机械制造常用刀具.ppt

2.2.4 常用刀具及加工方法,（1）车刀的种类 1）直头外圆车刀； 2）弯头车刀； 3）偏刀； 4）切槽或切断刀； 5）镗孔刀； 6）螺纹车刀； 7）成形车刀；,1. 车刀及车削加工,（2）车刀的结构形式,整体式（HSS)、焊接式、机械夹固式（重磨式、可转位式）,刀片夹紧方式： 1）上压式 夹紧力大， 定位可靠，阻碍流屑 2）偏心式 结构简单， 不碍流屑，夹紧力不大 3）综合式 夹紧力大， 耐冲击，结构复杂 4）杠杆式,可转位式车刀的组成： 可转位刀片、刀垫、刀杆、夹紧机构 切削性能好，辅助时间短，生产率高,（3）车刀的几何参数,1）切削角度 六个主要角度：,主偏角、副偏角、前角、后角、 副后角、刃倾角,2）其它几何参数的选择 过渡刃、刀刃钝圆半径、副倒棱等,三高一专的 先进刀具,高精度 高效率 高可靠性 专业化,先进的专用可转位刀具,（4）车削加工,1）工件的安装,2）车削的工艺特点,P85 学生自学,3）车削方法及应用,2.孔加工刀具及加工方法,（1）钻床及钻削加工 钻床上可完成钻孔、扩孔、铰孔、攻丝、钻沉头孔、锪平面 刀具作旋转主运动同时沿轴向移动作进给运动。,钻孔、扩孔、铰孔,立式钻床 通过移动工件位置 使被加工孔中心与主 轴中心对中，操作不 便，生产率不高。适 于单件小批生产中加 工中小型零件。,摇臂钻床 摇臂可绕立柱回转和升降，主轴箱可在摇臂上作水平移动。 工件固定不动，可方便地移动主轴，使主轴中心对准被加工 孔中心。适于单件小批生产中加工大而重的零件。,其它钻床 （a） 深孔钻床 一般采用卧式布局，工件旋转作主运动，钻头直线进给。 主要应解决的问题是：刚性及导向、断屑排屑、冷却润滑,（ b ）台式钻床 小巧灵活，钻孔直径15mm以下。适于单件小批生产中加 工小型零件。,（2） 麻花钻 1）标准麻花钻 标准高速钢麻花钻由工作部分、颈部及柄部三部分组成。, 工作部分 分切削部分和导向部分。 两个前刀面、两个后刀面、 两个副后刀面、两个主刃、 两个副刃、一个横刃。 钻芯直径朝柄部方向递增。, 柄部 夹持部分，有直柄和锥柄。 颈部 用于磨柄部时砂轮的退刀。,2）麻花钻的修磨 前角从30到30,横刃长前角55， 定心差，轴向力大，刚性差，排屑困难 磨短横刃增大前角，修磨主刃顶角分屑槽,（3）扩孔钻 扩钻孔是对工件已 有孔进行再加工，以扩 大孔径和提高加工质量 的刀具。,扩钻孔的刀齿一般有34个，故导向性好，切削平稳。由于扩孔余量较小，容屑槽较浅，刀体强度和刚性较好；扩孔没有横刃，改善了切削条件，因此，可大大提高切削效率和加工质量。,（4）铰刀 铰刀用于中、小尺 寸孔的半精加工和精加 工，也可用于磨孔或研 孔前的预加工。,铰刀齿数612个导向性好，芯部直径大刚性好。铰削余量小切削速度低，能获较高的加工精度和较好的表面质量。分手用铰刀和机用铰刀两类。手用铰刀又分为整体式和可调整式，机用铰刀分带柄的和套式的。,（5） 镗刀及镗削加工 加工各种复杂和大型工件上（如箱体）有预制孔的孔，尤 其是直径较大的孔或孔系，一次安装多面加工，精度高。,卧式铣镗床 除镗孔外，还可 钻、扩、铰孔， 车螺纹、攻螺纹 车端面、铣端面 等，称万能镗床。 生产率较低。,镗削加工,3. 铣刀及铣削加工 （1）铣削加工的特点 铣刀旋转为主运动，工件或铣刀的移动为进给运动。 可加工平面、台阶面、沟槽、成形面等，多刃切削效率高,（2）铣床 1）卧式升降台式铣床 2）万能升降台式铣床 3）立式升降台式铣床,工件可在三个方向进行位置 调整或作进给运动。 万能式在工作台与床鞍之间 增装一转盘，工作台可在水平面 内扳转一角度以加工螺旋槽等。,4）龙门铣床 机床刚度高，可多 刀同时加工多个工件 或多个表面，生产率 高。适于成批大量生 产中加工大型工件上 平面和沟槽或多件同 时加工。,（3）铣刀 1）铣刀的分类 圆柱平面铣刀 端铣刀 盘铣刀 单面刃、双面刃、三 面刃、错齿三面刃 锯片铣刀 立铣刀 键槽铣刀 角度铣刀 成形铣刀,（4）铣削方式 1）顺铣和逆铣 周铣有顺铣和逆铣两种方式。 顺铣切削厚度大，接触长度 短，铣刀寿命长，加工表面光 洁，但不宜加工带硬皮工件，且进给丝杠与螺母间应消除间 隙。否则，应采用逆铣。,2）对称铣与不对称铣 端铣有对称铣与不对称逆铣、 不对称顺铣三种方式。 铣淬硬钢采用对称铣；铣碳钢和合金钢用不对称逆铣，减小 切入冲击，刀具寿命；铣不锈钢和耐热合金用不对称顺铣。,4. 刨刀、拉刀及拉削加工 刨床、拉床属直线运动机床，加工平面、沟槽、通孔及 成形面。 （1）刨床及刨削 1）牛头刨床 机床和刀具简单， 应用灵活方便。但 有空行程，有冲击， 效率低。 单件小批生产中加 工平面、沟槽及纵 向成形面。,2）龙门刨床 主要用来加工大平 面，尤其是长而窄的 平面，也可加工沟槽 或同时加工几个中小 型零件的平面。生产 率不如铣削高，主要 用于中小批生产及修 理车间。,3）插床 插刀上下运动为主运动，工件可作纵横两个方向的移动， 工作台还可作分度运动。加工与安装面垂直的面、沟槽,（2）拉床及拉削 拉床只有主运动，结构简单，可一次加工成形，质量好， 效率高，但刀具设计制造复杂，适于大批量生产。,拉床按加工表面分为内拉床和外拉床； 按布局分为卧式和立式两类。,（3）拉刀 1）拉刀种类 拉刀按加工表面分为内拉刀和外拉刀； 按拉削方式分普通式、轮切式、及综合式； 按受力不同分拉刀和推刀,2）拉刀的结构 普通圆孔拉刀结构如下：,5.齿轮刀具 按齿形的形成原理分成形法齿轮刀具和展成法齿轮刀具,（1）齿轮滚刀 1）滚刀基本蜗杆 根据滚切原理知，滚刀基 本蜗杆的端面齿形应是渐开 线，法向模数和压力角应分 别等于被切齿轮的模数和压 力角。,（a）渐开线基本蜗杆 齿面是渐开螺旋面， 造形误差为零； 端面齿形：渐开线 轴向齿形：曲线 制造较为困难。,（b）阿基米德基本蜗杆 齿面是阿基米德螺旋面， 会产生一定的造形误差， 端面齿形：阿基米德螺线 轴向齿形：直线 制造比较容易。 轴向截形应与渐开线蜗杆 齿形在分度圆处相切，即齿 形角应是渐开线蜗杆分度圆 处的齿形角。,2）齿轮滚刀的结构 （a）整体齿轮滚刀 高速钢材料 套装式结构 轴肩与内孔同心 装刀检测径跳 多为零前角 顶刃后角1012 侧刃后角大约3 齿轮滚刀大多为单头，螺旋升角较小，加工精度较高； 粗加工用滚刀有时做成双头，以提高生产率。,（b）镶齿齿轮滚刀 齿轮模数较大时，做成 镶齿结构，既节约高速钢， 又使刀片易锻造，提高性能 和使用寿命。,（c）硬质合金滚刀 用于小模数齿轮或精加工 硬齿面齿轮，代替磨齿。 常采用大的负前角，可达 3045,3）齿轮滚刀的选用 齿轮滚刀结构参数 容屑槽形式 直槽 制造方便，但 左右侧刃前角不等， 零度前角直槽滚刀 左侧刃前角小于零， 04时采用。,螺旋槽 04时采用 为使左右侧刃前角相等， 让螺旋槽垂直于滚刀螺 纹，即k = 0, 滚刀直径和螺旋升角 滚刀直径螺旋升角0造形误差；圆周齿数 但滚刀直径过大，相同速度下转速降低，生产率降低，刀 坯锻造难度增大，成本增加。精加工滚刀适当增大直径。, 齿轮滚刀的头数 滚刀头数主要影响生产率和齿形精度。 单头滚刀， 0小，造形误差小，包络刃数多，齿面光洁； 多头滚刀， 0大，造形误差大，但生产率高。 精加工齿轮滚刀都用单头的，粗加工和半精加工可用多头的,齿轮滚刀的合理使用 齿轮滚刀的磨损和窜刀 各刀齿磨损不均，齿轮中线处刀齿磨损较严重。确定滚刀长 度时应考虑轴向窜刀长度，标准滚刀长度为导程的45倍。, 齿轮滚刀螺旋方向的选择 齿轮滚刀旋向根据被切齿轮旋向而定。被切齿轮螺旋角 10时，滚刀做成右旋； 10时，滚刀螺旋方向应 与被切齿轮旋向相同，以减小滚刀的安装角减小切入端负荷, 滚刀的刃磨和检验 刃磨后必须保证前角不变；检验前刀面与滚刀轴线的平 行度（直槽）或前刀面导程误差（螺旋槽）；容屑槽的圆 周齿距误差；前刀面径向性误差。,（2）插齿刀 1）插齿刀的分类和用途 标准直齿插齿刀 盘形插齿刀 加工外齿轮和大径内齿轮 75、100、125、160、200 碗形插齿刀 加工多联齿轮和内齿轮，有50、75、100、125mm。 锥柄插齿刀 加工内齿轮，有25mm(m12.75)、38mm (m13.75), 斜齿插齿刀 盘形插齿刀100 ；锥柄插齿刀38,均有15和23两种。, 人字齿轮插齿刀 加工无空刀槽的人字齿轮， 有100 、150、180,为30。,2）插齿刀的齿面形状 插齿刀往复运动时刀刃运动轨迹形成一齿轮称为产形齿轮 直齿插齿刀切削刃的端面投影就是产形齿轮的端面齿形，必 须是渐开线。不考虑前角影响，插齿刀端面齿形是渐开线。,插齿刀有顶刃后角和 侧刃后角，重磨后顶圆 直径和分圆齿厚减小。 不同端剖面应是变位量 不同的变位齿轮，新刀 变位量最大，重磨后逐 渐减小。O-O剖面变位 量为零称为原始剖面， 具有标准齿形。,插齿刀实质上是个变变位齿轮,插齿刀的两侧面是两个 旋向相反的渐开螺旋面， 即两侧切削刃分别绕刀具 轴线作螺旋运动形成的螺 旋面，也就是斜齿轮的齿 面，制造容易，精度高。,任意端剖面的变位系数 x0=b0tgp/m,任意剖面的分圆齿厚 s0= s02 b0tg0 又 s0= s02 x0 m tg tg0 = x0 m tg/ b0= tgtgp,标准直齿插齿刀顶刃后角p= 6,侧刃后角c 2,顶刃前 角p= 5,侧刃投影不是渐开线，齿形角修正(201014.5),2.2.5 磨料与磨具,砂轮 磨料结合剂 砂轮特性决定于五要素： 磨料、粒度、结合剂、硬度和 组织。,1. 磨料 锋利的形状、高硬度和热硬性、适当的坚韧性 （1）氧化物系（刚玉类，主要成份Al2O3） 棕刚玉（A）韧，硬度低，磨碳素钢、合金钢、可锻铸铁 白刚玉（WA）韧性低、硬，磨淬火钢、高速钢、高碳钢 铬刚玉（PA）韧，硬度低，Ra小，磨高速钢、不锈钢等,（2）碳化物系（主要成份碳化硅、碳化硼） 黑色碳化硅（C）韧性低、硬度高，磨铸铁、黄铜等脆材 绿色碳化硅(GC)韧性差、更硬，磨Y合金、陶瓷、玻璃等,（3）超硬磨料 人造金刚石（D）、立方氮化硼（CBN）,2. 粒度 以刚能通过的那一号筛网的网号来表示磨料的粒度，如60 微粉：磨粒的直径40um时，如W20磨粒尺寸在2014um 粗磨用粗粒度，精磨用细粒度 ；当工件材料软，塑性大， 磨削 面积大时，采用粗粒度，以免堵塞砂轮烧伤工件。,3. 结合剂 1)陶瓷结合剂（V）化学稳定性好、耐热、耐腐蚀、价廉， 占90%，但性脆，不宜制成薄片，不宜 高速，线速度一般为35m/s。 2)树脂结合剂（B）强度高弹性好，耐冲击，适于高速磨或 切槽切断等工作，但耐腐蚀耐热性差 (300)，自锐性好。 3)橡胶结合剂（R）强度高弹性好，耐冲击，适于抛光轮、 导轮及薄片砂轮，但耐腐蚀耐热性差 (200)，自锐性好。 4)金属结合剂（M）青铜、镍等，强度韧性高，成形性好， 但自锐性差，适于金刚石、立方氮化 硼砂轮。,4. 硬度 指砂轮工作时在磨削力作用下磨粒脱落的难易程度。 取决于结合剂的结合能力及所占比例，与磨料硬度无关。 硬度高，磨料不易脱落；硬度低，自锐性好。 分7大级(超软、软、中软、中、中硬、硬、超硬)，16小级,砂轮硬度选择原则： 1）磨削硬材，选软砂轮；磨削软材，选硬砂轮； 2）磨导热性差的材料，不易散热，选软砂轮以免工件烧伤； 3）砂轮与工件接触面积大时，选较软的砂轮； 4）成形磨精磨时，选硬砂轮；粗磨时选较软的砂轮。,5. 组织 反映砂轮中磨料、结合剂和气孔三者体积的比例关系， 即砂轮结构的疏密程度，分紧密、中等、疏松三类13级。 紧密组织成形性好，加工质量高，适于成形磨、精密磨 和强力磨削。 中等组织适于一般磨削工作，如淬火钢、刀具刃磨等。 疏松组织不易堵塞砂轮，适于粗磨、磨软材、磨平面、内 圆等接触面积较大时，磨热敏性强的材料或薄件,6. 砂轮的标志方法 按GB248484规定，标志顺序如下：磨具形状、尺寸、磨 料、粒度、硬度、组织、结合剂和最高线速度。,砂轮标志方法示例如下： PB 4004060 A 60 L 5 B 35 形状代号薄片 外经D400mm 厚度H40mm 内径d60mm 磨料（棕刚玉） 60号粒度 硬度中软2 5号组织 树脂结合剂 最高工作线速度（m / s）,7. 砂轮的修整 磨损表现为磨耗磨损和破碎磨损。自锐性有限，应及时 修整，保证砂轮有合理使用寿命，否则引起振动、Ra值 增大、表面烧伤或裂纹等。 砂轮修整除用于磨损砂轮外，还用于以下场合： 砂轮被切屑堵塞； 部分工材粘结在磨粒上； 砂轮廓形失真； 精密磨中的精细修整等。 常用修整工具是单颗粒金刚石。修整用量包括修整导程fx （磨粒平均尺寸）和修整深度ap（粗磨0.010.03mm) 修整时应使用充足的切削液。,