三章机床附件和刀具

第三章 机床附件和刀具 第一节 机床附件一、概述（一）机床附件的概念、作用和分类1、机床附件的概念机床附件是指用来夹持工件或刀具的通用夹具。2、机床附件的作用 （1）迅速而准确的确定机床、工件、刀具的相互位置，保证发挥机床的基本功能； （2）扩大机床的加工功能； （3）保证机床的加工精度，提高机床的生产率。3、机床附件的分类和型号编制方法 （1）机床附件分类 根据我国有关标准，机床附件分按其用途分为卡盘、分度头、机用虎钳、圆形工作台等十二大类。 （2）机床附件型号表示方法 我国机床附件的型号表示方法图示如下 其中： 1、类代号， 2、通用特性代号 （） （） （ ）（ ）（/） 1 2 3 4 5 6 7 8 3、组系代号， 4、主参数， 5、第二主参数 6、结构代号， 7、重大改进代号 8、与配套机床连接代号（或配套机床代号） （3）类代号 根据规定，即床附件的类代号表示为： 见附表附表3-1机床附件的类代号机床附件的类代号 （4）通用特性代号 见附表3-2机床附件通用特性代号机床附件通用特性代号 二、车床附件 （一）卡盘 1、概念 利用均布在卡盘体上的活动卡爪的径向移动，把工件夹紧和定位的机床附件。 2、构造 卡盘体 活动卡爪 卡爪驱动机构 卡盘体直径最小为65毫米，最大可达1500毫米，中央有通孔，以便通过工件或棒料；背部有圆柱形或短锥形结构，直接或通过法兰盘与机床主轴端部相联接。3、分类 卡盘按驱动卡爪所用动力不同，分为手动卡盘和动力卡盘两种。 （1）手动卡盘 为通用附件,可按卡爪分为三爪卡盘和四爪卡盘。 A.三爪卡盘 三爪卡盘的驱动原理：由小锥齿轮驱动大锥齿轮。大锥齿轮的背面有阿基米德螺旋槽,与3个卡爪相啮合。因此用扳手转动小锥齿轮,便能使3个卡爪同时沿径向移动，因此可以自动定心，因此常称为“三爪自定心卡盘”。 三爪卡盘结构 三爪自定心卡盘三爪卡盘特点： 可自动定心，装夹工件方便， 卡爪可反向安装，以夹持尺寸较大的工件。 定心精度不高；夹紧力较小。三爪卡盘用途： 常用于截面为圆形、三角形、六方形的轴类或盘类中小型零件的装夹。 B.四爪卡盘 a.四爪手动卡盘的调整方式： 分别调整（单动） 不可分别调整 b. 不可分别调整的四爪卡盘 驱动原理和三爪卡盘相同，也可自动定心。 四爪自定心卡盘 c.可分别调整的四爪卡盘（单动） 驱动原理 每个卡爪底面有内螺纹与螺杆连接，用扳手转动各个螺杆便能分别地使相连的卡爪作径向移动。 特点 夹持力大 不能自动定心 应用时需与划针盘、百分表配合进行工件中心的找正； 经找正后的工件安装也可达到理想的精度。 工件找正 用途 一般用于方形、长方形、椭圆形及各种不规则零件的安装。 四爪单动卡盘结构 四爪单动卡盘 卡爪和丝杠 （2）动力卡盘 属于自动定心卡盘，配以不同的动力装置（气缸、油缸或电机），相应组成气动卡盘、液压卡盘或电动卡盘。 此类卡盘动作迅速,卡爪移动量小,适于专业化大批量生产的工件的夹装。 （二）花盘 1、概念 花盘是安装于主轴的一个端面有许多用来穿压紧螺栓长槽的圆盘。 2、特点 工件可直接装于花盘，也可借助于弯板的配合安装。 工件的位置需经找正。花盘上安装工件的另一边需加平衡铁平衡，以免转动时产生振动。 3、用途 用来安装无法使用三爪和四爪卡盘装夹的形状不规则的工件 花盘（三）顶尖 1、功用 顶尖用于顶夹工件。 2、分类 死顶尖，活顶尖， 不随工件转动的是死顶尖,反之是活顶尖 3、应用 一夹一顶 具有较大的夹持力，但精度低于对顶 对顶 可保证较高同轴度。 活顶尖 死顶尖 顶尖的应用 对顶（上） 一夹一顶（下） （三）中心架与跟刀架 作用 加工细长轴时，为提高工件刚性和加工精度，常采用中心架和跟刀架。 应用 中心架用压板及螺栓紧固在床身导轨上； 跟刀架紧固在刀架滑板上并与刀架一起移动。 中心架 跟刀架 中心架的应用 跟刀架的应用 二、铣床附件 （一）平口钳 平口钳的钳口本身精度及其与底座底面的位置精度较高，底座下面的定向键方便于平口钳在工作台上的定位，故结构简单，夹紧可靠。平口钳有固定式和回转式两种，回转式平口钳的钳身可绕底座心轴回转360。 （二）回转工作台 回转工作台除了能带动安装其上的工件旋转外，还可完成分度工作。 用途： 主要用于圆周进给、轴向进给，可铣削圆弧、加工曲线形工件，如利用它加工工件上圆弧形周边、圆弧形槽、多边形工件以及有分度要求的槽或孔等 。 工作台也常用于钳工划线。 分类 有手动、自动之分 （手动）回转工作台（三）分度头 分度头示意图（三）分度头 分度头传动系统 1、概述、概述 分度头是将工件夹持在卡盘上或两顶尖间，并使其旋转、分度和定位的机床附件。 2、结构、结构 分度头做为通用型机床附件其结构主要由夹持部分、分度定位部分、传动部分组成。 3、分类、分类 按传动、分度形分类 蜗杆副分度头、度盘分度头、孔盘分度头、槽盘分度头、端齿盘分度头和其它分度头(包括电感分度头和光栅分度头)。 国内较常见的是孔盘分度头。 按功能分类 万能分度头、半万能分度头、等分分度头。 按结构形式分类 立式、卧式、可倾、悬梁分度头等4、 作用 （1）使工件周期地绕自身轴线回转一定角度，完成等分或不等分的圆周分度工作，如加工方头、六角头、齿轮、花键以及刀具的等分或不等分刀齿等；（2）通过配换挂轮，由分度头使工件连续转动，并工作台的纵向进给运动相配合，以加工螺旋齿轮、螺旋槽和阿基米德螺旋线凸轮等； （3）用卡盘加持工件，使工件轴线相对于铣床工作台倾斜一定角度，以加工与工件轴线相交成一定角度的平面、沟槽等。 因此，分度头在单件、小批生产中得到了普遍应用。 5、孔盘分度头的结构和分度原理 （1） 传动 分度头的传动机构为一传动比为的涡轮副，即手柄摇动40周，分度头手柄转动40/11周。 （2）分度盘（孔盘） 孔盘按同心圆的形式排列了数个孔圈，各孔圈上排列着个数不等的孔（盲孔）。 每个分度头配有多个孔盘 例如：FW250配有三块孔盘 各盘的孔数：第一块 16、24、30、36、41、47、57、59 第二块 23、25、28、33、39、43、51、61 第三块 22、27、29、31、37、49、53、63 手动分度原理 摇动手柄，带动主轴转动，借助于分度盘上孔圈，获得所需分度数。 例：有一齿轮，齿数为35，求每一分度手柄的摇动圈数。 分度数Z=35 每一分度手柄的摇动圈数 操作：选定孔数为42、49、63 的孔圈即可。711354040Zn 第二节 刀具一、刀具材料的基本要求（一）高硬度 刀具是从工件上去除材料，所以刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度。 刀具材料最低硬度应在60HRC以上。 对于碳素工具钢材料，在室温条件下硬度应在62HRC以上；高速钢硬度为63HRC70HRC；硬质合金刀具硬度为89HRC93HRC。 （二）高强度与强韧性 刀具材料在切削时受到很大的切削力与冲击力。如车削45钢，在背吃刀量ap4，进给量f 0.5/r的条件下，刀片所承受的切削力达到4000N，可见，刀具材料必须具有较高的强度和较强的韧性。 （ 材料的韧性用冲击韧度aK表示，反映 材料抗脆性和崩刃能力） （三）较强的耐磨性和耐热性 1、刀具耐磨性是刀具抵抗磨损能力。 一般刀具硬度越高，耐磨性越好。 刀具金相组织中硬质点（如碳化物、氮化物等）越多，颗粒越小，分布越均匀，则刀具耐磨性越好。 2、刀具材料耐热性是衡量刀具切削性能的主要标志，通常用高温下保持高硬度的性能来衡量，也称热硬性。 刀具材料高温硬度越高，则耐热性越好，在高温抗塑性变形能力、抗磨损能力越强。 （四）优良导热性 刀具导热性好，表示切削产生的热量容易传导出去，降低了刀具切削部分温度，减少刀具磨损。 刀具材料导热性好，其抗耐热冲击和抗热裂纹性能也强。 （五）良好的工艺性与经济性 刀具不但要有良好的切削性能，本身还应该易于制造，这要求刀具材料有较好的工艺性，如锻造、热处理、焊接、磨削、高温塑性变形等功能。 经济性也是刀具材料的重要指标之一，选择刀具时，要考虑经济效果，以降低生产成本。 二、常用刀具材料（一）普通刀具材料普通刀具材料 1高速钢 （1）概念： 高速钢是一种含有钨、钼、铬、钒等合金元素较多的工具钢 。 （2）特点： 高速钢具有良好的热稳定性 高速钢具有较高强度和韧性 高速钢具有一定的硬度(6370HRC)和耐磨性 （3）分类 A、钨系高速钢（简称 W18） 优点：钢磨削性能和综合性能好，通用性强。 缺点：碳化物分布常不均匀，强度与韧性不够 强，热塑性差，不宜制造成大截面刀具。 B、钨钼钢（将一部分钨用钼代替所制成的钢 ） 优点：减小了碳化物数量及分布的不均匀性 。 缺点：高温切削性能和W18相比稍差。 粉末冶金高速钢 优点： 无碳化物偏析，提高钢的强度、韧性和硬度，硬度值达6970HRC； 保证材料各向同性，减小热处理内应力和变形； 磨削加工性好，磨削效率比熔炼高速钢提高23倍； 耐磨性好 ； 适于制造切削难加工材料的刀具、大尺寸刀具（如滚刀和插齿刀），精密刀具和磨加工量大的复杂刀具。 2硬质合金 （1）硬质合金组成 硬质合金是由难熔金属碳化物和金属粘结剂经粉末冶金方法制成。 （2）硬质合金的性能特点 硬质合金优点：硬质合金中高熔点、高硬度碳化物含量高，热熔性好 ,热硬性好，切削速度高。 硬质合金缺点：脆性大，抗弯强度和抗冲击韧性不强。抗弯强度只有高速钢的1/31/2，冲击韧性只有高速钢的1/41/35。 硬质合金力学性能：主要由组成硬质合金碳化物的种类、数量、粉末颗粒的粗细和粘化剂的含量决定。 （2）普通硬质合金的种类、牌号及适用范围 按其化学成分的不同可分为 ： 钨钴类（WC+Co） 合金钴含量越高，韧性越好，适于粗加工； 钴含量低，适于精加工。 钨钛钴类（WC+TiC+Co） 此类合金有较高的硬度和耐热性，主要用于加工切屑成呈状的钢件等塑性材料。 合金中TiC含量高，则耐磨性和耐热性提高，但强度降低 粗加工一般选择TiC含量少的牌号，精加工选择TiC含量多的牌号。 钨钛钽（铌）钴类（WC+TiC+TaC（Nb）+Co） 适用于加工冷硬铸铁、有色金属及合金半精加工，也能用于高锰钢、淬火钢、合金钢及耐热合金钢的半精加工和精加工。 碳化钛基类（WC+TiC+Ni+Mo） 用于精加工和半精加工，对于大长零件且加工精度较高的零件尤其适合，但不适于有冲击载荷的粗加工和低速切削。（3）超细晶粒硬质合金 超细晶粒硬质合金多用于YG类合金，它的硬度和耐磨性得到较大提高，抗弯强度和冲击韧度也得到提高，已接近高速钢。 适合做小尺寸铣刀、钻头等，并可用于加工高硬度难加工材料。 （二）特殊刀具材料 1陶瓷刀具 （1）材料组成：主要由硬度和熔点都很高的Al2O3、Si3N4等氧化物、氮化物组成，另外还有 少量的金属碳化物、氧化物等添加剂，通过粉末冶金工艺方法制粉，再压制烧结而成。 （2）常用种类：Al2O3基陶瓷和Si3N4基陶瓷 （3）优点：有很高的硬度和耐磨性，刀具寿命比硬质合金高；具有很好的热硬性，摩擦系数低，切削力比硬质合金小，用该类刀具加工时能提高表面光洁度。 （4）缺点：强度和韧性差，热导率低。陶瓷最大缺点是脆性大，抗冲击性能很差。 （5）适用范围：高速精细加工硬材料。 2金刚石刀具 （1）分类：天然金刚石刀具；人造聚晶金刚石刀具；复合聚晶金刚石刀具。 （2）优点：极高的硬度和耐磨性，人造金刚石硬度达10000HV，耐磨性是硬质合金的6080倍；切削刃锋利，能实现超精密微量加工和镜面加工；很高的导热性。 （3）缺点：耐热性差，强度低，脆性大，对振动很敏感。 （4）适用范围：用于高速条件下精细加工有色金属及其合金和非金属材料。 3立方氮化硼刀具 （1）概念：立方氮化硼（简称CBN）是由六方氮化硼为原料在高温高压下合成。 （2）优点：硬度高，硬度仅次于金刚石，热稳定性好，较高的导热性和较小的摩擦系数。 （3）缺点：强度和韧性较差，抗弯强度仅为陶瓷刀具的1/51/2。 （4）适用范围：适用于加工高硬度淬火钢、冷硬铸铁和高温合金材料。它不宜加工塑性大的钢件和镍基合金，也不适合加工铝合金和铜合金，通常采用负前角的高速切削。4、涂层刀具（1）概念：涂层刀具是在韧性较好的硬质合金基体上或高速钢刀具基体上，涂覆一层耐磨性较高的难熔金属化合物而制成。（2）常用的涂层材料有：TiC、TiN、Al2O3等 （3）涂层形式：可以采用单涂层和复合涂层 （4）优点：涂层刀具具有高的抗氧化性能和抗粘结性能，因此具有较高的耐磨性 （5）适用范围：主要用于车削、铣削等加工，由于成本较高，还不能完全取代未涂层刀具的使用。不适合受力大和冲击大的粗加工，高硬材料的加工以及进给量很小的精密切削。 三、常用刀具 （一）车刀高速钢车刀条外圆刀 切刀（槽刀）（二）铣刀 圆柱铣刀 圆柱铣刀 端铣刀 二刃铣刀 二刃球头铣刀盘铣刀 三面刃铣刀 双角 单角 角铣刀 T形槽铣刀 齿轮铣刀 指形铣刀 螺纹铣刀 铣削内螺纹（三）钻头和绞刀 直柄钻头 锥柄钻头绞刀（四）齿轮加工刀具、齿轮滚刀齿轮滚刀用于滚切直齿或斜齿渐开线圆柱齿轮 。齿轮铣刀（五）拉削刀具（六）镗刀 镗刀 镗刀大孔径镗刀可调镗刀直角微调精镗刀 镗刀 第三节 可转位刀具 一、可转位刀具的基本概念 可转位刀具是将预先加工好并带有若干个切削刃的多边形刀片，用机械夹固的方法夹紧在刀体上的一种刀具。 当在使用过程中一个切削刃磨钝了后，只要将刀片的夹紧松开，转位或更换刀片，使新的切削刃进入工作位置，再经夹紧就可以继续使用。如下图所示的刀具就是可转位立铣刀的刀体和刀片。 二、可转位刀具与传统刀具的区别 可转位刀具与焊接式刀具和整体式刀具相比有两个特征： 刀体上安装的刀片，至少有两个预先加工好的切削刃供使用； 刀片转位后的切削刃在刀体上位置不变，并具有相同的几何参数。 三、可转位刀片特点 1、刀片成为独立的功能元件，其切削性能得到了扩展和提高； 2、 机械夹固式避免了焊接工艺的影响和限制，更利于根据加工对象选择各种材料的刀片，并充分地发挥了其切削性能，从而提高了切削效率； 3、切削刃空间位置相对刀体固定不变，节省了换刀、对刀等所需的辅助时间，提高了机床的利用率。 4、可转位刀具切削效率高，辅助时间少，所以提高了工效， 5、可转位刀具的刀体可重复使用，节约了钢材和制造费用，经济性好。 6、 可转位刀具的发展极大的促进了刀具技术的进步，同时可转位刀体的专业化、标准化生产又促进了刀体制造工艺的发展。 可转位刀片形状、代号及示意图代号 形状说明 刀尖角 示意图 H 正六边形 120 O 正八边形 135 P 正五边形 108 S 正方形 90 T 正三角形 60 CDEMV菱形 8055758635 W 等边不等角六边形 80 可转位浅孔刀具 可转位 车刀 镗刀 切槽刀 可转位铣刀JB/T32072005机床附件机床附件 产品包装通用技术条件产品包装通用技术条件间介间介 由中国机械工业联合会提出，全国金属切削机床标准化技术委员会(SACTC22)归口，烟台机床附件研究所、烟台艾格瑞精密机械有限公司、呼和浩特机床附件总厂、无锡建华机床厂和瓦房店永川机床附件有限公司负责修订的JBT 3207-2005机床附件 产品包装通用技术条件(以下简称新标准)，已于2005年9月28日发布，2006年2月1日实施。原JBT 32071991机床附件 产品包装通用技术条件(以下简称旧标准)作废。 (1)新标准的主要内容说明1)新标准第3章“要求”是对机床附件产品包装的基本要求，包括一般要求、包装容器要求、装箱要求、包装箱加固要求、防雨要求、防潮要求、防锈要求和防震要求。2)新标准第4章“型式试验”是对机床附件产品包装的质量进行型式试验的方法，包括起吊试验、堆码试验、跌落试验、运输振动试验和喷淋试验五项试验的试验方法。3)新标准第5章规定了机床附件产品包装中应包括的随机技术文件。 4)新标准第6章规定了机床附件产品包装上应包括的标志内容。 (2)新、旧标准的主要不同 1)新标准按照GBT 1.1-2000标准化工作导则 第1部分：标准的结构和编写规则的规定，对标准的页面和内容做了修改，使之符合GBT 1.1标准的规定。如，删除附加说明将相关内容放在前言，增加了封面的英文名称等。 2)对于标准的适用范围不再强调机床附件是内销产品还是出口产品，删除旧标准“运输包装”中的“运输”两字，简单明了地规定：“本标准适用于机床附件产品的包装”。3)删除旧标准中关于瓦楞纸板、胶合板、纤维板和刨花板相关国家标准的引用，对应地删除了旧标准中的3.2.33.2.6条。4)第3章与旧标准的主要不同a)将第3章的名称由“包装技术要求”改为“要求”；b)在3.1.2条中保留“包装能适应长途运输、多次装卸，同时要经济、美观、实用”。将“在正常储运条件下，产品自制造厂发货之日起，应保证至少一年不致因包装不善而引起锈蚀、发霉、损坏、降低精度和散失等，特殊情况按供需双方协议执行”一句删除；c)增加了3.1.4条“产品需经检验合格，随机文件齐全，做好防护处理方可进行内、外包装”和3.1.5条“产品包装的环境应清洁、干燥、无有害介质，包装本身达到环保的要求”；d)将旧标准的“制箱材料”和“制箱技术要求”统一为新标准的3.2条“包装容器要求”，只保留了制箱材料中对木箱材质的要求； 因为旧标准对其他制箱材料、国内的用箱只提供了制箱材料的标准号，没有做具体规定，出口产品规定了采用其中的等级。现在是市场经济，出口包装箱用材可由生产单位根据协议、不同国家的要求自行选择，如无特殊要求，也可与国内产品同一包装箱。新标准对出口用箱不做规定。其他材料中有符合国家标准的成型产品，如胶合板、硬质纤维板及瓦楞纸板等，符合国家标准即可，不再另做规定。e)按照GBT 124642002普通木箱和GBT 189252002滑木箱“木材的含水率一般不大于20%。但外箱档、滑木、辅助滑木和B型箱木材的含水率可在24%以下”、GBT 133841992机电产品保证通用技术条件“封闭箱的箱板、箱档木材的含水率一般为820，滑木、枕木及框架木材的含水率一般不大于25”及JBT 8356.31996机床包装用中小木箱“选用一等材，其含水率应小于20”的规定，新标准3.2.4条明确规定了“封闭箱的箱板、箱档用材含水率不大于20。滑木、枕木、框架和一般木箱箱板用材含水率不大于24”；f)新标准3.2.7条规定了“木箱箱板拼接边线应相互平行，拼缝应密合，箱板长度1000mm以下的缝隙不大于3mm；箱板长度超过1000mm的缝隙不大于5mm”和“箱板一般采用对口接缝，也可采用压边接缝或榫槽接缝，必要时可加胶粘合。箱板外表面应平整光滑，无明显的毛刺和污迹，以保证涂刷标志清晰。”较旧标准更加明确、简练；g)对于封箱钢钉的选用，新标准3.2.8条在旧标准3.3.3条的基础上，又规定了“封箱时用钉以箱板宽度计，箱板宽度小于50mm的每端各钉一枚，箱板宽度大于50mm的，一般按钉距不大于50mm确定钢钉数量(包括钢带)。封箱用钉长度一般按箱板厚度加两倍计算”；h)针对纸质包装，新标准3.2.9条在旧标准3.2.2条的基础上，规定“体积较小、重量较轻的小件产品用内包装可采用纸质包装盒”； i)新标准3.3条装箱要求与旧标准3.4条基本相同，只是将旧标准3.8.3，条“产品的重要加工面不应直接与包装箱底座、紧固方木或压板接触，在接触处应用防锈、防潮、防震等材料加以衬垫，各种附件产品根据需要可参照图1执行”的条文移至新标准的3.3.10条； j)新标准3.4条包装箱加固要求在旧标准3.5条的基础上改为“木箱按产品重量、箱体大小选择适当的箱档。木箱封箱后应采用钢带扎结加固，钢带一般不少于两道。必要时用薄钢板护边、包角加固”和“纸箱封箱后，宜采用塑料打包带或胶带等紧捆在纸箱上，并避免损坏纸箱”；k)关于防潮要求，由于GBT 50481999防潮包装中按产品性质规定了包装级别、防潮期限、防潮要求和包装方法。旧标准防潮要求中对需防潮的产品，只规定了应采用密封包装，并放置适量干燥剂和干燥剂含水率，其他的没有做规定。新标准将防潮要求修改为“需防潮的产品，应按GBT 5048的规定，根据产品实际需要选择适当的防潮包装等级进行包装。”各生产厂根据产品性质确定防潮期限，规定防潮包装级别； l)关于防锈要求，旧标准是按ZB J50 013机床 防锈技术条件的要求进行防锈处理的。现此标准已经作废。新标准修改后规定“防锈包装应符合GBT 48791999防锈包装的规定，产品包装级别采用3级包装。”即防锈期限为2年。 5)将第4章的名称由“验收规则与试验方法”改为“型式试验”。删除了旧标准中关于“出厂试验”的内容。 6)关于振动试验，随着我国经济的发展，公路建设的等级越来越高，以公路运输作为运输振动试验已不合适，将旧标准4.3.4条“公路运输试验”改为新标准4.4条“运输振动试验”，以在振动设备上进行振动试验为主，保留公路运输试验是为生产厂在选择试验方式上留有余地。 附件产品是中小型机械产品，基本上是刚性联结，使用符合有关规定(如GBT 12464、JBT83563等)的包装箱，应能适应采用不同运输工具的常规运输。保证产品精度、性能等不会有明显的变化，不影响用户的使用。对特殊要求的产品(如精密附件等)需做防震防护，对运输中的振动可能影响到产品的质量，需要做运输的振动试验。旧标准4.3.4条中“没有特殊运输要求的包装件”，可理解为除有要求的按要求处理，其他没有说明的都要做振动试验是不合适的。新标准改为“有特殊运输要求的包装件”，即普通机械产品不做运输振动试验。需做振动试验的应在有关文件中指出。