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机械制造技术基础-刀具

写了一些机械制造技术基础中,刀具学习相关的内容。

刀具标注角度参考系

对于所有标注角度参考系,首先便于测量,做出以下两个假设:1.假设运动条件是不考虑进给运动的影响,2.假设安装条件是安装车刀时刀尖与工件中心等高,并且车刀刀杆中心线与工件中心线垂直,且主切削刃上选定点与工件中心等高。

主剖面参考系

  • 基面$P_r$:通过主切削刃上选定点,并与该点切削速度方向相垂直的平面。
  • 切削平面$P_s$:通过主切削刃上选定点,与主切削刃相切并垂直于该点基面的平面。
  • 主剖面$P_o$:通过主切削刃上选定点,同时垂直于基面和切削平面的平面。

法剖面参考系

基面和切削平面的定义和主剖面参考系相同。

  • 法剖面$P_n$:通过切削刃上选定点,同时垂直于切削刃或其切线的平面。

进给剖面和切深剖面参考系

基面定义同上。

  • 进给剖面$P_f$:通过切削刃上选定点,同时垂直于刀杆中心线与基面的平面。
  • 切深剖面$P_p$:通过切削刃上选定点,同时平行于刀杆中心线并垂直于基面的平面,垂直于进给运动方向。

刀具工作角度参考系

在之前的参考系中做出了两点假设,而如果考虑进给运动和刀具实际安装情况,基面的位置选取应该垂直于合成切削运动速度方向,这时候建立的参考系称为刀具工作角度参考系。

  • 工作基面$P_{re}$:垂直于合成切削速度方向的平面。
  • 工作切削平面$P_{se}$:与切削刃相切并垂直与工作基面的平面。
  • 工作主剖面$P_{oe}$:同时垂直与工作基面和工作切削平面的平面。
  • 切削刃法剖面$P_{ne}$:与法剖面的定义相同。
  • 工作进给剖面$P_{fe}$:由主运动方向和进给运动方向组成的平面,工作进给剖面和工作基面相垂直。
  • 工作切深剖面$P_{pe}$:同时垂直于工作基面和工作进给剖面的平面。

刀具标注角度

刀具在各种参考系中测得的角度,称为标注角度。标注角度应该标注在刀具的设计图中,用于刀具制造、刃磨和测量。

主剖面参考系下的标注角度

在主剖面$P_o$内标注的角度

  • 前角$\gamma_o$:前刀面和基面之间的夹角。
  • 后角$\alpha _o$:主后刀面和切削平面的夹角。

在基面$P_r$内标注的角度

  • 主偏角$\kappa_r$:主切削刃和基面上的投影与进给运动方向的夹角。

在切削平面$P_s$内标注的角度

  • 刃倾角$\lambda_o$:主切削刃与基面之间的夹角

其他角度略

刀具材料

刀具的切削性能优劣取决于刀具切削部分的材料、几何形状以及刀具结构。刀具切削部分材料的选择对刀具寿命、加工质量、生产效率影响较大,因此对于刀具材料的选择应该合理。

作为刀具的切削部分材料,其必须具备以下基本性能:

  • 高的硬度
  • 高的耐磨性
  • 高的耐热性
  • 足够的强度和韧性
  • 良好的热物理性能和耐热热冲击性能
  • 良好的减磨性
  • 良好的工艺性和经济性

对于常见的刀具材料,有以下的性能指标:

刀具材料耐热性/(°C)硬度(HRA)切削速度大致比值
碳素工具钢200~300HRC620.32~0.40
高速钢600~70084~851.00~1.20
硬质合金K系列:800~900 P系列:900~100091~93(K系列) 90~92(P系列)3.2~8.0
氧化铝陶瓷120092.5~93.58.0~12.0
TiC基硬质合金1000~110091~93-
聚晶立方氮化硼1000~1300HV4500-
人造金刚石700~800>HV9000>25(有色金属)

需要注意的是材料的硬度越高,其韧性越差,相应的刀具耐冲击性就差,加工时要求的背吃刀量就越小。

有时候还需要考虑刀具材料和工件材料的化学性能也要相匹配。