精密機(jī)械制造技術(shù)21典型加工方法與常用刀具課件

2024/4/17精密機(jī)械制造技術(shù)21典型加工方法與常用刀具第二章制造工藝裝備

第一節(jié)典型加工方法與常用刀具車刀：整體式、焊接式、機(jī)夾重磨式和機(jī)夾可轉(zhuǎn)位式孔加工刀具：麻花鉆、擴(kuò)孔鉆、鉸刀等銑刀：平面銑刀、指狀銑刀等拉刀：拉刀和推刀齒輪刀具：滾齒、插齒、銑齒、磨齒、銻齒等砂輪：外圓、內(nèi)圓、平面砂輪等4/17/2024一、車削與車刀車刀功能：是金屬切削加工中應(yīng)用最廣泛的一種刀具，主要用于加工外圓、內(nèi)孔、端面、螺紋及各種回轉(zhuǎn)體表面、切斷與切槽等。 （圖2-1）目錄<>4/17/2024結(jié)構(gòu)型式： 整體式（高速鋼） 焊接式 機(jī)夾重磨式 機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀（硬質(zhì)合金）

目錄<>4/17/2024目錄<>4/17/20241、硬質(zhì)合金焊接式車刀

在碳鋼（一般為45鋼）刀桿上按刀具幾何角度的要求開出刀槽，用焊料（一般為銅絲）將硬質(zhì)合金刀片（專業(yè)廠家生產(chǎn)、已標(biāo)準(zhǔn)化）焊接在刀槽內(nèi)，并按所設(shè)計(jì)的幾何角度刃磨后使用的車刀。

目錄<>4/17/2024特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、剛性好，適應(yīng)性強(qiáng)，可以根據(jù)具體的加工條件和要求刃磨出合理的幾何角度。注意：焊接時(shí)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力或裂紋、刀片硬度下降，切削性能和耐用度降低。目錄<>4/17/20242、硬質(zhì)合金機(jī)夾重磨式車刀用機(jī)械的方法將硬質(zhì)合金刀片夾固在刀桿上的車刀。刀片磨損后，可取下重磨，然后再安裝使用。優(yōu)點(diǎn):可避免焊接引起的應(yīng)力、裂紋等缺陷；刀桿可多次重復(fù)使用。缺點(diǎn)：刀頭結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，剛度不如焊接式，有夾持應(yīng)力。目錄<>4/17/2024目錄<>4/17/20243、機(jī)夾可轉(zhuǎn)位式車刀將預(yù)先加工好的有一定幾何角度的多角形硬質(zhì)合金刀片，用機(jī)械的方法裝夾在特制的刀桿上，便成為機(jī)夾可轉(zhuǎn)位式車刀。刀具的幾何角度是由刀片形狀及其刀桿槽中的安裝位置來確定，不需要刃磨。目錄<>4/17/2024刀片的一個切削刃磨損后，只要松開刀片夾緊元件，將刀片轉(zhuǎn)位，改用另一個新刀刃，重新夾緊后即可繼續(xù)切削。待全部刀刃都磨鈍后，再裝上新刀片即可。優(yōu)點(diǎn)和機(jī)夾重磨式車刀一致：可避免焊接引起的應(yīng)力、裂紋等缺陷；刀桿可多次重復(fù)使用。刀頭結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，剛度不如焊接式，有夾持應(yīng)力。目錄<>4/17/20244/17/20244/17/2024二、鉆削、擴(kuò)削、鉸削與孔加工刀具按用途分兩大類：

從實(shí)體材料上加工成孔：麻花鉆、中心鉆及深孔鉆；

對已有孔進(jìn)行再加工：擴(kuò)孔鉆、鉸刀、鏜刀，內(nèi)拉刀、內(nèi)圓磨砂輪、珩磨頭等。目錄<>4/17/20241、麻花鉆麻花鉆是一種形狀較為復(fù)雜的雙刃鉆孔或擴(kuò)孔的標(biāo)準(zhǔn)刀具，一般用于孔的粗加工也可用于攻絲、鉸孔、拉孔、鏜孔、磨孔的預(yù)制孔。目錄<>4/17/2024麻花鉆結(jié)構(gòu)由三部分構(gòu)成:尾部：鉆頭的夾持部分，用于與機(jī)床聯(lián)接，并傳遞扭矩和軸向力。按直徑分為直柄（小直徑）和錐柄（大直徑）兩種。頸部：尾部與工作部分間的過渡部分，供磨削砂輪退 刀和打印標(biāo)記用。小直徑的直柄鉆頭沒有頸部。工作部分：鉆頭的主要部分，前端是切削部分，承擔(dān) 主要的切削工作；后端為向?qū)Р糠?，引?dǎo)鉆頭，也是切削部分的后備部分。目錄<>4/17/20244/17/2024公稱直徑

螺旋角：鉆頭螺旋槽最外緣處螺旋線的切線與鉆頭軸線間的夾角為螺旋角。標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆β=18°~30°，小直徑鉆頭直徑較小。頂角：為兩主切削刃在與其平行線的軸向平面上的投影之間的夾角。標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆2φ=118°。目錄<>麻花鉆主要幾何參數(shù)4/17/2024主偏角：主偏角的大小決定于頂角的大小，頂角之半φ在數(shù)值上與主偏角接近。前角：在正交平面內(nèi)測量的前刀面與基面的夾角。后角：在假定工作平面內(nèi)測量的切削平面與后主刀面的夾角。目錄<>4/17/20244/17/20242、擴(kuò)孔鉆擴(kuò)孔鉆是用于對已鉆孔進(jìn)一步加工，以提高孔的加工質(zhì)量的刀具。擴(kuò)孔鉆的刀齒較多，一般有三四個，導(dǎo)向性好，切削平穩(wěn)。由于擴(kuò)孔余量較小，容屑槽淺，刀體強(qiáng)度和剛性較好；擴(kuò)孔鉆沒有橫刃，改善了切削條件，可以大大提高切削效率和加工質(zhì)量。擴(kuò)孔鉆的主要類型有兩種，即整體式擴(kuò)孔鉆和套式擴(kuò)孔鉆，其中套式擴(kuò)孔鉆適用于大直徑孔的擴(kuò)孔加工。目錄<>4/17/2024目錄<>4/17/20243、鉸刀鉸刀用于中、小尺寸的半精加工和精加工，也可以用于磨孔或研孔前的預(yù)加工。鉸刀齒數(shù)多（6~12個），導(dǎo)向性芯部直徑大，剛性好目錄<>4/17/2024鉸削余量小，切削速度低，加上切削過程中的擠壓作用，所以能獲得較高的加工精度和較好的表面質(zhì)量。鉸刀分為手用鉸刀和機(jī)用鉸刀兩類。手用鉸刀分為整體式和可調(diào)整式兩種，機(jī)用鉸刀分為帶柄的和套式兩種。目錄<>4/17/2024Table4/17/2024三、銑削與銑刀

概念刀齒分布在圓周表面（圓柱和盤狀銑刀）或端面（端面銑刀）上的多刃回轉(zhuǎn)刀具。

用途加工平面、臺階、溝槽和各種成形表面。目錄<>4/17/20241、銑刀的幾何角度圓柱銑刀的幾何角度前角用法平面γn、后角αn或α0及螺旋角β。端銑刀的幾何角度盤銑刀的每一個刀齒相當(dāng)于一把車刀，角度標(biāo)注坐標(biāo)系與外圓車刀定義一致，故其角度定義與車刀相同。目錄<>4/17/2024目錄<>4/17/2024目錄<>4/17/20242、硬質(zhì)合金端銑刀硬質(zhì)合金機(jī)夾重磨式端銑刀（圖2-26）硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位端銑刀（圖2-27）目錄<>4/17/20244/17/20243、銑削方式及合理選用銑削方式 指銑削時(shí)銑刀相對于工件的運(yùn)動和位置關(guān)系。 銑削方式影響：刀具的耐用度、工件的加工表面粗糙度、銑削過程的平穩(wěn)性及切削加工的生產(chǎn)率。圓周銑削法(周銑法)：逆銑和順銑端面銑削法(端銑法)：對稱銑、不對稱逆銑、不對稱順銑。目錄<>4/17/20244/17/20244/17/2024四、拉刀拉刀是一種高生產(chǎn)率、高精度的多齒刀具。可加工出各種形狀的內(nèi)孔結(jié)構(gòu)。如：內(nèi)圓孔、內(nèi)方孔、內(nèi)花鍵、內(nèi)孔鍵槽等。也可加工各種形狀的外表面。如：平面、成形面。目錄<>4/17/20241、拉刀的類型按加工工件表面不同分：內(nèi)拉刀和外拉刀。按拉刀工作受力方向不同分：拉刀和推刀。按拉刀的結(jié)構(gòu)：整體式和組合式

。目錄<>4/17/20242、拉刀的結(jié)構(gòu)

圖2-30為圓孔拉刀的結(jié)構(gòu)，分為八個部分：①頭部； ②頸部； ③過渡錐部；④前導(dǎo)部； ⑤切削部； ⑥校準(zhǔn)部；⑦后導(dǎo)部； ⑧尾部。 各部分都有其基本功能。目錄<>4/17/20244/17/20243、刀齒幾何參數(shù)圖2-31示出了拉刀切削部分的主要參數(shù)：齒升量αf：前后兩刀齒（或齒組）半徑或高度之差。

粗切齒取0.02~0.20mm 精切取0.005~0.015mm齒距P：相鄰兩刀齒之間的軸向距離。目錄<>4/17/2024前角γ0：根據(jù)刀具材料選取。后角α0：直接影響拉刀刃磨后的徑向尺寸。刃帶ba1：為增加拉刀的重磨次數(shù)而設(shè)。目錄<>4/17/20244/17/20244、拉削方式指拉削過程中，加工余量在各刀齒上的分配方式。分層式拉削：精度高，刀具長分塊式拉削：效率高、刀具短、精度低綜合式拉削：分層式、分塊式綜合，優(yōu)勢互補(bǔ)目錄<>4/17/2024拉削方式影響：拉刀的結(jié)構(gòu)形式拉削力的大小拉刀的耐用度拉削表面質(zhì)量及生產(chǎn)效率目錄<>4/17/20245、拉刀工作圖要求表達(dá)拉刀整體結(jié)構(gòu)的主視圖；切削部、校準(zhǔn)部刀具角度標(biāo)注的局部視圖；完整合理的尺寸標(biāo)注；目錄<>4/17/2024合理的技術(shù)要求：粗糙度、尺寸精度，文字說明。材料及熱處理要求；一般設(shè)計(jì)時(shí)參考相關(guān)刀具設(shè)計(jì)手冊。目錄<>4/17/2024五、齒輪刀具用于切削齒輪齒形的刀具，種類較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。按工作原理分：（1）成形法齒輪刀具：使用于單件、小批量。有：盤形齒輪銑刀

、指狀齒輪銑刀。（2）展成法齒輪刀具：滾刀、插齒刀、剃齒刀。目錄<>4/17/20244/17/20241、插齒刀適用于直齒輪、斜齒輪、內(nèi)齒輪、塔形齒輪、人字齒輪與齒條的加工。加工同模數(shù)、同壓力角的任意齒數(shù)的齒輪；既可以加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪，也可以加工變位齒輪。目錄<>4/17/20244/17/20242、齒輪滾刀加工直齒、斜齒和螺旋齒輪常用的工具。同一把滾刀可以加工模數(shù)、壓力角相同而齒數(shù)不同的齒輪。目錄<>4/17/2024目錄<>4/17/2024齒輪滾刀加工的工作原理滾齒加工機(jī)床為滾齒機(jī)---- 利用螺旋齒輪嚙合原理滾齒加工運(yùn)動：滾刀旋轉(zhuǎn)運(yùn)動---主運(yùn)動滾刀沿被加工齒輪軸線運(yùn)動----進(jìn)給運(yùn)動滾刀轉(zhuǎn)一圈工件轉(zhuǎn)一齒----展成運(yùn)動目錄<>4/17/2024齒輪滾刀的選用用于加工基準(zhǔn)壓力角為20°的漸開線齒輪的齒輪滾刀已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，模數(shù)m=1~10、單頭、右旋、前角為0°、直槽，其基本結(jié)構(gòu)型式和主要結(jié)構(gòu)尺寸見表2-3。齒輪滾刀的基本參數(shù)應(yīng)按被切齒輪的相同參數(shù)選取。滾刀的參數(shù)標(biāo)注在其端面。齒輪滾刀的精度等級，應(yīng)按被切齒輪的精度要求或工藝文件的規(guī)定選取；齒輪滾刀的旋向，最好與被切齒輪一致。目錄<>4/17/2024六、砂輪

磨削是用帶有磨粒的工具（砂輪、砂帶、油石）對工件進(jìn)行切削加工的方法。是半精加工、精加工的主要方法。粗加工現(xiàn)也開始應(yīng)用。

目錄<>4/17/2024

砂輪是最重要的磨削工具，應(yīng)用范圍及其廣泛：能加工金屬材料、高硬度的非金屬材料等。機(jī)械工業(yè)部鄭州三磨研究所是我國磨料、磨具、磨削研究機(jī)構(gòu)。目錄<>4/17/2024砂輪的制造與特性砂輪的制造：用結(jié)合劑把磨粒粘結(jié)起來，經(jīng)壓坯、干燥、焙燒及車整而成的多孔疏松物體。影響砂輪特性的因素：

由磨料、粒度、結(jié)合劑、硬度、組織及形狀尺寸等因素決定。目錄<>4/17/20241、磨料磨料是制造砂輪的主要材料，直接擔(dān)負(fù)切削工作。磨料應(yīng)具有高硬度，高耐熱性和一定的韌性，在磨削過程中受力破壞后還要能形成鋒利的幾何形狀。常用磨料：剛玉（如Al2O3）類、碳化物類和超硬磨料系。表2-5列出了常用磨料性能、適應(yīng)范圍。目錄<>4/17/20242、粒度粒度是指磨粒顆粒的大小，通?？梢苑譃槟チ＃w粒尺寸>40μm)和微粉（顆粒尺寸<=40μm）兩類。粒度號越大，表示磨粒顆粒越小。微粉按顆粒實(shí)際尺寸分級。粗磨用粗粒度（30＃~40＃），精磨用細(xì)粒度（60＃~120＃）。工件材料硬度低、塑性大、磨削面積大時(shí)，選粗粒度的砂輪。目錄<>4/17/20243、硬度硬度是指砂輪工作表面的磨粒在磨削力的作用下脫落的難易程度。它反映磨粒與結(jié)合劑的粘固強(qiáng)度。磨粒不易脫落，稱砂輪硬度高；反之，稱砂輪硬度低。從低到高分為超軟、軟、中軟、中、中硬、硬、超硬7個等級。目錄<>4/17/2024砂輪硬度選擇原則工件材料較硬時(shí)，應(yīng)選較軟的砂輪；工件與砂輪接觸面積大時(shí)，選較軟砂輪；粗磨時(shí)選較軟砂輪，以提高磨削效率；對于精磨或成形磨，選用硬砂輪----以保持砂輪的輪廓形狀。目錄<>4/17/20244、結(jié)合劑結(jié)合劑是將磨料粘結(jié)在一起，使砂輪具有必要的形狀和強(qiáng)度的材料。常用結(jié)合劑的種類有陶瓷、樹脂、橡膠及金屬結(jié)合劑（用于金剛石砂輪）等。目錄<>4/17/20245、組織指砂輪中磨粒、結(jié)合劑和氣孔三者間的體積比例關(guān)系。按磨粒在砂輪中所占體積的不同，砂輪的組織分為緊密、中等和疏松三大類。組織號越大，磨粒所占體積較少，表明砂輪越疏松。生產(chǎn)中最常用中等組織（組織號4~7）的砂輪。目錄<>4/17/20246、形狀、尺寸和代號根據(jù)用途、磨削方式和磨床類型，砂輪可制成各種形狀和尺寸，已標(biāo)準(zhǔn)化。表2-6列出了常用砂輪的形狀、代號和類型目錄<>4/17/2024砂輪特性用代號標(biāo)注在砂輪端面上，用以表示砂輪的磨料、粒度、硬度、結(jié)合劑、組織、形狀、尺寸及最高工作線速度。

例如：砂輪1-300×50×75-A60L5V-35

形狀代號：1—平形，2—筒形、11—碗形，12a—碟形1號外徑D厚度T孔徑H