏角C前角D刃倾角 9外圆车削时,如果刀具安装得使刀尖高于工件旋转中心,则刀具的工作前角与标注前角相比会( ) A增大B减小C不变D不定 10切断刀在从工件外表向工件旋转中心逐渐切断时,其工作后角( ) A逐渐增大B逐渐减小C基本不变D变化不定 二填空题: 1工件上由切削刃形成的那部分表面,称为_______________. 2外圆磨削时,工件的旋转运动为_______________运动 3在普通车削时,切削用量有_____________________个要素 4沿_____________________方向测量的切削层横截面尺寸,称为切削宽度. 6正交平面参考系包含三个相互垂直的参考平面,它们是_________,___________和正交平面 7主偏角是指在基面投影上主刀刃与______________的夹角 8刃倾角是指主切削刃与基面之间的夹角,在___________面内测量 9在外圆车削时如果刀尖低于工件旋转中心,那么其工作前角会___________________ 10刀具的标注角度是在假定安装条件和______________条件下确定的. 三判断题:判断下面的句子正确与否,正确的在题后括号内画”√”,错误的画”×” 1在外圆车削加工时,背吃刀量等于待加工表面与已知加工表面间的距离.() 2主运动即主要由工件旋转产生的运动.( ) 3齿轮加工时的进给运动为齿轮坯的啮合转动.( ) 4主运动.进给运动和切削深度合称为切削量的三要素.( ) 5进给量越大,则切削厚度越大.( ) 6工件转速越高,则进给量越大( ) 7刀具切削部分最前面的端面称为前刀面( )