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1、关于金属切削过程及其控制1第一页，本课件共有53页21.1.刀具材料应具备的性能刀具材料应具备的性能切削时刀具要承受：切削时刀具要承受：高温、高压、摩擦和冲击高温、高压、摩擦和冲击的作用的作用刀具材料须满足以下基本要求：刀具材料须满足以下基本要求：1 1）高的硬度高的硬度常温硬度常温硬度HRC60HRC60以上。以上。刀具硬度工件的硬度刀具硬度工件的硬度刀具硬度工件的硬度刀具硬度工件的硬度2 2）高的耐磨性）高的耐磨性 保证刀具的尺寸精度保证刀具的尺寸精度3 3）足够的强度与韧性）足够的强度与韧性能承受切削力、冲击和振动，防止刀具脆性断裂和能承受切削力、冲击和振动，防止刀具脆性断裂和崩刀。崩刀
2、。第二页，本课件共有53页4 4）高的耐热性（热稳定性）高的耐热性（热稳定性）在在在在高温高温高温高温下保持：下保持：下保持：下保持：硬度、耐磨性、强度、韧性、化学稳定性硬度、耐磨性、强度、韧性、化学稳定性。刀具材料的导热性要好，不会因受到大的热冲击，产刀具材料的导热性要好，不会因受到大的热冲击，产生刀具内部裂纹而导致刀具断裂。生刀具内部裂纹而导致刀具断裂。5 5）良好的热物理性能和耐热冲击性能）良好的热物理性能和耐热冲击性能刀具材料应具有好的锻造性能、热处理性能、焊接性刀具材料应具有好的锻造性能、热处理性能、焊接性能、磨削加工性能等。而且要追求高的性能价格比。能、磨削加工性能等。而且要追求高
3、的性能价格比。6 6）良好的工艺性和经济性）良好的工艺性和经济性第三页，本课件共有53页4刀具材料的发展与切削加工高速化的关系切削速度（m/min）2000100050020010050201018001850190019502000年代碳素工具钢合金工具钢WC系硬质合金高速钢WC-TiC系硬质合金涂层硬质合金TiAlN涂层硬质合金DLC涂层硬质合金TiC-TiN金属陶瓷聚晶立方氮化硼（PCBN）陶瓷聚晶金刚石（PCD）第四页，本课件共有53页5工具钢工具钢（包括碳素工具钢、合金工具钢和高速钢包括碳素工具钢、合金工具钢和高速钢）硬质合金、硬质合金、陶瓷、陶瓷、金刚石金刚石（天然和人造）（天然和
4、人造）立方氮化硼立方氮化硼等。等。碳碳素素工工具具钢钢和和合合金金工工具具钢钢，因因其其耐耐热热性性很很差差，目目前前仅仅用于手工工具。用于手工工具。l常用刀具材料常用刀具材料第五页，本课件共有53页62.高速钢高速钢 高速钢是一种加入了较多的钨、钼、铬、钒等高速钢是一种加入了较多的钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金工具钢。合金元素的高合金工具钢。特点特点：1 1）强度高）强度高（抗弯强度为硬质合金的（抗弯强度为硬质合金的（抗弯强度为硬质合金的（抗弯强度为硬质合金的2 2 2 23 3 3 3倍倍倍倍,陶瓷的陶瓷的陶瓷的陶瓷的5 5 5 56 6 6 6倍）倍）倍）倍）；2 2）韧性高）韧性高（
5、比硬质合金高几十倍）（比硬质合金高几十倍）（比硬质合金高几十倍）（比硬质合金高几十倍）；5 5）可加工性好，热处理变形较小。）可加工性好，热处理变形较小。3 3）具有一定的硬度）具有一定的硬度（HRC63HRC637070），），），），且有较好的耐且有较好的耐磨性磨性；4 4）且有较好的耐热性）且有较好的耐热性（500500600600600600）；第六页，本课件共有53页分类分类 常常用用于于制制造造各各种种复复杂杂刀刀具具（如如钻钻头头、丝丝锥锥、拉拉刀刀、成型刀具、齿轮刀具等）。成型刀具、齿轮刀具等）。应用：应用：按制造工艺可分为按制造工艺可分为:熔炼高速钢、粉末冶金高速熔炼高速钢、
6、粉末冶金高速钢和表面涂层高速钢。钢和表面涂层高速钢。按用途可分为：按用途可分为：通用高速钢通用高速钢和和高性能高速钢高性能高速钢。第七页，本课件共有53页l通用型高速钢通用型高速钢（含碳量（含碳量0.70.9%，6266HRC）钨系高速钢钨系高速钢 W18Cr4V 钼系高速钢钼系高速钢 W6Mo5Cr4V2 高温塑性好高温塑性好 主要用于一般材料的主要用于一般材料的常规加工常规加工，速度不高于，速度不高于50m/min.l高性能高速钢高性能高速钢高性能高速钢是指在通用型高速钢中增高性能高速钢是指在通用型高速钢中增加加碳、钒、钴或铝碳、钒、钴或铝等合金元素，使其等合金元素，使其常温硬度常温硬度可
7、达可达6770HRC，耐磨性与热稳定性耐磨性与热稳定性进一步提高。进一步提高。典型牌号有：典型牌号有：W6Mo5Cr4V2Co8、W6Mo5Cr4V2Al。主要用于主要用于加工不锈钢、高温合金、耐热钢和高强度钢加工不锈钢、高温合金、耐热钢和高强度钢等难加工材料等难加工材料，加工普通材料可达，加工普通材料可达90m/min.第八页，本课件共有53页l粉末冶金高速钢粉末冶金高速钢 适用于制造精密刀具、大尺寸适用于制造精密刀具、大尺寸(滚刀、插齿刀滚刀、插齿刀)刀具、复杂成形刀具、拉刀等。刀具、复杂成形刀具、拉刀等。（表表表表32323232）常用高速钢的力学性能）常用高速钢的力学性能）常用高速钢的
8、力学性能）常用高速钢的力学性能 牌号牌号常温硬常温硬度度/HRC/HRC抗弯强抗弯强度度/GPa/GPa冲击韧冲击韧性性/MJ/m2高温硬度高温硬度/HRC/HRC500C C600C CW18Cr4V2W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4VCo8W6Mo5Cr4V2Al636663666668676933.43.543.02.93.90.180.320.30.40.30.230.3565556-6048.547485455第九页，本课件共有53页l涂层高速钢涂层高速钢。是采用物理气相沉积是采用物理气相沉积（PVD）方法，方法，刀具表面生成刀具表面生成TiN，其厚度一般为，其厚度一般为28 m
9、。特点：特点：切削力、切削温度约下降切削力、切削温度约下降25%，切削速，切削速度、进给量和刀具寿命显著提高。度、进给量和刀具寿命显著提高。适合在适合在钻头、丝锥、成形铣刀和切齿刀具钻头、丝锥、成形铣刀和切齿刀具上应上应用。用。第十页，本课件共有53页11第十一页，本课件共有53页常用高速钢牌号及其应用范围类别类别牌牌号号主主要要用用途途普通普通高速钢高速钢W18Cr4V广广泛泛用用于于制制造造加加工工一一般般钢钢材材和和铸铸铁铁的的钻钻头头、铰铰、铣铣刀刀、拉拉刀刀、丝丝锥锥、齿齿轮轮刀刀具具等等整整体体刀刀具具。切削速度低。切削速度低。W6Mo5Cr4V2用用于于制制造造要要求求热热塑塑性
10、性好好和和受受较较大大冲冲击击载载荷荷的的刀刀具具，如如轧轧制制钻钻头头等等，用用于于加加工工奥奥氏氏体体不不锈锈钢钢、高温合金、钛合金。高温合金、钛合金。高高性性能能高高速速钢钢高矾高矾W12Cr4V4Mo用于制造形状简单，对耐磨性要求较高的刀具用于制造形状简单，对耐磨性要求较高的刀具超硬超硬W6Mo5Cr4V2Al用于制造复杂刀具和难加工材料用的刀具用于制造复杂刀具和难加工材料用的刀具W10Mo4Cr4V3Al 耐磨性好，用于制造加工高强度耐热钢的刀具耐磨性好，用于制造加工高强度耐热钢的刀具W6Mo5Cr4V5SiNbAl用用于于制制造造形形状状简简单单的的刀刀具具，如如加加工工铁铁基基高
11、高温温合合金的钻头金的钻头W2Mo9Cr4VCo8（M42）用用作作难难加加工工材材料料的的刀刀具具，因因其其磨磨削削性性好好可可作作复复杂刀具，价格昂贵杂刀具，价格昂贵第十二页，本课件共有53页133.硬质合金硬质合金是用具有是用具有高耐磨性高耐磨性和和高耐热性高耐热性的的金属碳化物粉末金属碳化物粉末(WC、TiC、TaC、NbC等等)金属粘接剂金属粘接剂 (Co、Ni等等)高压高压成形成形后后高温高温烧结烧结而成。而成。成分：成分：WCWC（T TiC、T TaCC）C Co（N Ni）特点：特点：特点：特点：l l高硬度高硬度高硬度高硬度（HRA89HRA899393相当于相当于相当于相
12、当于HRC74HRC748282）;l l高耐磨性，高耐热性（高耐磨性，高耐热性（高耐磨性，高耐热性（高耐磨性，高耐热性（85085010001000），切削），切削），切削），切削速度可达速度可达速度可达速度可达100100300m/min;l l抗弯强度低和抗弯强度低和抗弯强度低和抗弯强度低和抗抗冲击冲击冲击冲击振动性能差振动性能差，很少用于制造整很少用于制造整很少用于制造整很少用于制造整体刀具。体刀具。体刀具。体刀具。第十三页，本课件共有53页14分类分类钨钴类硬质合金钨钴类硬质合金 KK（YG）类（）类（）类（）类（WCWCCoCo）CoCo含量含量含量含量抗弯强度抗弯强度抗弯强度抗弯
13、强度、韧性、韧性、韧性、韧性、耐磨性、耐磨性、耐磨性、耐磨性。用途：用途：加工铸铁和有色金属等加工铸铁和有色金属等加工铸铁和有色金属等加工铸铁和有色金属等脆性材料脆性材料脆性材料脆性材料。特点：特点：牌号牌号：YG8YG8、YG6YG6、YG6XYG6X、YG3YG3、YG3XYG3X 强度、韧性好，耐磨性、耐热性稍差。强度、韧性好，耐磨性、耐热性稍差。强度、韧性好，耐磨性、耐热性稍差。强度、韧性好，耐磨性、耐热性稍差。第十四页，本课件共有53页牌号应用范围YG3X铸铁、有色金属及其铸铁、有色金属及其合金和合金淬火钢合金和合金淬火钢高速精加工高速精加工YG3铸铁、有色金属及其合金铸铁、有色金属
14、及其合金精加工、半精加工精加工、半精加工，不能承受冲击载荷不能承受冲击载荷YG6X普普通通铸铸铁铁、冷冷硬硬铸铸铁铁、高高温温合合金金的的连连续续切切削削时时的的精精加加工工、间间断断切切削时的削时的半精加工半精加工YG6铸铁、有色金属及其合金的铸铁、有色金属及其合金的半精加工和粗加工半精加工和粗加工YG8铸铁、有色金属及合金、非金属材料铸铁、有色金属及合金、非金属材料粗加工粗加工，也可用于，也可用于断续切削断续切削抗弯抗弯强度、强度、韧性、韧性、进给进给量量硬度、硬度、耐磨耐磨性、性、切削切削速度速度常用硬质合金的牌号及其应用范围常用硬质合金的牌号及其应用范围第十五页，本课件共有53页钨钛钴
15、类硬质合金钨钛钴类硬质合金 P P（YTYT）类（）类（）类（）类（WCWCTiCTiCCoCo）用途：用途：高速切削结构钢和合金钢等高速切削结构钢和合金钢等塑性材料塑性材料塑性材料塑性材料。牌号牌号：YT5YT5、YT14YT14、YT15YT15、YT30特点：特点：耐磨性、耐热性好，强度、韧性较差。耐磨性、耐热性好，强度、韧性较差。耐磨性、耐热性好，强度、韧性较差。耐磨性、耐热性好，强度、韧性较差。TiCTiC含量含量耐磨性耐磨性耐磨性耐磨性 抗弯强度抗弯强度抗弯强度抗弯强度 、韧性、韧性、韧性、韧性。第十六页，本课件共有53页17牌号应用范围YT30碳素钢、合金钢的碳素钢、合金钢的精加
16、工精加工YT15碳碳素素钢钢、合合金金钢钢在在连连续续切切削削时时的的粗粗加加工工、半半精精加加工工，亦亦可可用用于于断断续切削时的续切削时的精加工精加工YT14同同YT15YT5碳素钢、合金钢的碳素钢、合金钢的粗加粗加工，也可以用于工，也可以用于断续切削断续切削YW2高高温温合合金金、高高锰锰钢钢、不不锈锈钢钢等等难难加加工工材材料料及及普普通通钢钢料料、铸铸铁铁、有色金属及其合金的有色金属及其合金的半精加工和精加工半精加工和精加工YW1高高温温合合金金、高高锰锰钢钢、不不锈锈钢钢等等难难加加工工材材料料及及普普通通钢钢料料、铸铸铁铁、有色金属及其合金的有色金属及其合金的粗加工和半精加工粗加
17、工和半精加工抗弯抗弯强度、强度、韧性韧性进给进给量量硬度、硬度、耐磨耐磨性、性、切削切削速度速度抗弯抗弯强度、强度、韧性、韧性、进给进给量量硬度、硬度、耐磨性、耐磨性、切削切削速度速度常用硬质合金的牌号及其应用范围常用硬质合金的牌号及其应用范围第十七页，本课件共有53页钨钛钽（铌）类硬质合金钨钛钽（铌）类硬质合金 MM（YWYW）类（）类（）类（）类（WCWCTiCTiCTaCTaC（碳化钽）（碳化钽）（碳化钽）（碳化钽）（NbC（碳化铌）（碳化铌）（碳化铌）（碳化铌）CoCo）牌号：牌号：YW1(YW1(M10M10)、YW2(YW2(M20M20)特点：特点：强度、韧性强度、韧性强度、韧性
18、强度、韧性，耐热性，耐热性，耐磨性，耐磨性。用途用途：即可加工铸铁和有色金属，又可加工钢材及高即可加工铸铁和有色金属，又可加工钢材及高即可加工铸铁和有色金属，又可加工钢材及高即可加工铸铁和有色金属，又可加工钢材及高 温合金和不锈钢等难加工材料。温合金和不锈钢等难加工材料。用途：用途：高速精加工钢材。高速精加工钢材。镍钼钛类硬质合金镍钼钛类硬质合金YN类（类（TiCNiMo）牌号：牌号：YN05YN05、YN10YN10特点：特点：高硬度、高耐磨性、高耐热性和抗氧化性，高硬度、高耐磨性、高耐热性和抗氧化性，高硬度、高耐磨性、高耐热性和抗氧化性，高硬度、高耐磨性、高耐热性和抗氧化性，但强度和韧性降
19、低。但强度和韧性降低。第十八页，本课件共有53页19特特 点：点：外硬内韧，耐磨性、耐热性、抗氧化性和抗外硬内韧，耐磨性、耐热性、抗氧化性和抗粘结性粘结性，但锋利性、抗剥落性和抗崩刃性，但锋利性、抗剥落性和抗崩刃性，成本，成本比较高。比较高。在韧牲较好的在韧牲较好的刀具基体刀具基体上，涂覆一层耐磨性上，涂覆一层耐磨性好的好的难熔金属化合物难熔金属化合物，既能提高刀具材料的，既能提高刀具材料的耐磨耐磨性性，又不降低其韧性。，又不降低其韧性。4.涂层刀具材料涂层刀具材料涂层方法：涂层方法：化学气相沉积法（化学气相沉积法（CVD法，法，1000）和物和物理气相沉积法理气相沉积法（PVD法，法，500
20、）。常用的涂层材料有常用的涂层材料有常用的涂层材料有常用的涂层材料有：TiC、TiN、Al203及其复合材料等及其复合材料等,涂层厚度随刀具材料不同而异。涂层厚度随刀具材料不同而异。第十九页，本课件共有53页205.陶瓷刀具材料陶瓷刀具材料以氧化铝以氧化铝Al2O3或氮化硅或氮化硅Si3N4为基体再添加少量金属，在高为基体再添加少量金属，在高温下烧结而成的一种刀具材料。温下烧结而成的一种刀具材料。特点：特点：硬度高，耐磨性、耐高温性能好，硬度高，耐磨性、耐高温性能好，有良好的化学稳有良好的化学稳定性和抗氧化性，与金属的亲合力小、抗粘结和抗扩散定性和抗氧化性，与金属的亲合力小、抗粘结和抗扩散能力
21、强。能力强。用途：用途：可用于钢、铸铁类零件的高速车削、铣削加工，可用于钢、铸铁类零件的高速车削、铣削加工，并可切削难加工的高硬度材料。并可切削难加工的高硬度材料。第二十页，本课件共有53页21陶瓷刀具是以氧化铝（陶瓷刀具是以氧化铝（Al2O3）或以氮化硅（）或以氮化硅（Si3N4）为）为基体，添加少量金属在高温下烧结而成的。基体，添加少量金属在高温下烧结而成的。特点：特点：高硬度和耐磨性。高硬度和耐磨性。常温硬度达常温硬度达9195HRC，可以切削，可以切削60HRC以上的硬材料。以上的硬材料。高的耐热性。高的耐热性。高温下强度、韧性降低较少。高温下强度、韧性降低较少。高的化学稳定性。高的化
22、学稳定性。在高温下有较好的抗氧化、抗黏结在高温下有较好的抗氧化、抗黏结性能。性能。低的摩擦因数。低的摩擦因数。切屑不易粘刀，不易产生积屑瘤。切屑不易粘刀，不易产生积屑瘤。强度和韧性低。强度和韧性低。承受冲击载荷的能力较差。承受冲击载荷的能力较差。热导率低。热导率低。抗热冲击性能较差。抗热冲击性能较差。5.陶瓷刀具材料陶瓷刀具材料第二十一页，本课件共有53页22 可加工硬度高达可加工硬度高达65HRC的高硬度难加工；的高硬度难加工；可进行扒荒粗车及铣、刨等大冲击间断切削；可进行扒荒粗车及铣、刨等大冲击间断切削；刀具寿命可提高几倍至几十倍；刀具寿命可提高几倍至几十倍；切削效率提高切削效率提高310
23、倍倍，可实现以车铣代磨。，可实现以车铣代磨。与传统硬质合金相比，有下列优点：与传统硬质合金相比，有下列优点：用途：用途：适用于高速精细加工硬材料，新型的陶瓷刀具也能适用于高速精细加工硬材料，新型的陶瓷刀具也能半精、粗加工多种难加工材料。半精、粗加工多种难加工材料。第二十二页，本课件共有53页236.立方氮化硼（立方氮化硼（CBN）立方氮化硼立方氮化硼（CBN）是一种人工合成的新型刀具材是一种人工合成的新型刀具材料，它由六方氮化硼在高温、高压下加入催化剂转化料，它由六方氮化硼在高温、高压下加入催化剂转化而成。而成。特点：特点：它它有很高的硬度及耐磨性；有很高的硬度及耐磨性；可耐可耐1300150
24、0的高温，的高温，热稳定性好；热稳定性好；化学惰性大，与铁系金属在化学惰性大，与铁系金属在1300时不易时不易 起化学反应；起化学反应；导热性好，摩擦系数低。导热性好，摩擦系数低。用途：用途：）可用于冷硬铸铁、淬硬钢的粗车和精车加工。）可用于冷硬铸铁、淬硬钢的粗车和精车加工。）高温合金、热喷涂材料、硬质合金及其它难加工材）高温合金、热喷涂材料、硬质合金及其它难加工材料的高速切削料的高速切削。第二十三页，本课件共有53页24聚晶立方氮化硼聚晶立方氮化硼(PCBN)是由是由CBN作为主要成分与结作为主要成分与结合剂在高温高压下烧结而成的聚晶体，结合剂主要有金合剂在高温高压下烧结而成的聚晶体，结合剂
25、主要有金属型属型(以以CO、Ni为代表为代表)或陶瓷型或陶瓷型(以以TiC、TiN、Al2O3为代表为代表)。聚晶立方氮化硼聚晶立方氮化硼(PCBN)特点：特点：1.1.具有较高的硬度和耐磨性具有较高的硬度和耐磨性 硬度一般为硬度一般为30005000HV。在切削耐磨材料时其耐磨性。在切削耐磨材料时其耐磨性是硬质合金刀具的是硬质合金刀具的50倍、涂层硬质合金刀具的倍、涂层硬质合金刀具的30倍、陶倍、陶瓷刀具的瓷刀具的25倍。倍。第二十四页，本课件共有53页253.3.具有优良的化学稳定性具有优良的化学稳定性CBN的化学惰性特别大，在的化学惰性特别大，在12001300时也不与时也不与铁系材料发
26、生化学反应，在中性、还原性的气体中，对酸、铁系材料发生化学反应，在中性、还原性的气体中，对酸、碱都是稳定的；其对各种材料的粘结、扩散作用比硬质合碱都是稳定的；其对各种材料的粘结、扩散作用比硬质合金小得多，因此金小得多，因此PCBN刀具刀具特别适合加工钢铁材料特别适合加工钢铁材料。2.2.具有很高的热稳定性具有很高的热稳定性 PCBN在在800时的硬度还时的硬度还高于高于陶瓷和硬质合金陶瓷和硬质合金的常的常温硬度。温硬度。因此因此PCBN刀具适于刀具适于加工淬硬钢、铸铁、高温合金钢等加工淬硬钢、铸铁、高温合金钢等高硬度耐磨材料高硬度耐磨材料。第二十五页，本课件共有53页26金刚石是碳的同素异形体
27、，是目前最硬的物质，其显微硬度达金刚石是碳的同素异形体，是目前最硬的物质，其显微硬度达10000HV。（1）天然单晶金刚石刀具）天然单晶金刚石刀具主要用于非铁材料及非金属的精密加工。主要用于非铁材料及非金属的精密加工。特点：特点：单晶金刚石结晶界面有一定的方向，不同晶面上硬度与耐磨性单晶金刚石结晶界面有一定的方向，不同晶面上硬度与耐磨性有较大的差异，有较大的差异，刃磨时须注意选择刃磨平面刃磨时须注意选择刃磨平面。（2）人造聚晶金刚石）人造聚晶金刚石（PCD）人造金刚石是通过人造金刚石是通过合金触媒合金触媒的作用，在的作用，在高温高压高温高压下由下由石墨转化而成。石墨转化而成。特点：特点：人造聚
28、晶金刚石人造聚晶金刚石抗冲击强度高抗冲击强度高，可选用较大的切削用量。，可选用较大的切削用量。结晶面无固定方向，可结晶面无固定方向，可自由刃磨自由刃磨。7.金刚石金刚石第二十六页，本课件共有53页27（3）金刚石烧结体）金刚石烧结体在硬质合金基体上烧结一层约在硬质合金基体上烧结一层约0.5mm厚的聚晶金刚厚的聚晶金刚石。石。特点：特点：强度较好，能进行断续切削，可多次刃磨。强度较好，能进行断续切削，可多次刃磨。主要用于有色金属的高速精细切削。主要用于有色金属的高速精细切削。金刚石不是碳的稳定状态，金刚石不是碳的稳定状态，遇热易氧化和石墨化遇热易氧化和石墨化，用金，用金刚石刀具进行切削时须对刚石
29、刀具进行切削时须对切削区进行强制冷却切削区进行强制冷却。金刚石刀具金刚石刀具不宜加工铁族元素不宜加工铁族元素，因为金刚石中的碳原子，因为金刚石中的碳原子和铁族元素的亲和力强，刀具寿命低。和铁族元素的亲和力强，刀具寿命低。第二十七页，本课件共有53页常用刀具材料可切削的主要工件材料常用刀具材料可切削的主要工件材料 刀具材料刀具材料结构钢结构钢合金钢合金钢铸铁铸铁淬硬钢淬硬钢冷硬铸冷硬铸铁铁镍基高镍基高温合金温合金钢钢钛合金钛合金铜铝等铜铝等有色合有色合金金非金属非金属高速钢高速钢硬硬质质合合金金K类类(YG)P类类(YT)M类类(YW)涂层硬质合金涂层硬质合金Ti(N)基硬质基硬质合金合金陶瓷陶
30、瓷Al2O3基基Si3N4基基超硬超硬材料材料金刚石金刚石立方氮立方氮化硼化硼第二十八页，本课件共有53页29应当指出，加工一般材料大量使用的应当指出，加工一般材料大量使用的仍是仍是普通高速钢及硬质合金普通高速钢及硬质合金，只有在加只有在加工难加工材料时，才考虑选用工难加工材料时，才考虑选用新牌号合新牌号合金或高性能高速钢金或高性能高速钢，在加工高硬度材料，在加工高硬度材料或精密加工时，才考虑选用或精密加工时，才考虑选用超硬材料超硬材料。第二十九页，本课件共有53页30 磨削：磨削：用带有磨粒的工具（砂轮、砂带、用带有磨粒的工具（砂轮、砂带、油石等）油石等）对工件进行加工的方法。对工件进行加工
31、的方法。工具：工具：砂轮（磨料结合剂）砂轮（磨料结合剂）砂轮（磨料结合剂）砂轮（磨料结合剂）制坯、干制坯、干制坯、干制坯、干 燥、焙烧、燥、焙烧、燥、焙烧、燥、焙烧、修整。修整。修整。修整。砂轮特性：砂轮特性：由由磨料、粒度、结合剂、硬度、磨料、粒度、结合剂、硬度、组组织、及形状尺寸织、及形状尺寸等因素决定。等因素决定。3.3.4 磨料与磨具磨料与磨具第三十页，本课件共有53页31是构成砂轮的主要成分是构成砂轮的主要成分,直接担负切削工直接担负切削工作。作。磨料磨料1 1磨料磨料磨料应具备的特点：磨料应具备的特点：l具有具有高硬度高硬度、高耐热性高耐热性和一定的和一定的韧性韧性，l在磨削过程中
32、受力破碎后还要能在磨削过程中受力破碎后还要能形成锋利形成锋利的的几何几何形状形状。l磨料的种类分为磨料的种类分为:氧化物系氧化物系、碳化物系碳化物系和和超硬磨料系超硬磨料系第三十一页，本课件共有53页32表表3-3 磨料的特性和使用范围磨料的特性和使用范围第三十二页，本课件共有53页33氧化物系氧化物系碳化物系碳化物系超硬材料超硬材料棕刚玉棕刚玉白刚玉白刚玉普通钢材普通钢材淬火钢淬火钢 、高速钢、高速钢黑碳化硅黑碳化硅绿碳化硅绿碳化硅铸铁、有色金属铸铁、有色金属硬质合金等硬脆硬质合金等硬脆材料材料人造金刚石人造金刚石立方氮化硼立方氮化硼高硬材料高硬材料难加工材料难加工材料第三十三页，本课件共有
33、53页34粒度粒度粒度粒度即磨料颗粒的大小即磨料颗粒的大小,对加工表面粗糙度和磨削生对加工表面粗糙度和磨削生产率影响较大。产率影响较大。分为两个级别：分为两个级别：2.粒度 磨粒磨粒（40m）微粉微粉（40m）每英寸筛网长度上的筛孔数表示每英寸筛网长度上的筛孔数表示一般磨削一般磨削一般磨削一般磨削(荒磨）荒磨）荒磨）荒磨）1212#4646#粗磨、半精磨、精磨粗磨、半精磨、精磨粗磨、半精磨、精磨粗磨、半精磨、精磨4646#8080#精密磨、珩磨精密磨、珩磨精密磨、珩磨精密磨、珩磨100100#280280#以颗粒最大尺寸的微米数表示以颗粒最大尺寸的微米数表示精密磨：珩磨、研磨精密磨：珩磨、研磨
34、精密磨：珩磨、研磨精密磨：珩磨、研磨 W40W40W28W28超精密磨、镜面磨超精密磨、镜面磨超精密磨、镜面磨超精密磨、镜面磨W20W20W5W5第三十四页，本课件共有53页 磨削磨削硬度低硬度低、塑性大的工件材料塑性大的工件材料和和磨削面积较大磨削面积较大时时，为避免砂轮堵塞，可采用为避免砂轮堵塞，可采用粗粒度的砂轮粗粒度的砂轮 。（表（表3434）常用粒度及使用范围）常用粒度及使用范围 类类别别粒度粒度颗粒尺寸颗粒尺寸(m)应用范围应用范围微微粉粉W40W2840282820珩磨珩磨研磨研磨W20W1420141410研磨研磨超精加工超精加工超精磨削超精磨削W10W510753.5研磨研磨
35、超精加工超精加工镜面磨削镜面磨削类类别别粒度粒度颗粒尺寸颗粒尺寸(m)应用范围应用范围磨磨粒粒12#36#20001600500400荒磨荒磨打毛刺打毛刺46#80#400315200160粗磨粗磨半精磨，半精磨，精磨精磨100#280#1601255040精磨，精磨，珩磨珩磨第三十五页，本课件共有53页36将磨粒粘结成有一定将磨粒粘结成有一定强度强度和和形状形状的砂轮的砂轮分为：分为：3.结合剂陶瓷结合剂陶瓷结合剂树脂结合剂树脂结合剂橡胶结合剂橡胶结合剂金属结合剂金属结合剂结合剂的作用结合剂的作用影响：影响：砂轮的砂轮的强度强度、抗冲击性抗冲击性、耐热性耐热性。第三十六页，本课件共有53页3
36、7（表（表3838）常用结合剂的性能及选用）常用结合剂的性能及选用 结结合合剂剂代代号号特特性性适用范围适用范围陶陶瓷瓷V耐热，耐蚀，气孔多，耐热，耐蚀，气孔多，易保持轮廓，易保持轮廓，弹性差弹性差最常用，适于各类磨最常用，适于各类磨削削树树脂脂B弹性好，强度比弹性好，强度比V高，高，耐热性差耐热性差适用于高速磨削，适用于高速磨削，切断，开槽切断，开槽橡橡胶胶R弹性更好，强度更高，弹性更好，强度更高，气孔少，气孔少，耐热性差耐热性差适用于切断，开槽，适用于切断，开槽，及作无心磨的导轮及作无心磨的导轮青青铜铜J强度最高，型面保持性强度最高，型面保持性好，磨耗少，好，磨耗少，自锐性差自锐性差适用于
37、金刚石砂轮适用于金刚石砂轮第三十七页，本课件共有53页38磨粒在磨削力的作用下从砂轮表面脱落的难易程度磨粒在磨削力的作用下从砂轮表面脱落的难易程度反映了磨粒与粘合剂的粘结强度和自砺性。反映了磨粒与粘合剂的粘结强度和自砺性。4.硬度砂轮硬度高砂轮硬度高磨未淬硬钢磨未淬硬钢LN磨淬硬钢磨淬硬钢HK磨硬质合金磨硬质合金HJ精密磨精密磨KL超软超软软软中软中软中中中硬中硬硬硬超硬超硬DEFGHJKLMNPQRS TY砂轮硬度低砂轮硬度低 磨粒易脱落磨粒易脱落磨粒不易脱落磨粒不易脱落第三十八页，本课件共有53页39工件硬度较低时，应选用较硬的砂轮；工件硬度较低时，应选用较硬的砂轮；砂轮与工件接触面较大时
38、，选用较软的砂轮；砂轮与工件接触面较大时，选用较软的砂轮；磨薄壁件及导热性差的工件时选用较软的砂轮；磨薄壁件及导热性差的工件时选用较软的砂轮；精磨和成形磨时，应选用较硬的砂轮；精磨和成形磨时，应选用较硬的砂轮；砂轮粒度号大时，应选用较软的砂轮。砂轮粒度号大时，应选用较软的砂轮。砂轮硬度选择原则砂轮硬度选择原则 ：第三十九页，本课件共有53页40组织组织磨料、结合剂、气孔三者之间的比例关系磨料、结合剂、气孔三者之间的比例关系磨料所占比例越大，磨料所占比例越大，组织越紧密，气孔少组织越紧密，气孔少 反之，反之，组织疏松，组织疏松，气孔多气孔多5.组织 组织号：组织号：0 012121212组织号越
39、大组织号越大磨粒所占体积越小磨粒所占体积越小砂轮越疏松砂轮越疏松气孔就气孔就越多越多砂轮不易被切屑堵塞砂轮不易被切屑堵塞冷却液或空气带入磨削冷却液或空气带入磨削区区散热条件改善。散热条件改善。常用：常用：4 47 7第四十页，本课件共有53页41砂轮名称砂轮名称代号代号断断 面面 简简 图图基基 本本 用用 途途平行砂轮平行砂轮P P根据不同尺寸，分别用于外圆磨、内圆磨、根据不同尺寸，分别用于外圆磨、内圆磨、平面磨、无心磨、工具磨、螺纹磨和砂轮平面磨、无心磨、工具磨、螺纹磨和砂轮机上机上双斜边砂轮双斜边砂轮PSXPSX主要用于磨齿轮主要用于磨齿轮齿面齿面和磨单线和磨单线螺纹螺纹双面凹砂轮双面凹
40、砂轮PSAPSA主要用于外圆磨削和刃磨刀具，还可用作主要用于外圆磨削和刃磨刀具，还可用作无心磨的磨轮和导轮无心磨的磨轮和导轮薄片砂轮薄片砂轮PBPB主要用于切断和开槽等主要用于切断和开槽等筒形砂轮筒形砂轮N N用于立式平面磨床用于立式平面磨床 6.6.砂轮的形状、用途及选择砂轮的形状、用途及选择第四十一页，本课件共有53页42砂轮名称代号断 面 简 图基 本 用 途杯形砂轮B B主要用其端面刃磨刀具，也可用圆周磨平面和内孔碗形砂轮BWBW通常用于刃磨刀具，也可用于磨机床导轨碟形砂轮D适于磨铣刀、绞刀、拉刀等，大尺寸的一般用于磨齿轮的齿面第四十二页，本课件共有53页43P-3005075-A60
41、L5V-35P-3005075-A60L5V-35m/sPP砂轮形状代号：砂轮形状代号：平形砂轮平形砂轮砂轮的标志实例砂轮的标志实例：300 300 砂轮外径：砂轮外径：300mm300mm50 50 厚厚 度：度：50mm50mm75 75 内内 径：径：127mm127mmA A 磨磨 料：料：棕刚玉棕刚玉60 60 粒粒 度：度：60#60#L L 硬硬 度：度：中软中软5 5 组组 织织 号：号：5 5号（中等）号（中等）V V 结结 合合 剂：剂：树脂（树脂（V V）35 35 最高线速度：最高线速度：35m/s35m/s第四十三页，本课件共有53页砂轮选择依据：砂轮选择依据：砂轮选
42、择依据：砂轮选择依据：工件材料的性质、要求的表面粗糙度和工件材料的性质、要求的表面粗糙度和金属磨除率。金属磨除率。选择原则选择原则选择原则选择原则：1 1）磨钢，）磨钢，选选刚玉类刚玉类砂轮；砂轮；磨硬铸铁磨硬铸铁、硬质合金和非金、硬质合金和非金属材料，选属材料，选碳化硅碳化硅砂轮。砂轮。2 2）磨软材料，）磨软材料，选硬砂轮；选硬砂轮；磨硬材料磨硬材料，选软砂轮。，选软砂轮。3 3）磨软而韧的材料，）磨软而韧的材料，选粗磨粒；选粗磨粒；磨硬而脆的材料磨硬而脆的材料，选细磨料。选细磨料。4 4）工件粗糙度要求低时，）工件粗糙度要求低时，选细磨粒；选细磨粒；金属切除率要求高时，金属切除率要求高时
43、，选粗磨粒。选粗磨粒。5 5）要求）要求加工表面质量高时，加工表面质量高时，选用树脂或橡胶结合剂的砂选用树脂或橡胶结合剂的砂轮；轮；要求最大金属切除率时，要求最大金属切除率时，选用选用陶瓷结合剂陶瓷结合剂的砂轮。的砂轮。第四十四页，本课件共有53页45加工下列工件，请选择合理的刀具材料（简述选择理加工下列工件，请选择合理的刀具材料（简述选择理由并写出具体牌号）由并写出具体牌号）。1.1.精车黄铜轴精车黄铜轴.2.2.粗车粗车4545钢轴钢轴.3.3.拉削拉削4545钢内孔钢内孔.4.4.精车淬硬钢精车淬硬钢.课堂练习课堂练习第四十五页，本课件共有53页461粗铣灰铸铁箱体平面应该采用（粗铣灰铸
44、铁箱体平面应该采用（）刀具材料。）刀具材料。AYT5B.YG3C.W18Cr4VD.YG82拉削拉削45钢花键应该采用钢花键应该采用()刀具材料。刀具材料。A.YG3B.YT5C.W18Cr4VD.CBN3通过切削刃选定点，与已加工表面相切的平面称为（通过切削刃选定点，与已加工表面相切的平面称为（）。）。A切削平面切削平面B进给平面进给平面C基面基面D主剖面主剖面4砂轮的粒度表示砂轮的粒度表示。精磨时，应选择粒度号较。精磨时，应选择粒度号较的砂轮；的砂轮；砂轮与工件接触面积较大时，选用粒度号较砂轮与工件接触面积较大时，选用粒度号较的砂轮。的砂轮。课堂练习课堂练习第四十六页，本课件共有53页47
45、K类（YG类）硬质合金ISO编号K01K05K10K20中国编号YG3XYG6XYG6YG8Co(%)3668硬度HRA91.59189.589强度GPa1.11.41.451.5第四十七页，本课件共有53页48P(YT)类硬质合金ISO编号 P30P20P10P01中国编号 YT5YT14YT15YT30TiC(%)5141530Co(%)10864硬度HRA89.590.59192.5强度GPa 1.401.21.150.9第四十八页，本课件共有53页49M(YW)类硬质合金ISO编号M10M20中国编号YW1YW2Co(%)68硬度HRA90.591.5强度GPa1.21.35第四十九页，本课件共有53页50硬质合金涂层机夹可转位刀片第五十页，本课件共有53页51第五十一页，本课件共有53页52ArA向fo000rrs第五十二页，本课件共有53页感感谢谢大大家家观观看看第五十三页，本课件共有53页