精密機械制造技術(shù)2.1典型加工方法與常用刀具

1、機械制造技術(shù)基礎(chǔ),GDUT,22:00:47,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、機夾重磨式和機夾可轉(zhuǎn)位式,孔加工刀具：麻花鉆、擴孔鉆、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,22:00:47,一、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,22:00:47,結(jié)構(gòu)型式： 整體式（高速鋼） 焊接式 機夾重磨式 機夾可轉(zhuǎn)位車刀（硬質(zhì)合金）,目錄,22:00:47,目錄,22:

2、00:47,1、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)、已標準化）焊接在刀槽內(nèi)，并按所設(shè)計的幾何角度刃磨后使用的車刀。,目錄,22:00:47,特點：結(jié)構(gòu)簡單、剛性好，適應(yīng)性強，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,22:00:47,2、硬質(zhì)合金機夾重磨式車刀,用機械的方法將硬質(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: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：刀頭

3、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，剛度不如焊接式，有夾持應(yīng)力。,目錄,22:00:47,目錄,22:00:47,3、機夾可轉(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，用機械的方法裝夾在特制的刀桿上，便成為機夾可轉(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,22:00:47,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)點和機夾重磨式車刀一致：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,22:00:4

4、7,22:00:47,22:00:47,二、鉆削、擴削、鉸削與孔加工刀具,按用途分兩大類： 從實體材料上加工成孔：麻花鉆、中心鉆及深孔鉆； 對已有孔進行再加工：擴孔鉆、鉸刀、鏜刀，內(nèi)拉刀、內(nèi)圓磨砂輪、珩磨頭等。,目錄,22:00:47,1、麻花鉆,麻花鉆是一種形狀較為復(fù)雜的雙刃鉆孔或擴孔的標準刀具，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,22:00:47,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記用。小直徑的直柄鉆

5、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,22:00:47,22:00:47,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。標準麻花鉆=1830，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。標準麻花鉆2=118。,目錄,麻花鉆主要幾何參數(shù),22:00:47,主偏角：主偏角的大小決定于頂角的大小，頂角之半在數(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,22

6、:00:47,22:00:47,2、擴孔鉆,擴孔鉆是用于對已鉆孔進一步加工，以提高孔的加工質(zhì)量的刀具。 擴孔鉆的刀齒較多，一般有三四個，導(dǎo)向性好，切削平穩(wěn)。由于擴孔余量較小，容屑槽淺，刀體強度和剛性較好；擴孔鉆沒有橫刃，改善了切削條件，可以大大提高切削效率和加工質(zhì)量。 擴孔鉆的主要類型有兩種，即整體式擴孔鉆和套式擴孔鉆，其中套式擴孔鉆適用于大直徑孔的擴孔加工。,目錄,22:00:47,目錄,22:00:47,3、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（612個），導(dǎo)向性 芯部直徑大，剛性好,目錄,22:00:47,鉸削余量小，切削速度低，加上切

7、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用鉸刀兩類。手用鉸刀分為整體式和可調(diào)整式兩種，機用鉸刀分為帶柄的和套式兩種。,目錄,22:00:47,Table,22:00:47,三、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,22:00:47,1、銑刀的幾何角度,圓柱銑刀的幾何角度 前角用法平面n、后角n或0及螺旋角。 端銑刀的幾何角度 盤銑刀的每一個刀齒相當于一把車刀，角度標注坐標系與外圓車刀定義一致，故其角度定義與車刀相同。,目錄,22:00:47,目錄

8、,22:00:47,目錄,22:00:47,2、硬質(zhì)合金端銑刀,硬質(zhì)合金機夾重磨式端銑刀（圖2-26） 硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位端銑刀（圖2-27）,目錄,22:00:47,22:00:47,3、銑削方式及合理選用,銑削方式 指銑削時銑刀相對于工件的運動和位置關(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,22:00:47,22:00:47,22:00:47,四、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

9、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,22:00:47,1、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,22:00:47,2、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： 頭部；頸部；過渡錐部； 前導(dǎo)部；切削部；校準部； 后導(dǎo)部；尾部。 各部分都有其基本功能。,目錄,22:00:47,22:00:47,3、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f ：前后兩刀齒（或齒組）半徑或高度之差。 粗切齒取0.020.20mm 精切取0.0050.015m

10、m 齒距P：相鄰兩刀齒之間的軸向距離。,目錄,22:00:47,前角0：根據(jù)刀具材料選取。 后角0：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,22:00:47,22:00:47,4、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,目錄,22:00:47,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,22:00:47,5、拉刀工作圖要求,表達拉刀整體結(jié)構(gòu)的主視圖； 切削部、校準部刀具角度標注的局部視圖；

11、 完整合理的尺寸標注；,目錄,22:00:47,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)計時參考相關(guān)刀具設(shè)計手冊。,目錄,22:00:47,五、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,22:00:47,22:00:47,1、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；既可以加工標準齒輪，也可以加工變位齒輪。,目錄,22:00:47,22:

12、00:47,2、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,22:00:47,目錄,22:00:47,齒輪滾刀加工的工作原理,滾齒加工機床為滾齒機- 利用螺旋齒輪嚙合原理 滾齒加工運動： 滾刀旋轉(zhuǎn)運動-主運動 滾刀沿被加工齒輪軸線運動-進給運動滾刀轉(zhuǎn)一圈工件轉(zhuǎn)一齒-展成運動,目錄,22:00:47,齒輪滾刀的選用,用于加工基準壓力角為20的漸開線齒輪的齒輪滾刀已經(jīng)標準化，模數(shù)m=110、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)標注在其端面。 齒

13、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?。?齒輪滾刀的旋向，最好與被切齒輪一致。,目錄,22:00:47,六、砂輪,磨削是用帶有磨粒的工具（砂輪、砂帶、油石）對工件進行切削加工的方法。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,22:00:47,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。 機械工業(yè)部鄭州三磨研究所是我國磨料、磨具、磨削研究機構(gòu)。,目錄,22:00:47,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

14、及形狀尺寸等因素決定。,目錄,22:00:47,1、磨料,磨料是制造砂輪的主要材料，直接擔負切削工作。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,22:00:47,2、粒度,粒度是指磨粒顆粒的大小，通常可以分為磨粒（顆粒尺寸40m)和微粉（顆粒尺寸=40m）兩類。 粒度號越大，表示磨粒顆粒越小。 微粉按顆粒實際尺寸分級。 粗磨用粗粒度（3040），精磨用細粒度（60120）。 工件材料硬度低、塑性大、磨削面積大時，選粗粒度的砂輪。,目錄,22:00

15、:47,3、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,22:00:47,砂輪硬度選擇原則,工件材料較硬時，應(yīng)選較軟的砂輪； 工件與砂輪接觸面積大時，選較軟砂輪； 粗磨時選較軟砂輪，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,22:00:47,4、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,22:0

16、0:48,5、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47）的砂輪。,目錄,22:00:48,6、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，已標準化。 表2-6列出了常用砂輪的形狀、代號和類型,目錄,22:00:48,砂輪特性用代號標注在砂輪端面上，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 1-3005075-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,磨粒： A-棕剛玉,粒度號,硬 度,最高速