机械制造技术——金属切削机床与刀具

, , , , , ,*,*,*,机械制造技术,Mechanical Manufacturing Technology,第,3,章 金属切削机床与刀具,1,3.4,孔加工机床和刀具,一、钻床,用钻头在工件上加工孔的机床,钻床和镗床,主要的孔加工机床,应用：,加工外形复杂、无对称回转轴线的工件（箱体、支架、杠杆等零件）上的孔或孔系。,钻床的运动：,在钻床上加工时，工件不动,刀具旋转为主运动；,同时刀具轴向移动为进给运动。,成形运动,钻床的主要类型：立式钻床、台式钻床、摇臂钻床、深孔钻床、其它钻床。,3.4.1,孔加工机床,第,3,章 金属切削机床与刀具,2,1,立式钻床,3.4,孔加工机床和刀具,3,3.4,孔加工机床和刀具,2,摇臂钻床,4,3,深孔钻床,深孔钻床是专门用来加工深孔（长径比大于,5,10,的孔）的专门化机床。,深孔钻床在加工时，由主轴带动工件旋转实现主运动，特制的深孔钻头只作直线进给运动,有利于钻头,沿着工件的旋转轴线进给，防止孔钻偏。,深孔钻床采用卧式布局，便于装夹工件及排屑。深孔钻床还备有冷却液输送装置，加工时，可将高压的冷却液从深孔钻头的中心孔送到切削部位进行冷却，并冲出切屑。,3.4,孔加工机床和刀具,5,二、镗床,用镗刀在工件上加工孔的机床（工件已有预制孔）,用于加工尺寸较大、精度要求较高的孔或孔系加工。,镗床的运动,镗刀的旋转运动是主运动；,镗刀或工件的移动是进给运动。,主要类型,卧式（铣）镗床；坐标镗床；,金刚镗床（精镗床）。,3.4,孔加工机床和刀具,6,（一）卧式镗床,3.4,孔加工机床和刀具,7,工艺范围,镗孔；车端面；钻、扩、铰孔；铣平面；铣成型面；加工螺纹。,应用,可在一次安装中完成大部分加工工序，其加工精度比一般的车床和钻床高,特别适合加工大型、复杂的箱体类零件上精度要,求较高的孔系及端面。,3.4,孔加工机床和刀具,8,（二）坐标镗床,一种高精度机床，具有测量坐标位置的精密测量装置，主,要部件的制造和装配精度很高，并具有良好的刚性和抗振性。,工艺范围,（,1,）镗孔；（,2,）钻、扩、铰孔；,（,3,）锪平面、铣平面和沟槽；,（,4,）用于精密刻线、精密划线、孔距及直线尺寸的精密,测量。,应用,主要用于孔本身精度（,IT5,或更高）及位置精度要求都很高的孔系加工，如钻模、镗模和量具等零件上的精密孔系加工,已逐步由单件生产应用到生产车间，用于加工箱体零件。,定位精度达,0.002,0.01,坐标镗床的主参数：,工作台的宽度,主要类型,（,按其布局和型式不同分）：,立式单柱坐标镗床,立式双柱坐标镗床,卧式坐标镗床,3.4,孔加工机床和刀具,9,3.4,孔加工机床和刀具,10,立式双柱坐标镗床,3.4,孔加工机床和刀具,11,（三）金刚镗床,：高速精密镗床（立式、卧式）,特点,切削速度很高，加工钢件,加工有色金属,加工精度：孔径精度一般为,IT5,IT6,，圆度,3,5m,背吃刀量和进给量极小：,表面质量：,应用：,用于成批大量生产中，加工发动机的气缸套、连杆、活塞等零件上精密孔。,3.4,孔加工机床和刀具,12,3.4.2,孔加工刀具,按用途分为,锥柄麻花钻,直柄麻花钻,实体材料上加工孔刀具：,麻花钻、扁钻、中心钻、深孔钻,工件已有孔进行再加工用刀具：,扩孔钻、锪钻、铰刀、镗刀,（一）麻花钻,3.4,孔加工机床和刀具,13,麻花钻,3.4,孔加工机床和刀具,14,普通高速钢麻花钻的结构,硬质合金麻花钻,3.4,孔加工机床和刀具,15,工作部分,：切削部分、导向部分,麻花钻有两条主切削刃、两条副切削刃和一条横刃；,两条螺旋槽钻沟形成前刀面；主后刀面在钻头的端面上；,钻头外缘上两小段窄棱边形成的刃带是副后刀面，钻孔时起,导向作用；,为减小与孔壁的摩擦，棱边直径磨有（,0.03,0.12,）,/100,的,倒锥量，形成了副偏角。,3.4,孔加工机床和刀具,16,麻花钻的主要几何参数,螺旋角 ：,钻头外圆柱面与螺旋槽交线的切线与钻头轴线的,夹角为螺旋角 。,在主切削刃上半径不同的点螺旋角不相等,螺旋角实际上就是钻头的进给剖面前角,。,螺旋角越大，钻头越锋利。螺旋角过大，钻头强度，散热条件。,标准麻花钻的螺旋角在,18,30,之间,。,3.4,孔加工机床和刀具,麻花钻的基面、切削平面和螺旋角,17,锋角（顶角）,：,两个主切削刃在与其平行的平面上的投影的夹角，与基面无,关。标准麻花钻,3.4,孔加工机床和刀具,18,主偏角和副偏角,主偏角,主切削刃在基面上的投影与进给方向的夹角。,由于主切削刃各点基面位置不同，主偏角是变化的，越接近钻心，主偏角越小。,副偏角,减小与孔壁的摩擦，,棱边直径磨（,0.03,0.12,）,/100,倒锥量，形成了副偏角。,前角,：在主剖面内测量的前刀面与基面之间的夹角。,前角是变化的，从外缘到钻心逐渐减小。标准麻花钻前角,在,30,30,之间。,3.4,孔加工机床和刀具,19,3.4,孔加工机床和刀具,20,后角,和副后角,后角,：在进给剖面内测量的钻头后刀面与切削平面之间,的夹角。,副后角,：副后刀面是一条窄的圆柱面，,3.4,孔加工机床和刀具,21,横刃角度,横刃斜角,在端面投影上横刃与主切削刃之,间的夹角。,横刃,两个主后刀面的相交线， 为横刃长度,标准麻花钻,3.4,孔加工机床和刀具,22,普通标准麻花钻存在的缺点：,主刃前角变化大,30,30,；,横刃为负前角,(,约,54,o,60,o,),，,横刃长度大，轴向力大；,大直径麻花钻主刃长，切屑宽，卷屑排屑难；,刃带副后角为零,，与孔壁摩擦大，刀尖角小，散热条件差，磨损快。,应通过合理修磨来提高切削效率,3.4,孔加工机床和刀具,23,群钻,是在标准高速钢麻花钻的基础上综合应用标准麻花钻的各种修磨方式磨成的一种效果较好的钻头。,群钻的进给量比标准麻花钻大，钻孔生产率高。,3.4,孔加工机床和刀具,24,为了解决麻花钻的冷却问题，,目前已研制出将切削液通向切削区的内冷却麻花钻，收到了良好的钻削效果。,3.4,孔加工机床和刀具,25,（二）中心钻：,用于加工轴类工件的中心孔,3.4,孔加工机床和刀具,26,深孔钻指长径比大于,5,10,的孔。对于普通深孔，如,L/d=520,，,可用普通麻花钻接长后在车床上或钻床上加工。对于,L/d20,100,的特殊深孔,(,如枪管、液压缸筒,),，则需要在深孔机床上用深孔钻加工。,深孔钻,必须合理解决断屑和排屑、冷却和润滑、导向等问题才能正常,工作。,生产中常见的深孔钻有下述三种：,(1),外排屑深孔钻,(2),内排屑深孔钻,(3),喷吸钻,3.4,孔加工机床和刀具,（三）深孔钻,27,1,、外排屑深孔钻,图示为单刃外排屑,深孔钻，因为切削,部分只有一侧有切,削刃，没有横刃，,钻削时切屑从钻杆,外部排出，故称为,单刃外排屑深孔钻,枪钻。,3.4,孔加工机床和刀具,28,2,、 内排屑深孔钻,钻杆为圆形，刚性好，切屑不与孔壁摩擦，生产率和加工质量均较单刃外排屑深孔钻高。切削部分刀齿为焊接式硬质合金刀片或可转位刀片。刀齿在钻头直径上交错排列起分屑作用，钻头外圆上所焊硬质合金导向块起导向作用，保证了钻孔的直线性。,3.4,孔加工机床和刀具,29,3,、喷吸钻,利用流体喷射效应原理排屑，故切削液的压力可以较低。,喷吸钻工作时，切削液由压力油口进入，其中,2/3,的切削液由内、外管之间的空隙和钻头上的六个小孔进入切削区，对切削区和导向部分进行冷却和润滑，另外,1/3,的切削液从内管后端四周的月牙形喷嘴高速喷入内管后部，在内管中形成一个低压区，将切削区的切削液和切屑吸入内管并迅速向后排出。,3.4,孔加工机床和刀具,30,3.4,孔加工机床和刀具,31,二,、,对已有的孔进行再加工的刀具,1.,扩孔钻,扩孔钻通常用作铰孔或磨孔前的预加工，或对已有的毛坯孔进行扩大。扩孔钻结构类似于麻花钻，圆锥面上的刀刃为主刃，圆柱面上的螺旋型刀刃为副刀刃，没有横刃。扩孔钻的加工余量小、主刃短、容屑槽浅、刀齿数目多（,Z,3,4,），,刀体强度高，刚性好,加工质量比麻花钻高。,3.4,孔加工机床和刀具,32,3.4,孔加工机床和刀具,33,2.,铰刀,铰刀是用于孔的半精加工和精加工的刀具，加工精度可达,IT6,IT8,，,表面粗糙度可达,Ra1.6,0.4m,。铰刀的每个刀齿相当于一把有修光刃的车刀，圆柱部分刀齿有刃带，副后角,0,，所以铰刀加工孔的表面粗糙度很小。,3.4,孔加工机床和刀具,34,铰刀,3.4,孔加工机床和刀具,35,3.4,孔加工机床和刀具,36,铰削加工特点,刀齿数多（612个），故导向,性好，切削平稳；,刀体强度和刚性较好（容屑槽,浅，芯部直径大）；,铰孔的加工质量更好,铰削余量小。,为提高铰孔精度，通常铰刀与机床主轴采用浮动联接，所以铰刀只能修正孔的形状精度，提高孔径尺寸精度和减小表面粗糙度，不能修正孔的轴线的歪斜。,3.4,孔加工机床和刀具,37,3.,锪钻,用于在已加工孔上锪各种沉头孔和孔端面的凸台平面。,常见锪钻类型：,带导柱平底锪钻,带导柱锥面锪钻,端面锪钻,3.4,孔加工机床和刀具,38,平底锪钻,锥形沉头孔,端面凸台,3.4,孔加工机床和刀具,39,4.,镗刀,镗刀可分为单刃镗刀和双刃镗刀。图（,a,）,所示为镗通孔的单刃镗刀，图（,b,）,为镗盲孔的单刃镗刀，图（,c,）,为单刃微调镗刀。,1,紧固螺钉,2,精调螺母,3,刀块,4,刀片,5,镗杆,6,导向键,3.4,孔加工机床和刀具,40,用于孔的精加工的,双刃镗刀,又称为,浮动镗刀,。浮动镗刀镗孔时，镗刀块可在镗杆的方孔中稍许浮动，使径向切削力自动平衡，刀块自动定心，从而补偿了由于刀具安装误差或镗杆径向跳动引起的加工误差。但由于镗刀块可在镗杆方孔中移动，所以不能纠正孔轴线的偏斜。,1,镗刀片,2,紧固螺钉,3,导向键,4,调整螺母,5,刀体,3.4,孔加工机床和刀具,41,三、孔加工复合刀具,孔加工复合刀具是由两把以上的同类型或不同类型的单个孔加工刀具复合后同时或按先后顺序完成不同工序（或工步）的刀具。,3.4,孔加工机床和刀具,42,3.4,孔加工机床和刀具,43,四,、,拉刀,拉削是常见的金属切削加工方法之一，能加工各种内、外表面。,3.4,孔加工机床和刀具,44,拉削时，后一个刀齿（或一组刀齿）比前一个刀齿（或一组,刀齿）高一个齿升量,fz,，工件上多余金属被刀齿一层层切除。,3.4,孔加工机床和刀具,45,与其它切削加工方法相比较，拉削有以下特点：,1.,生产率高,拉削时同时工作齿数多，刀刃工作长度大，一次行程可完成孔的粗加工、半精加工和精加工，所以生产率很高。,2.,加工精度高，加工表面粗糙度小,由于拉刀精切齿齿升量很小,，,所以加工精度可达,IT7,IT9,，,校准齿除校准孔的尺寸之外，其刀带对工件孔壁有挤压作用，所以加工表面粗糙度小（可达,Ra2.5,1.25m,）。,3.,拉刀寿命高,因为拉削时的切削速度低，产生的切削热少，切削温度低，刀齿磨损慢，所以刀具寿命高。,3.4,孔加工机床和刀具,46,卧式铣床、立式铣床、龙门铣床、工具铣床、,各种专门化铣床。,一、铣床,：用铣刀进行加工的机床,铣床的主要类型,加工平面（水平面、垂直面、斜面）；,沟槽（键槽、,T,型槽、燕尾槽等）；多齿零件上的齿槽,（齿轮、链轮、棘轮、花键轴）；螺旋形表面（螺纹和螺旋槽）,各种曲面。,铣床的工艺范围,铣床的运动,铣刀的旋转为主运动；,工件或铣刀的移动为进给运动,3.5,铣床和铣刀,第,3,章 金属切削机床与刀具,47,铣削加工的典型表面,3.5,铣床和铣刀,48,XD6132A,型,万能升降台铣床,卧式（升降台）铣床,3.5,铣床和铣刀,49,结构,1,床身；,2,悬梁；,3,主轴；,4,铣刀心轴；,5,工作台；,6,床鞍；,7,升降台；,8,底座,3.5,铣床和铣刀,50,机床的运动,铣刀装在铣刀心轴,4,上，,铣刀旋转完成主运动,（由主轴和,悬梁支架支承，主轴带动旋转）；,工件安装在工作台,5,上，通过,工作台,5,作纵向运动,；,床鞍,（滑座）,6,带工作台和工件一起作横向运动,；,升降台,7,沿床身导轨垂直方向的运动。,可在三个方向实现任一方向的进给运动或调整运动。,万能卧铣,有一个回转盘（位于工作台,5,和床鞍,6,之间），可绕垂直轴旋转（,45,），工作台能沿调整角度的方向在回转盘的导轨上进给（斜向进给），以便铣削不同角度的螺旋槽。,应用：用圆柱铣刀或盘铣刀加工平面、沟槽（环形槽）、,多齿零件、台阶。,3.5,铣床和铣刀,51,立式（升降台）铣床,3.5,铣床和铣刀,52,结构,1,铣头；,2,主轴；,3,工作台；,4,床鞍；,5,升降台,3.5,铣床和铣刀,53,机床的运动,铣刀装在主轴,2,上，,铣刀旋转完成主运动,；,工件安装在工作台,3,上，通过,工作台,3,作纵向运动,；,床鞍,（滑座）,4,带工作台和工件一起作横向运动,；,升降台,5,沿床身导轨垂直方向的运动。,可在三个方向实现任一方向的进给运动或调整运动。,万能立铣,铣头可根据加工要求在垂直平面内调整角度。,应用：,用端铣刀或立铣刀加工平面、斜面、沟槽、台阶、齿轮、凸轮等表面。,3.5,铣床和铣刀,54,龙门铣床：,具有龙门式的框,架，在龙门框架,上有,3,4,个铣头,3.5,铣床和铣刀,55,1,工作台,2,、,9,水平铣头,3,横梁,4,、,8,垂直铣头,5,、,7,立柱,6,顶梁,10,床身,结构,3.5,铣床和铣刀,56,机床的运动,铣头可分别在立柱或横梁上移动作垂直或横向进给运,动或调整运动；,铣刀可沿铣头的主轴套筒移动实现轴向进给运动；,横梁可沿立柱作垂直方向调整运动。,加工时，工作台带动工件作纵向进给运动，铣头主轴带,动刀具旋转完成主运动。,应用,:,主要用于加工大型工件上的平面和沟槽，借助于附,件还可以完成斜面、内孔等加工。,3.5,铣床和铣刀,57,二、铣刀,多刃回转刀具,1,按用途分类,铣刀的种类,圆柱铣刀：,圆柱表面上有切削刃,用于卧式铣床上加工平面。用高速钢制造或镶焊硬质合金刀片常采用螺旋形刀齿以提高切削平稳性。,面铣刀（端铣刀）：,铣刀轴线垂直于被加工表面，刀齿在铣刀的端部，,主切削刃分布在圆锥表面或圆柱表面上，端部的切削刃为副切削刃。,主要采用硬质合金刀齿，生产率高,结构已经标准化,。,盘形铣刀：,槽铣刀、两面刃铣刀、三面刃铣刀、错齿三面刃铣刀。,其它：,锯片铣刀（切断或加工窄槽）、立铣刀、键槽铣刀、角度铣刀、成形铣刀。,3.5,铣床和铣刀,58,2,按齿背加工形式分类,尖齿铣刀：,齿背经,铣,制而成，并在切削刃后面磨出窄的,后刀面，铣刀用钝后只需刃磨后刀面。,铲齿铣刀：,齿背经,铲,制而成。铣刀用钝后仅刃磨前刀,面，适用于切削刃廓形复杂的铣刀,成形铣刀,。,3.5,铣床和铣刀,59,铣刀,3.5,铣床和铣刀,60,1.,圆周铣削方式,切削刃在圆周上,三、铣削方式,逆铣与顺铣,3.5,铣床和铣刀,61,切削厚度,由,0,，切削力由,0,，避免了刀齿因冲击而破损；,开始切削时，由于切削刃的,钝圆半径,作用，对切削层挤压产生,加工硬化,，使下一个刀齿切入更加困难，会,加快刀具磨损,。,水平切削分力,与进给方向 相反，需要的进给功率大（比顺铣）。,垂直切削分力,向上，有将工件和工作台抬起的作用，由小到大，切出消失,引起工件和工作台的上下振动，加工表面粗糙度值。,对于有硬皮的工件，逆铣由下（里）向上（外），避开硬皮刀具磨损和破损，,刀具寿命,。,（,1,）逆铣：,铣刀切削速度方向与工件进给速度方向相反。,3.5,铣床和铣刀,62,3.5,铣床和铣刀,63,切削厚度,由,0,，切削力由,0,，刀齿切入时受到冲击；,对于有硬皮的工件，刀具易发生破损和加速磨损；,水平切削分力,与进给方向 相同，由于丝杠螺母间隙存在（轴向），会造成工作台窜动，使铣削进给量不均匀，甚至打刀,水平方向振动。,（,2,）顺铣：,铣刀切削速度方向与工件进给速度方向相同,3.5,铣床和铣刀,64,选用：,对于没有硬皮的工件,只要机床驱动工作台作进给运动的螺,旋副有消除间隙的机构时，应采用顺铣：, ,Ra,；,在同一个刀具寿命下， ，生产率。,对于有硬皮的工件,或没有消除螺纹间隙的一般铣床上,应采用逆铣,刀具磨损，避免打刀,。,3.5,铣床和铣刀,65,2.,端铣平面时的铣削方式,对称铣削和不对称铣削不对称逆铣、不对称顺铣,3.5,铣床和铣刀,66,（,2,）不对称逆铣：切入时比切出时切削厚度小。,铣削碳钢和一般合金钢时，可减小切入时的冲击，提高硬质,合金铣刀寿命一倍以上。,（,3,）不对称顺铣：切入时切削厚度最大，切出时切削厚度最小。,加工不锈钢和耐热钢时，刀具磨损， ,40%,60%,。,3.5,铣床和铣刀,（,1,）对称铣削：切入、切出时切削厚度相同，具有较大的平均,铣削厚度用较小的 铣削淬硬钢，应采用对称铣削。,67,四、铣削用量,1,、背吃刀量,a,p,沿平行于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸,3.5,铣床和铣刀,68,2,、侧吃刀量,a,e,沿垂直于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸,3.5,铣床和铣刀,69,3,、铣削速度,V,C,4,、进给运动速度与进给量,a.,进给运动速度,V,f,b.,每齿进给量,f,Z,3.5,铣床和铣刀,70,五、铣削特点,多刃切削,：,铣刀刀齿多，切削刃的总长度大，生产效率高，,刀具寿命高。但刃磨和调整铣刀较困难：,保持各刀齿的一致,性, 径向跳动和端面跳动。,断续切削,：,铣削时，铣刀周期性的切入、切出工件，瞬时切,削力是变化的，切削有振动，影响加工质量；铣刀一转中有较,长的时间冷却，有利于提高刀具寿命；但因周期性的热冲击易产生裂纹和破损。,可选用不同的铣削方式,：,利用顺铣、逆铣、对称铣和不对称,铣等铣削方式，来适应不同材料的可加工性和加工要求，可提高刀具寿命高和生产效率。,3.5,铣床和铣刀,71,一、磨床,（一）外圆磨床 主要用来磨削外圆柱面和圆锥面,1,万能外圆磨床（,M1432A,）, 组成及布局,床身,1,：磨床的基础件。内部用作液压缸的油池。,头架,2,：安装和夹持工件，并带动工件旋转。在水平面内可逆时针转,90,。 可用顶尖或卡盘,内圆磨具,3,：支承磨内孔的砂轮主轴,单独的电机驱动。,砂轮架,4,：支承并传动高速旋转的砂轮主轴。装在滑鞍,6,上，当需要磨削短圆锥面时，可在水平面内调整到一定角度（,30,）。,尾座,5,：与头架,2,的前顶尖一起支承工件。,横向进给机构和滑鞍,6,：转动手轮,7,，使横向进给机构带动滑鞍,6,及其上砂轮架作横向进给运动。,手轮,7,：操纵横向进给运动。,工作台,8,：上下两层组成。,上工作台可绕下工作台在水平面内回转一个角度 磨削锥度不大的长圆锥面。,3.6,磨床和砂轮,第,3,章 金属切削机床与刀具,72,床身,横向进给手柄,脚踏操作板,尾座,横向进给机构,砂轮架,内圆磨具,工作台,头架,万能外圆磨床外观图,3.6,磨床和砂轮,73,万能外圆磨床,的传动原理,3.6,磨床和砂轮,74,基本磨削方式：,纵磨法（贯穿磨削法）和横磨法（切入磨削法）,磨削方式及所需要的运动,纵磨法,横磨法,3.6,磨床和砂轮,75,纵磨法（贯穿磨削法）：使工作台作纵向往复运动进行,磨削的方法。,表面成形方法相切法。, 表面成形运动：,工件沿轴线往复移动,纵向进给运动（,）；,工件旋转,圆周进给运动（ 、 ）。,砂轮的横向进给运动,间歇进给运动,切入运动。,砂轮旋转运动（磨外圆,、磨内孔 ）,主运动；,3.6,磨床和砂轮,76,砂轮架的横向快进和快退运动；,尾座套筒伸缩移动,液压传动。,辅助运动：,3.6,磨床和砂轮,77,横磨法（切入磨削法）：用宽砂轮进行横向切入磨削的方法,表面成形方法：成形,相切法。,砂轮旋转运动,主运动；,工件旋转,圆周进给运动（ 、 ）。, 砂轮连续地作横向进给运动： 切入运动。, 表面成形运动,辅助运动：,砂轮架横向快进和快退运动；尾座套筒伸缩移动,液压传动。,3.6,磨床和砂轮,78,M1432A,是普通精度级万能外圆磨床。主要用于磨削,IT6,IT7,级,精度的圆柱形或圆锥形的外圆或内孔，,机床的用途：,主参数：最大磨削工件直径,320,。,磨圆柱面（纵磨法）；,工作台偏转，磨锥度不大长圆锥面（纵磨法）；,砂轮架偏转，磨短圆锥面（横磨法）；,用内圆磨具，磨内圆柱面（纵磨法）；,可以转动头架，磨圆锥面。,3.6,磨床和砂轮,79,3.6,磨床和砂轮,80,2,无心外圆磨床（无心磨床）,外圆磨削的一种特殊形式,磨削时，直接将工件放在,砂轮、导轮,之间，用托,板支承，工件被,磨削的外圆面作定位面,定位基,准为工件外圆中心线,。,3.6,磨床和砂轮,81,无心外圆磨削的加工示意图,3.6,磨床和砂轮,82,工件放在砂轮,1,和导轮,3,之间,托板与导轮构成假想的,V,型块,工件中心应高于,砂轮、导轮中心连线,0.150.2d,砂轮和导轮的同向旋转，磨削砂轮的圆周速度很大：,工作原理,通过切向磨削力带动工件旋转；,导轮则依靠摩擦力限制工件旋转,利用磨削砂轮和工件间形成的（很大）速度差：,产生磨削作用。,改变导轮转速调节工件的圆周进给速度,导轮树脂或橡胶为粘结剂的刚玉砂轮,3.6,磨床和砂轮,83,磨削方式,纵磨法（贯穿磨削法）,加工光轴,将工件从机床前面放到托板上，推入磨削区后，工件旋转，同时轴向向前移动，从机床另一端出去就磨削完毕。,工件的轴向进给,由导轮的中心线在竖直平面内向前倾斜了,角引起。,控制工件的圆周进给速度,使工件作纵向进给（导轮应修正成回转双曲面。,3.6,磨床和砂轮,84,横磨法（切入磨削法）,将工件放在,托板和导轮,间；,工件（连同导轮）或砂轮,作横向进给；,导轮的中心线仅,倾斜微小的角度,（约,30,）,对工件产生,小的轴向推力,，使之靠住挡块,5,，得到可靠轴向定位。,应用：,用于加工具有阶梯或成形回转表面的工件,如,气缸套外圆磨削,3.6,磨床和砂轮,85,特点（与外圆磨床比）,生产效率高,工件不打中心孔，装夹省时省力，可连续磨削；,磨削表面的尺寸精度（,IT5,）、形状精度（圆,度、圆柱度）高，表面质量高（,Ra,小）；,易于实现自动化,配自动上料机构；,主要用于成批、大量生产中加工圆柱面连续的光,轴和阶梯轴,机床调整费时。,应用,3.6,磨床和砂轮,86,（二）平面磨床,主要用于磨削各种零件的平面,磨削方式,端面磨削：,用砂轮端面磨削。,特点,：接触面积大，生产率，散热条件， ,应用,：主要用于粗磨和半精磨加工,周边磨削（圆周磨削）：,用砂轮圆周磨削,特点,：接触面积小，生产率 ，散热条件， ,应用,：主要用于精磨加工,3.6,磨床和砂轮,87,主要类型和运动,3.6,磨床和砂轮,88,卧轴矩台平面磨床,：,用砂轮的周边磨削，工件往复移动。,表面成形方法相切法。需要二个表面成形运动。,砂轮的旋转,主运动,矩形工作台的纵向往复移动,进给运动,砂轮架的横向进给运动,砂轮架周期性沿垂直于工件被磨削表面的方向进给,切入运动,3.6,磨床和砂轮,89,卧轴圆台平面磨床,：,用砂轮的周边磨削，工件圆周进给。,表面成形方法相切法。需要二个表面成形运动, 圆形工作台,圆周进给运动, 砂轮架,-,径向进给运动, 砂轮架,-,周期性切入运动,磨削各种零件, 砂轮的旋转,主运动,3.6,磨床和砂轮,90,立轴矩台平面磨床,：,用砂轮的端面磨削，工件往复移动,表面成形方法,成形法,相切法,。需要一个表面成形运动, 矩形工作台,纵向进给运动, 砂轮架,周期性切入运动, 砂轮的旋转,主运动,3.6,磨床和砂轮,91,立轴圆台平面磨床：用砂轮的端面磨削，工件圆周进给,表面成形方法成形法,相切法。, 圆形工作台,圆周进给运动, 砂轮架,周期性切入运动,用于磨削小零件和大直径环形零件端面，不能磨削窄长零件, 砂轮的旋转,主运动,3.6,磨床和砂轮,92,磨床用的主要刀具。由磨料和结合剂经压坯、干燥、焙烧及修整而成的具有一定形状的多孔体。,砂轮的特性参数：,指决定砂轮性能的因素，,包括：,磨料、粒度、结合剂、硬度、组织、形状和尺寸。,二、砂轮,3.6,磨床和砂轮,93,砂轮的磨料,磨料,氧化物,碳化物,超硬磨料,棕刚玉,白刚玉,络刚玉,黑色碳化硅,绿色碳化硅,碳化硼,人造金刚石,立方氮化硼,磨削碳钢、合金钢、通用高速钢,磨削硬铸铁、硬质合金、非铁金属,磨削硬脆材料、硬质合金、宝石、高温合金,取决于工件材料的硬度,3.6,磨床和砂轮,94,粒度,：磨料颗粒尺寸的大小,颗粒尺寸大于,40,m,磨粒,：用机械筛选法确定粒度号，,粒度号是该颗粒刚好能通过的筛子每英寸（,25.4,）长度上的孔眼数。,60#,磨料颗粒刚好能通过的筛子每英寸长度上的孔眼数为,60,个。,颗粒尺寸小于,40,m,微粒,：用显微镜分析法来测量，,粒度号是最大尺寸的微米数。,W20,磨料颗粒最大尺寸为,20,m,。,3.6,磨床和砂轮,95,粗磨,选粒度号小的砂轮（ ），生产率；,精磨,选粒度号大的砂轮（ ），,Ra,；,螺纹、齿形等成形磨削,选用的砂轮；,镜面磨削和光整加工,微粒（粉）。,选用原则,磨削,塑性金属,选粒度号小的砂轮，防止砂轮堵塞；,磨削,脆性金属,选粒度号大的砂轮，提高磨削生产率。,砂轮与工件接触面积大,选粒度号小的砂轮，同时工作,的磨粒数，避免发热而烧伤工件。,3.6,磨床和砂轮,96,结合剂,：将磨料粘结成具有一定形状和强度的砂轮,陶瓷结合剂（,V,）,：砂轮允许线速度为,35m/s,，不能进行高,速磨削,脆性大，韧性、弹性差；,树脂结合剂（,B,）,：酚醛树脂或环氧树脂。,用于切断、切槽砂轮或高速磨削（ ）。砂轮允,许线速度为,45m/s,橡胶结合剂（,R,）,：人造橡胶。砂轮允许线速度为,65m/s,。,主要用作切断和切槽砂轮、无心磨导轮及抛光用砂轮。,金属结合剂（,M,）,：适用于金刚石砂轮。,3.6,磨床和砂轮,97,砂轮的硬度：砂轮上磨粒在外力作用下脱落的难易程度。,反映磨粒与结合剂粘结的强度。,磨粒难易脱落时，表示砂轮硬；,磨粒容易脱落时，表示砂轮软。,选用原则：,工件材料越硬，磨粒越易磨损软砂轮；,工件的热敏感性越强软砂轮（控制磨削温度）；,磨削易堵塞砂轮的材料软砂轮；,成形磨和精磨硬砂轮（保持砂轮廓形）,工件与砂轮接触面积大，磨粒工作环境差，易磨损,选软砂轮。,3.6,磨床和砂轮,98,砂轮的组织：,砂轮中磨粒、结合剂、气孔三部分体积的比例关系。,紧密：用于成形磨削和精磨,硬度高，廓形保持性好，容屑,空间小，散热条件差；,中等：用于一般磨削。,疏松：用于粗磨、平面和内圆磨等磨削接触面积较大加工；,热敏感性大的工件及易堵塞砂轮的软金属材料加工,容屑空,间大，硬度低，散热条件好。,3.6,磨床和砂轮,99,砂轮的型号、代号、标记和尺寸：,3.6,磨床和砂轮,100,3.7,齿轮加工机床与齿轮刀具,一、齿轮加工机床：加工齿轮轮齿的机床,主要类型：按被加工齿轮的形状,圆柱齿轮加工机床：滚齿机、插齿机、车齿机；,圆锥齿轮加工机床：,加工直齿锥齿轮刨齿机、铣齿机、拉齿机；,加工弧齿锥齿轮铣齿机。,精加工齿轮齿面的机床：磨齿机、剃齿机、珩齿机,第,3,章 金属切削机床与刀具,101,3.7,齿轮加工机床与齿轮刀具,102,齿轮加工方法,成形法：,特点,加工精度低，齿轮的齿廓形状决定于基圆的大小（与齿轮的齿数有关）：,生产效率低。,不需要专用设备铣床、刨床、插床。,用与被加工齿轮齿槽形状相同的成形刀具切削轮齿所用刀具的切削刃形状与被切齿轮的齿槽形状相吻合。,在铣床上用盘状模数铣刀和指状模数铣刀铣齿轮；,刨床或插床上用成形刀具插削或刨削齿轮。,3.7,齿轮加工机床与齿轮刀具,103,当齿轮模数,8,时，,在立式铣床上用指,状铣刀铣削,3.7,齿轮加工机床与齿轮刀具,104,在铣床上用具有渐开线齿形的成形铣刀直,接切出齿形。当齿轮模数,m8,时，一般在卧式铣床上用盘状铣刀铣削。,3.7,齿轮加工机床与齿轮刀具,105,范成法,包络法或展成法,利用齿轮的啮合原理进行的,把齿轮啮合副（齿条齿轮、齿轮齿轮）中的一个转化为刀具，另一个转化为工件，并强制刀具和工件作严格的啮合运动而范成切出齿廓,。刀具切削刃在各瞬时位置的包络线形成了工件的齿廓线。,特点,加工精度和生产效率高。范成法切齿所用刀具切削刃的形状相当于齿条或齿轮的齿廓，与被切齿轮的齿数无关，每一种模数的齿轮只需一把刀具。,生产效率高。,需要专用设备滚齿机、插齿机、磨齿机、剃齿机、珩齿机。,3.7,齿轮加工机床与齿轮刀具,106,圆柱齿轮,圆锥齿轮,蜗杆蜗轮,常见齿轮的种类和加工方法,种类,3.7,齿轮加工机床与齿轮刀具,107,圆柱齿轮的加工方法滚齿、插齿等；,锥齿轮的加工方法刨齿、铣齿等；,精加工齿轮齿面的方法磨齿、剃齿、珩齿和研齿。,加工方法,3.7,齿轮加工机床与齿轮刀具,108,1.,滚齿机,滚齿原理,根据展成法原理加工齿轮轮齿,一对螺旋齿轮的传动原理。,模拟一对交错轴倾斜齿轮副啮合滚动的过程。,将其中一个齿轮的齿数减少到一个或几个（,1,3,）、轮齿的,螺旋角很大，就成了蜗杆。再将蜗杆开槽并铲背，就成了齿,轮滚刀；,当机床使滚刀与工件严格地按一对斜齿圆柱齿轮啮合的传动,比关系作旋转运动时，滚刀在工件上连续不断地切出齿来：,滚刀一转，工件应转 转,3.7,齿轮加工机床与齿轮刀具,109,滚齿机,3.7,齿轮加工机床与齿轮刀具,110,111,加工直齿圆柱齿轮的传动原理,3.7,齿轮加工机床与齿轮刀具,112,展成运动传动链,由滚刀的旋转运动 和工件的旋转运动,复合运动：,滚刀,45 67,工作台（工件）的传动链。,展成运动；,内联系传动链,：当,k=1,，滚刀转一转，工件转一个齿。,3.7,齿轮加工机床与齿轮刀具,113,主运动传动链,外联系传动链,电动机,12 34,滚刀,轴向进给传动链,外联系传动链,工作台（工件）,78 910,刀架升降丝杠,刀架,形成直线导线运动。,3.7,齿轮加工机床与齿轮刀具,114,滚切斜齿圆柱齿轮时，展成运动、主运动以及轴向进给运动传动链与加工直齿圆柱齿轮相同，只是刀架与工件之间增加了一条附加运动传动链；这条传动链属于内联系传动链。,115,滚刀刀齿,沿螺旋线分布，螺旋升角为,（,10,。,）。,滚齿时，要求在切削部位滚刀的螺旋线方向与工件齿长方向一致。,滚刀安装角,：滚刀轴线与被切齿轮端面之间的夹角。,滚刀的安装,3.7,齿轮加工机床与齿轮刀具,116,右旋滚刀滚切直齿轮,左旋滚刀滚切直齿轮,加工直齿圆柱齿轮,3.7,齿轮加工机床与齿轮刀具,117,加工斜齿圆柱齿轮,滚刀和工件的螺旋方向有左右方向之分，有四种不,同的组合。,3.7,齿轮加工机床与齿轮刀具,118,右旋滚刀滚切右旋齿轮,左旋滚刀滚切左旋齿轮,3.7,齿轮加工机床与齿轮刀具,119,右旋滚刀滚切左旋齿轮,左旋滚刀滚切右旋齿轮,3.7,齿轮加工机床与齿轮刀具,120,2.,插齿机,3.7,齿轮加工机床与齿轮刀具,121,3.7,齿轮加工机床与齿轮刀具,122,蜗杆砂轮法,碟形砂轮法,大平面砂轮法,锥形砂轮法,3.,磨齿机,3.7,齿轮加工机床与齿轮刀具,123,3.7,齿轮加工机床与齿轮刀具,124,成形法齿轮刀具,二、齿轮加工刀具,盘形齿轮铣刀（盘状模数铣刀）,铲齿成形铣刀,加工直齿、斜齿圆柱齿轮、齿条。,指形齿轮铣刀（指状模数铣刀）,加工大模数直齿、斜齿圆柱齿轮、人字形齿轮。,3.7,齿轮加工机床与齿轮刀具,125,盘状模数铣刀,指状模数铣刀,3.7,齿轮加工机床与齿轮刀具,126,应用,加工等于低于,9,级精度的齿轮,把一套,3.7,齿轮加工机床与齿轮刀具,8,把一套的模数铣刀刀号及加工齿数范围：,127,范成法齿轮刀具：,可用同一把刀具加工模数相同而齿数不同,的渐开线齿轮需专门的齿轮加工机床。,插齿刀,齿轮滚刀,剃齿刀,3.7,齿轮加工机床与齿轮刀具,128,碗状直齿插齿刀用于加工多联齿轮和某些内齿轮,锥柄直齿插齿刀用于加工内齿轮。,盘状直齿插齿刀加工外齿轮和大直径的内齿轮。,插齿刀,3.7,齿轮加工机床与齿轮刀具,129,插齿刀的精度等级及选择：,根据被加工齿轮工作平稳性精度等级选择,AA,级,加工,6,级精度齿轮,A,级,加工,7,级精度齿轮,B,级,加工,8,级精度齿轮,3.7,齿轮加工机床与齿轮刀具,130,齿轮滚刀,指加工渐开线齿轮所用的滚刀加工外啮合直齿和斜齿圆柱渐开线齿轮常用刀具。齿轮滚刀相当于一个渐开线螺旋齿轮。,齿轮滚刀的基本蜗杆：,有一个齿（或二、三个齿）、齿很长、螺旋角很大,（,80,90,）的斜齿圆柱齿轮，只是它的齿绕其轴线转好几圈，外貌象一个蜗杆,渐开线基本蜗杆,渐开线滚刀,。,阿基米德基本蜗杆,和,法向直廓基本蜗杆,(,端截面形状,),容屑槽：,螺旋槽或直槽,在垂直于蜗杆螺旋线方向或平行于轴线方向开出容屑槽；,滚刀的前刀面：滚刀的基本蜗杆开出容屑槽便形成了前刀面。直槽滚刀的前刀面平行于滚刀轴线；,滚刀的后刀面及后角：,滚刀的（顶刃）后刀面和侧后刀面是用铲削方法加工出来的。,3.7,齿轮加工机床与齿轮刀具,131,齿轮滚刀的主要参数：,外径、头数、齿形、螺旋升角、旋向。,齿轮滚刀的类型：,整体滚刀：,用高速钢制造。,小模数、小直径的滚刀硬质合金制造，加工仪表齿轮。,镶齿结构齿轮滚刀：,齿轮滚刀模数较大做成镶齿结构。,特点：,节省刀具材料；刀片锻造容易；热处理质量好；刀具,寿命高。,3.7,齿轮加工机床与齿轮刀具,132,滚齿原理,1,滚刀；,2,工件,滚齿原理及齿轮滚刀,3.7,齿轮加工机床与齿轮刀具,133,3.7,齿轮加工机床与齿轮刀具,134,齿轮滚刀的合理使用,正确选择齿轮滚刀,齿轮滚刀的法向模数 、分度圆上法向齿形角 与被加,工齿轮的法向模数和法向齿形角相等；,齿轮滚刀精度与齿轮精度相适应。,标准齿轮滚刀的精度有,AA,级、,A,级、,B,级、,C,级，,加工,6,7,级、,7,8,级、,8,9,级、,9,10,级精度的齿轮；,标准齿轮滚刀阿基米德滚刀。,精加工,零前角、单头直槽滚刀；,粗加工正前角、多头螺旋槽滚刀（改善切削条件）；,加工直齿轮用右旋滚刀；,加工斜齿轮滚刀旋向与被加工齿轮旋向相同，可减小滚刀在机床上的安装角。,滚刀在机床的安装,安装误差主要是指滚刀的径向跳动和轴向跳动，造成误差的原因是刀杆弯曲或刀杆安装偏心及倾斜。对于加工,7,8,级精度的齿轮，径向圆跳动为,0.01,0.03,，而且两端跳动方向相同，保证滚刀轴线不倾斜。,3.7,齿轮加工机床与齿轮刀具,135,剃齿刀,剃齿是一种精加工齿轮齿形的方法，所用的刀具就是剃齿,刀。相当于一个高精度的螺旋齿轮。,高速钢剃齿刀,可加工硬度低于,HRC35,的齿轮，精度达,6,8,级，表面粗糙度值,Ra=0.4,0.8m,。适用于大批量生产的场合。,3.7,齿轮加工机床与齿轮刀具,136,第,3,章 金属切削机床与刀具,3-1,、,3-2,、,3-4,、,3-5,；,4-15,、,4-16,；,5-1,、,5-2,、,5-3,、,5-6,、,5-7,；,6-2,、,6-5,；,7-1,、,7-2,、,7-3,。,补充：,1.,成形车刀有哪三种类型？各应用于何种场合？,2.,钻床、镗床的主要类型？,3.,外圆磨床的主要类型、磨削方式及所需要成形运动？,4.,平面磨床的主要类型、磨削方式及所需要成形运动？,5.,齿轮齿形的加工方法有哪两种？简述其特点及应用场合？,思考题,137,