金屬切削原理與刀具（第二版）全國(guó)高等職業(yè)學(xué)校機(jī)械類專業(yè)教材中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社金屬切削原理與刀具（第二版）目錄CONTENTS模塊一

金屬切削與刀具基本知識(shí)

模塊二

切削加工的主要規(guī)律

模塊三

切削加工質(zhì)量與效率

模塊四

車刀

模塊五

銑刀

模塊六

孔加工與螺紋刀具

模塊七

砂輪

模塊八

數(shù)控機(jī)床刀具與數(shù)控工具系統(tǒng)

金屬切削原理與刀具（第二版）任務(wù)一

砂輪的合理選擇知識(shí)點(diǎn)：◎砂輪特性?！蛏拜喆?hào)。能力點(diǎn)：◎能根據(jù)磨削要求進(jìn)行砂輪選擇。金屬切削原理與刀具（第二版）一、任務(wù)提出砂輪是磨削加工不可缺少的切削工具，各種砂輪上面都印有一組由字母和數(shù)字等組成的標(biāo)志，如1—600×75×305—A20L5V—35m/s。這些符號(hào)代表著什么含義？如果要粗磨一淬火高速鋼工件，該如何選擇砂輪呢？金屬切削原理與刀具（第二版）二、任務(wù)分析砂輪是用磨粒和結(jié)合劑等制成的中央有通孔的圓形固結(jié)磨具，是具有一定形狀和尺寸的多孔物體，如圖所示。磨料、結(jié)合劑和氣孔構(gòu)成了砂輪結(jié)構(gòu)的三要素，并決定了砂輪的特性（五因素組成：磨料、磨粒粒度、硬度等級(jí)、組織和結(jié)合劑）。由于砂輪特性存在很大差異，故對(duì)磨削質(zhì)量及生產(chǎn)率有很大影響。要想圓滿完成各項(xiàng)磨削加工任務(wù)，必須根據(jù)加工條件或加工要求正確合理地選擇砂輪。金屬切削原理與刀具（第二版）三、知識(shí)準(zhǔn)備磨料是在磨削、研磨和拋光中起切削作用的材料，是砂輪的主要組成部分，是影響磨削加工結(jié)果的重要因素。磨料應(yīng)具備很高的硬度、一定的韌性以及一定的耐熱性及熱穩(wěn)定性。根據(jù)來(lái)源，磨料可分為天然磨料和人造磨料(常用)。根據(jù)性能，磨料可分為普通磨料和超硬磨料。1、磨料金屬切削原理與刀具（第二版）三、知識(shí)準(zhǔn)備不同的磨削加工任務(wù)要求使用不同的磨料，常用磨料的選用見(jiàn)下表。金屬切削原理與刀具（第二版）三、知識(shí)準(zhǔn)備磨粒大小的度量稱為粒度。根據(jù)粒度不同，磨料有粗磨粒和微粉之分。磨粒粒度的大小，直接影響磨削性能和磨削效率。粒度選擇的主要依據(jù)是磨削的加工性質(zhì)和工件材料的力學(xué)性能等。粗磨時(shí)一般選粗粒度砂輪，精磨時(shí)選細(xì)粒度砂輪。磨軟材料時(shí)，選粗磨粒；反之，選細(xì)磨粒。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中將各粒度號(hào)磨料分成五個(gè)粒度群，即最粗粒、粗粒、基本粒、混合粒、細(xì)粒。某一粒度號(hào)的磨粒粒度組成就是各粒度群所占的質(zhì)量百分比。2、粒度金屬切削原理與刀具（第二版）三、知識(shí)準(zhǔn)備結(jié)合劑是把磨粒固結(jié)成磨具的材料，它使砂輪具有必要形狀。結(jié)合劑的性能和多少?zèng)Q定了砂輪的強(qiáng)度、硬度、耐沖擊性、耐腐蝕性、耐熱性、自銳性等。此外，結(jié)合劑還對(duì)磨削溫度和磨削工件表面質(zhì)量有一定的影響。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合劑包括無(wú)機(jī)結(jié)合劑、有機(jī)結(jié)合劑、金屬結(jié)合劑等。無(wú)機(jī)結(jié)合劑是以無(wú)機(jī)材料為主要原料的結(jié)合劑，有機(jī)結(jié)合劑是以有機(jī)材料為主要原料的結(jié)合劑，金屬結(jié)合劑是以金屬材料為原料。陶瓷型結(jié)合劑應(yīng)用最廣，被80%左右的砂輪采用。3、結(jié)合劑金屬切削原理與刀具（第二版）三、知識(shí)準(zhǔn)備常用結(jié)合劑的種類、代號(hào)、性能及應(yīng)用范圍見(jiàn)下表。金屬切削原理與刀具（第二版）三、知識(shí)準(zhǔn)備硬度是指磨粒在外力作用下從磨具表面脫落的難易程度。磨粒粘接牢固而不易脫落的砂輪，稱為硬砂輪；反之，則稱為軟砂輪。所以，砂輪的硬度與磨粒本身的硬度是兩回事。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，硬度等級(jí)用英文字母標(biāo)記，A為最軟，Y為最硬。砂輪的硬度對(duì)磨削效率和磨削表面質(zhì)量都有很大影響。砂輪硬度的選擇依據(jù)是工件材料、加工性質(zhì)、工件與砂輪的接觸面積等。注意：樹脂結(jié)合劑砂輪不耐高溫，磨粒容易脫落，其硬度可比陶瓷結(jié)合劑砂輪選高1～2個(gè)等級(jí)。4、硬度金屬切削原理與刀具（第二版）三、知識(shí)準(zhǔn)備硬度等級(jí)見(jiàn)下表。金屬切削原理與刀具（第二版）三、知識(shí)準(zhǔn)備砂輪結(jié)構(gòu)的緊密或疏松程度稱為砂輪的組織。它表明砂輪中磨料、結(jié)合劑和氣孔三者間的體積比例關(guān)系，以反映砂輪磨粒率的組織號(hào)表示。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，組織號(hào)可用數(shù)字標(biāo)記，通常為0～14。組織號(hào)數(shù)字越大，表示組織越疏松，相應(yīng)的磨粒率越低。組織緊密時(shí)，磨削效率低，廓形保持性好，適合重壓力下磨削及精密、成形磨削；組織疏松時(shí)，加工表面粗糙，適用于接觸面積較大的工序，韌性大、硬度不高的工件，以及熱敏感材料、軟金屬、薄壁件等。組織號(hào)為6的砂輪最常用。5、組織金屬切削原理與刀具（第二版）三、知識(shí)準(zhǔn)備根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《固結(jié)磨具一般要求》，砂輪的基本形狀名稱有平形砂輪、筒形砂輪、單斜邊砂輪、雙斜邊砂輪、單面凹砂輪、杯形砂輪、碗形砂輪、蝶形砂輪和平形切割砂輪等幾十個(gè)。6、形狀及尺寸金屬切削原理與刀具（第二版）三、知識(shí)準(zhǔn)備7、標(biāo)記和標(biāo)志（1）標(biāo)記國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，固結(jié)磨具的標(biāo)記應(yīng)包括下列順序的內(nèi)容：磨具名稱、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)號(hào)、基本形狀代號(hào)、圓周型面代號(hào)（若有）、尺寸（包括型面尺寸）、磨料牌號(hào)（可選性的）、磨料種類、磨料粒度、硬度等級(jí)、組織號(hào)（可選性的）、結(jié)合劑種類、最高工作速度。（2）標(biāo)志國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，砂輪標(biāo)志的內(nèi)容包括：生產(chǎn)企業(yè)名稱、商標(biāo)、主要尺寸（可選性的，由生產(chǎn)企業(yè)自行決定）、磨料種類、磨料粒度、硬度等級(jí)、組織號(hào)（可選性的，由生產(chǎn)企業(yè)自行決定）、最高工作速度（m/s）、生產(chǎn)日期（年份4位，月份2位）。金屬切削原理與刀具（第二版）四、任務(wù)實(shí)施1、砂輪代號(hào)釋義根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，砂輪的特性用代號(hào)表示，并按以下順序排列：砂輪形狀—尺寸—磨料—粒度—硬度—組織—結(jié)合劑—最高使用圓周速度。代號(hào)“1—600×75×305—A20L5V—35m/s”中，“1”表示平形砂輪“600×75×305”表示砂輪尺寸為外徑600mm、寬度75mm、孔徑305mm；“A”表示砂輪磨料為棕剛玉；“20”表示粒度為20；“L”表示砂輪硬度為中軟2號(hào)；“5”表示砂輪組織為組織號(hào)5（磨粒率52%），屬中等組織；“V”表示砂輪結(jié)合劑為陶瓷型；“35m/s”表示砂輪最高使用線速度為35m/s。金屬切削原理與刀具（第二版）四、任務(wù)實(shí)施2、砂輪特性選擇（1）磨料的選擇依據(jù)是被磨削工件的材料。粗磨淬火高速鋼工件可考慮選擇鉻剛玉磨料。（2）磨料粒度的大小直接影響磨削性能和磨削效率。粗磨淬火高速鋼工件可考慮選用粒度為F36～F60的砂輪。（3）粗磨淬火高速鋼工件可考慮選用應(yīng)用最廣的陶瓷型結(jié)合劑。（4）砂輪硬度的選擇依據(jù)是工件材料、加工性質(zhì)、工件與砂輪的接觸面積等。粗磨淬火高速鋼工件可考慮選用H～K的砂輪，如J。（5）粗磨淬火高速鋼工件可考慮選用中等組織的砂輪，如選用6號(hào)組織。（6）砂輪的形狀和尺寸應(yīng)根據(jù)加工表面的具體情況而定。（7）最高使用速度一般為35m/s。金屬切削原理與刀具（第二版）五、知識(shí)鏈接砂輪的最高工作速度如果砂輪沒(méi)有足夠的強(qiáng)度，就會(huì)爆裂而引起嚴(yán)重事故。所以，砂輪的最大工作線速度必須標(biāo)示在砂輪上，以防止使用時(shí)發(fā)生事故。需要指出的是，砂輪使用前必須仔細(xì)檢查安裝是否正確、牢固，以免在使用時(shí)發(fā)生破裂，造成人身和質(zhì)量事故；同時(shí)，必須檢查砂輪外觀，應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《固結(jié)磨具技術(shù)條件》（GB/T2485—2016）的要求，即砂輪外觀應(yīng)色澤均勻，不應(yīng)有裂紋、黑心、夾雜和啞音。外徑為125mm及更大、最高工作速度為16m/s及更高的砂輪應(yīng)進(jìn)行不平衡量的測(cè)量，并應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《固結(jié)磨具交付砂輪允許的不平衡量測(cè)量》（GB/T2492—2017）的規(guī)定。金屬切削原理與刀具（第二版）六、思考與練習(xí)1、平面磨削應(yīng)選用什么形狀的砂輪？2、查閱國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《磨料磨具術(shù)語(yǔ)》（GB/T16458—2009），敘述什么是砂輪的自銳性。3、查閱國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《固結(jié)磨具一般要求》（GB/T2484—2018），指出下列字母代碼BF、E、PL、RF所代表的結(jié)合劑種類。金屬切削原理與刀具（第二版）任務(wù)二

砂輪的靜平衡與修整知識(shí)點(diǎn)：◎砂輪的靜平衡?！蛏拜喌男拚?。能力點(diǎn)：◎熟悉外圓磨床用砂輪的靜平衡及修整工作。金屬切削原理與刀具（第二版）一、任務(wù)提出砂輪是在高速旋轉(zhuǎn)下進(jìn)行工作的，砂輪的平衡程度是磨削的主要性能指標(biāo)之一。一般新安裝砂輪必須進(jìn)行兩次靜平衡。第一次平衡后，將砂輪安裝在機(jī)床上進(jìn)行修整，修整后原先的平衡被破壞，必須進(jìn)行第二次平衡，這樣砂輪才能穩(wěn)定地旋轉(zhuǎn)，不會(huì)產(chǎn)生跳動(dòng)。那么，靜平衡是如何進(jìn)行的？外圓磨床上砂輪修整的步驟如何？金屬切削原理與刀具（第二版）二、任務(wù)分析砂輪是安裝在磨床的磨頭主軸上進(jìn)行工作的，由于其自身形狀誤差以及表面出現(xiàn)的一些微小缺陷，使得砂輪在高速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中出現(xiàn)圓周跳動(dòng)以及振動(dòng)等不正常現(xiàn)象，輕則影響零件磨削質(zhì)量，重則會(huì)使砂輪出現(xiàn)破損破裂，嚴(yán)重危及操作者及設(shè)備的安全。因此，在安裝前需要對(duì)砂輪進(jìn)行靜平衡操作。另外，長(zhǎng)時(shí)間的磨削工作使砂輪出現(xiàn)磨鈍現(xiàn)象，繼續(xù)磨削會(huì)造成工件表面燒傷、出現(xiàn)振紋，并產(chǎn)生其他質(zhì)量問(wèn)題。因此，應(yīng)及時(shí)對(duì)砂輪進(jìn)行修整，以保持其銳利性。金屬切削原理與刀具（第二版）三、知識(shí)準(zhǔn)備（1）不平衡及消除砂輪的不平衡是指砂輪的重心與旋轉(zhuǎn)中心不重合，即由不平衡質(zhì)量偏離旋轉(zhuǎn)中心所致。砂輪的不平衡包括砂輪本身的不平衡和砂輪安裝所造成的不平衡。我國(guó)砂輪制造廠按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定制造的砂輪不平衡量約為300g·cm，不平衡量較大，因此需要通過(guò)對(duì)砂輪的平衡來(lái)消除。所以，砂輪的（靜）平衡是一項(xiàng)十分重要的工作。1、砂輪的靜平衡金屬切削原理與刀具（第二版）三、知識(shí)準(zhǔn)備（2）靜平衡工具靜平衡使用的工具有平衡架、水平儀、平衡心軸和平衡塊等。1）平衡心軸平衡心軸由心軸、墊圈、螺母組成，如圖所示。1—心軸2—墊圈3—螺母金屬切削原理與刀具（第二版）三、知識(shí)準(zhǔn)備2）平衡架平衡架有圓棒導(dǎo)柱式和圓盤式兩種，常用的為圓柱導(dǎo)柱式平衡架，圓棒導(dǎo)柱式平衡架主要由支架和導(dǎo)柱組成，如圖所示。金屬切削原理與刀具（第二版）三、知識(shí)準(zhǔn)備3）水平儀常用的水平儀有框式水平儀和條式水平儀兩種，如圖所示。水平儀由框架和水準(zhǔn)器組成。水平儀用于調(diào)整平衡架導(dǎo)柱的水平位置。1—框架

2—水準(zhǔn)器金屬切削原理與刀具（第二版）三、知識(shí)準(zhǔn)備4）平衡塊根據(jù)砂輪的不同大小，有不同的平衡塊。平衡塊底部為鳩尾形，安裝在法蘭盤環(huán)形槽內(nèi)，按平衡需要放置若干數(shù)量的平衡塊，不斷調(diào)整平衡塊在圓周上的位置，即可達(dá)到平衡的目的。砂輪平衡后需將平衡塊上的螺釘擰緊，以防發(fā)生事故。金屬切削原理與刀具（第二版）三、知識(shí)準(zhǔn)備（1）修整目的砂輪修整一般有兩種情況：一是新安裝的砂輪必須做整形修整，以消除砂輪外形誤差對(duì)砂輪平衡的影響；二是修整工作過(guò)的砂輪已磨鈍的表層，以恢復(fù)砂輪的切削性能和正確的幾何形狀，兩者都是很重要的工作。（2）修整砂輪的方法修整砂輪常用單顆粒金剛石筆、特制金剛石筆車削法、滾輪式割刀滾軋法和金剛石滾輪磨削法等。外圓磨削用砂輪的修整多采用前兩種方法。2、砂輪的修整金屬切削原理與刀具（第二版）三、知識(shí)準(zhǔn)備1）單顆粒金剛石筆車削法金剛石筆是將大顆粒的金剛石鑲焊在特制刀柄上制成的。用單顆粒金剛石筆修整砂輪應(yīng)注意下列事項(xiàng)：①應(yīng)根據(jù)砂輪的直徑選擇金剛石顆粒的大小。②金剛石價(jià)格昂貴，使用時(shí)要檢查焊接是否牢固，以防止脫落；修整時(shí)要充分冷卻，不能使切削液中斷，以免金剛石碎裂。③金剛石筆安裝要牢固，安裝時(shí)一般要低于砂輪中心1～2mm，筆的軸線向下傾斜5°～10°，以防金剛石筆振動(dòng)或扎入砂輪。④應(yīng)根據(jù)加工要求選擇修整用量。金屬切削原理與刀具（第二版）三、知識(shí)準(zhǔn)備2）特制金剛石筆車削法特制金剛石筆是由較小顆粒的金剛石或金剛石粉，與結(jié)合力很強(qiáng)的合金結(jié)合壓入金屬桿制成。特制金剛石筆有三種，如右圖所示。3）滾輪式割刀滾軋法滾輪式割刀的刀片是用多片滲碳體淬火鋼制成的金屬齒盤，其形狀為尖角形，如左圖所示。金屬切削原理與刀具（第二版）三、知識(shí)準(zhǔn)備4）金剛石滾輪磨削法金剛石滾輪是用電鍍法、粉末冶金燒結(jié)法或人工栽植法將細(xì)顆粒金剛石均勻地固定在滾輪表層。金剛石滾輪磨削法修整裝置主要由傳動(dòng)裝置和金剛石滾輪組成，常用于成形磨削中。金屬切削原理與刀具（第二版）四、任務(wù)實(shí)施1、靜平衡的步驟1）調(diào)整平衡架導(dǎo)柱面水平位置2）安裝平衡心軸3）拆平衡塊4）找出不平衡位置5）裝平衡塊6）求各點(diǎn)的平衡金屬切削原理與刀具（第二版）四、任務(wù)實(shí)施2、外圓磨床上砂輪修整的步驟（1）砂輪圓周面的修整步驟1）將砂輪修整器底座安裝在工作臺(tái)上并用螺釘或電磁吸盤緊固。2）將金剛石筆桿緊固在圓桿的前端。3）將圓桿固定在支架上。4）啟動(dòng)砂輪和液壓泵，快速引入砂輪。5）調(diào)整并緊固工作臺(tái)擋鐵。6）使金剛石棱角對(duì)準(zhǔn)砂輪，移動(dòng)支架，使金剛石靠近砂輪。7）砂輪做橫向進(jìn)給，并開啟切削液泵和切削液噴嘴。8）啟動(dòng)工作臺(tái)液壓縱向進(jìn)給按鈕。金屬切削原理與刀具（第二版）四、任務(wù)實(shí)施（2）砂輪端面的修整步驟1）安裝金剛石筆桿于圓桿上垂直軸線的孔中，并用螺釘緊固。2）調(diào)整并緊固圓桿，使金剛石尖端低于砂輪中心1～2mm，緊固支架。3）手搖工作臺(tái)縱向進(jìn)給手輪，使金剛石靠近砂輪端面。4）在金剛石與砂輪端面接觸后，停止工作臺(tái)縱向進(jìn)給。手搖砂輪架橫向進(jìn)給手輪，使金剛石在砂輪端面上前后往復(fù)移動(dòng)。5）經(jīng)多次進(jìn)給