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金属切削基础及刀具应用


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金属切削基础及刀具应用

-----切削参数选择

什么是切削三要素
车削与镗削: 车削速度Vc, 刀片切深ap, 每转走刀量fn; 铣削: 铣削速度Vc, 铣刀轴向切深ap, 径向切深ae, 每齿走刀量fz; 钻削: 钻削速度Vc, 钻头每转进刀量fr

/>加工效率=apxfr (z) xVc

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通过大切深实现高效率粗车

Q = ap × f n × vc
4刀 3刀

12mm

2刀

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车削功率和扭矩计算
Vc= 3.14 xD xRPM 1000
举例:车削奥氏体不锈钢外圆,工件硬度HB200, 工 件直径75mm,切深3mm,走刀量0.2mm/r, 切削速度 230m/min, 材料单位切削力为2900N/mm2,加工长度 为100mm

V=Vc xap xfr(mm3/min) L Time= fr xN Vc xap xfr xkc P= 60037.2 F力=Kc xfr xap T= F力 x(D/2) =P x9549/RPM
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车削功率和扭矩计算
Vc= 3.14 xD xRPM 1000
举例:车削奥氏体不锈钢外圆,工件硬度HB200, 工 件直径75mm,切深3mm,走刀量0.2mm/r, 切削速度 230m/min, 材料单位切削力为2900N/mm2,加工长度 为100mm

V=Vc xap xfr(mm3/min) RPM=(230X1000)/(3.14X75)=976转每分钟 L Time= fr xN Vc xap xfr xkc P= 60037.2 F力=Kc xfr xap T= F力 x(D/2) =P x9549/RPM
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金属去除率V=230x2x0.2=92 立方厘米每分钟 每加工一个零件的时间=100/(0.2x976)=0.51分钟 车削功率P=(230x3x0.2x2900)/60037.2=6.7千瓦 车削力=2900 x0.2 x3=1740牛顿=177.5公斤 车削扭矩T=1740 x37.5=65牛顿米

通过加快走刀量来提高效率 也有办法同时保持加工表面光洁度

Q = ap × fn × vc

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通过加快走刀量来提高效率 使用Wiper刀片保持加工表面光洁度
Ra

1

Fn

普通刀片

Ra/2

1998年,在中国销售10片; 1999年,在中国销售100片; 2000年,在中国销售2300片; …… 2002年,在中国销售7500片。

Wiper 刀片

2

Fn Ra Wiper 刀片

3

2Fn

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通过提高切削速度来提高生产效率

Q = ap × f n × vc

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P-990506

50/20%

20/20%

20/50%

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焊接刀具和机夹刀具
焊接车刀的优点在于单刀价格便 宜,多次重磨,容易获得锋利刃 口,缺点在于速度低(70米以 下),寿命短,刃口安全性差。

机夹刀片车刀的优点在于操作简 单,换刀对刀容易,刀片涂层,切 削速度高寿命长,刀片生产效率 高,刃口安全,刀片磨损一致性 强,适合数控机床和生产线的自动 化生产,虽然单刀的价格贵, 但 是在大批量零件或者难加工材料零 件的加工中的零件的加工成本最低。

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用于高效率粗车和半精车的涂层硬质合金 GC4005
在中等到快速走刀量下可以提高切削速度最少25%
氮化钛涂层 TiN GC4005 陶瓷涂层 Al2O3 碳氮化钛涂层 TiCN 硬质合金机体

?刀片刃口处理为负倒楞,采用梯度 烧结技术,刃口区域富含钴粘结基 ,从而提高刃口的抗破损能力. ? 中等厚度的 7 um MTCVD-TiCN, 较厚的大约10 um的alfa-Al2O3。 TiCN的抗磨料磨损的性能最好,既 抵抗后刀面磨损的性能最强。厚 Al2O3 是超精细化沉积层是最好的 热屏障,使刀片在高速干切削时刀 片基体不会发生塑性变形。 基体含有呈立方晶格的碳化钨从而 提高了刀片的热硬性抗能力加强

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刀片材料和切削线速度
20-30 HB260 高速钢车刀:20-30 /分钟车削HB260 20-30米/ HB260普通钢材 70-90 HB260 硬质合金:70-90 /分钟车削HB260 70-90米/ HB260普通钢材 100-120 HB260 TiN TiN涂层硬质合金:100-120 /分钟车削HB260 100-120米/ 普通钢材 200-400 氧化铝涂层硬质合金:200-400 /分钟分钟车削 200-400米/ HB260 HB260普通钢材 : 200-350米/ HB260 金属陶瓷: 200-350 /分钟车削HB260 HB260奥氏体不 锈钢 200-400 HB300 陶瓷刀片:200-400 /分钟车削HB300 200-400米/ HB300灰口铸铁 400-800 CBN CBN刀片:400-800 /分钟车削灰口铸铁和淬硬 400-800米/ 钢及耐热合金 1000-3000 金刚石刀片:1000-3000 /分钟车削铝合金 1000-3000米/

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选择切削参数的方法
一、根据刀片盒选择切削参数

二、参考样本上切削参数一栏中的切削速度推荐值 三、Cutting data module切削参数选择器
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