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1、12章Drilling and Drills钻削和钻头Drilling钻削就是通过迫使绕自身轴线旋转的切削刀具进入工件而在其上生成通孔或盲孔。Consequently因此，从旋转轴线开始的切削范围等于所需孔的半径。实际上，使用的是两条围绕相同轴线旋转的对称切削刃。Drilling operations钻削作业既能采用手钻也能采用钻床来实现。钻床在尺寸和结构上虽有差别，然而始终都是切削刀具围绕自身轴线旋转、工件稳固定位的形式。这正好与在车床上钻孔相反。 In在钻削作业中，要用到被称为钻头的圆柱形回转端切削刀具。钻头可以有一条或多条直的或是螺旋状的切削刃以及相应的出屑槽。The function出
2、屑槽的功能是给钻削作业中产生的切屑提供排出通道，并允许润滑剂和冷却液到达切削刃和正在被加工的表面。下面是常用钻头的概述。Twist drill.麻花钻：麻花钻是最常用的钻头类型。它有两条切削刃和两条沿钻头体全长连续的螺旋状出屑槽，如图12.1所示。麻花钻还包括钻颈和钻柄，钻柄可以是直的也可以是锥形的。In the latter 锥形钻柄通过楔入动作安装在主轴的锥形轴孔中，钻柄上还有柄舌插入主轴轴孔中的插槽，从而作为传递转动的可靠方法。On the other另一方面，直柄钻头用钻头卡盘夹住，接下来钻头卡盘则象锥形钻柄钻头一样安装在主轴轴孔内。As can b如图12.1所示，两条切削刃就是钻唇
3、，通过凿子状边缘的楔形体连在一起。麻花钻还有两条导向边，用于作业中钻头的正确导向和定位。The tool 两条钻唇形成钻顶角，并根据被钻削材料的性能来选取其大小。商品化钻头的钻顶角一般为118，这适用于钻削低碳钢和铸铁。For harder对于更硬更韧的金属，诸如淬火钢、黄铜和青铜，更大的钻顶角(130或140)才能有更好的效果。麻花钻常用的出屑槽螺旋角范围为24到 30。钻削紫铜或软塑料时，推荐采用更大的螺旋角(35到45)。Twist drills虽然也有硬质合金刀尖的钻头，麻花钻一般用高速钢制成。工业实际中使用的麻花钻尺寸范围为0.01到3.25英寸(即0.25到80毫米)。Core d
4、rills空心钻：空心钻包括斜面、钻头体、钻颈和钻柄，如图12.2所示。这类钻头可以有三条或四条出屑槽及相同数量的保证良好导向的导向边，这样使得加工有高精度。It can在图12.2中同样能看到，空心钻具有平坦的端部。斜面可以有三或四条切削刃或钻唇，并且钻唇角可以在90到120之间变化。Core drills 空心钻用于扩大已有的孔而不是打孔。这类钻头具有较大生产率、高加工精度和优良钻削表面质量的特性。Gun drills.深孔钻：深孔钻用于钻深孔。所有深孔钻都是直出屑槽的，并且均为单切削刃。钻头体中有个孔作为导管在相当大的压力下将冷却液传送到钻头顶端。There are two深孔钻有两种类
5、型，即用于钻盲孔的中心切削深孔钻和套孔钻。后者在其中心有一圆柱形沟槽，这样能生成整体芯在钻孔作业过程中引导钻头。Spade drills.扁平钻：扁平钻用于钻削3.5英寸(90毫米)或更大的大孔。其设计使得钻头成本明显节省、重量切实减轻，重量轻又使操作更方便。此外这种钻头容易磨利。TMilling and Milling Cutter铣削和铣刀Milling is铣削是采用被称为铣刀的多刃旋转刀具完成的机加工作业。In this process在此工艺中，金属去除是通过铣刀的旋转运动和工件的直线运动的组合实现的。铣削作业既可用于生成平面、轮廓面和螺旋面，也可用于切削螺纹和齿轮。Each of在
6、铣刀切削工件金属时，铣刀的每条切削刃都象一单独的单刃刀具一样作用。所以每条切削刃都适当的前后角。Since only由于同一时间只有部分切削刃切削工件，因此可以在对刀具寿命没有不利影响的情况下承担重型切削。事实上，铣削允许的切削速度和进给比车削或钻削高三到四倍。Moreover, the quality此外，由铣削加工的表面质量通常优于车削、刨削或钻削加工的表面质量。A wide工业上可采用的铣刀类型众多。连同铣床是极通用机床的事实，使得铣床成为机加工车间的支柱。As far as the direction至于涉及到铣刀转动的方向和工件的进给，铣削可以通过下列两种方法之一进行。Up mill
7、ing逆铣(传统铣削)：在逆铣中，工件逆着铣刀转动的方向进给，如图12.3a所示。就像在此图中能看到的那样，切削深度(及作为结果的载荷)随着切削刃持续进入切削而逐渐增加。Therefore所以，这种工艺没有冲击载荷，从而保证了机床的较平稳运行和较长寿命。通过逆铣所得机加工表面质量不是很高。然而逆铣仍经常被用在工业上，尤其是粗切削时。Down milling 顺铣(同向铣削)：如同在图12.3b中看到的那样，在顺铣时刀具与工件之间接触点上铣刀旋转与进给方向一致。还可以看到当刀具进入工件切削时直接达到最大切削深度。This results这会导致一种冲击，或突然加载。因此，这种方法只有当铣床在进给
8、螺栓上配备间隙消除器时才采用。这种方法的优点包括机加工表面质量较高和工件由于切削力向下作用而较容易夹紧。There is a wide铣刀的形状类型很多。其中每种都是为有效进行特定的铣削作业而设计的。Generally通常，铣刀可以被描述为具有旋转实体形状并将切削齿安装在周边或一到两个端面上的多刃切削刀具。下面是常用铣刀类型的快速综览。Plain milling 平面铣刀：平面铣刀是一种盘状切削刀具，它可以具有直齿或螺旋齿，如图12.4a所示。这类铣刀总是安装在卧式铣床上，用于机加工平面。Face milling端面铣刀：端面铣刀也可用于机加工平面。它用螺栓固定在短刀杆的端部，而短刀杆则依次安
9、装于立式铣床上。图12.4b显示了这类铣刀。Plain 平面金属开槽锯刃铣刀：图12.4c显示了一种平面金属开槽锯刃铣刀。可以看到它其实是一种很薄的平面铣刀。Side milling侧铣刀：侧铣刀用于切削狭槽、凹槽和花键槽。正如图12.4d所示，它与平面铣刀十分相似，差别在于此类铣刀齿在侧面。象平面铣刀的情况一样，切削齿既可以是直的也可以是螺旋的。Angle milling倾斜铣刀：倾斜铣刀用于切削燕尾槽、棘轮之类的。图12.4e显示了这类铣刀。T-slot cutter. T型槽铣刀：如图12.4f所示，T型槽铣刀包括了一个平面铣刀和一根垂直于它的整体轴。正像其名字所表明的，这类铣刀用于铣削
10、T型槽。End mill cutter.端面铣刀：端面铣刀在切削狭槽、凹槽、长凹槽、花键槽、凹状工件之类时均能发现其普遍应用。图12.4g为端面铣刀。它总是安装在立式铣床上，并具有两到四条既可是直的也可是螺旋的长凹槽。Form milling cutter成形铣刀：成形铣刀的齿具有特定的形状，这个形状与铣削时要切削的那部分金属的形状一致。这类铣刀的例子包括齿轮铣刀、齿轮滚刀、凸形和凹形铣刀等等。成形铣刀安装在卧式铣床上。Materials of Milling CuttersThe commonly普通使用的铣刀用高速钢制造，这对一般大多数工作已足够。Milling cutters对大规模生产
11、而言，因为其需要重型切削和/或高切削速度，铣刀顶端常装有烧结碳化物或有色金属碳合金作为切削齿。14章Dimensioning 标注尺寸The design机械设计除了计算载荷和应力、选择合适的材料外，还包括许多其它因素。Before construction在建造或制造开始前，完成装配图和零件图以把必要信息传达给车间工人是必须的。在送往车间前设计者常常被召集来检查图纸。而在精通生产图纸的所有情况之前，需要有许多经验并熟悉制造工艺。Drawings should图纸必须仔细检查其尺寸是否按生产部门最方便易懂的方式标注。很明显图纸应该只有唯一的解释。In particular尤其是不能要求车间工人
12、在生产机械安排前进行三角或其它复杂的计算。尺寸标注是一项复杂的工作，要掌握它需要有丰富的经验。Tolerances由于要把零件加工到正好为给定尺寸是不可能的，因此图纸的尺寸必须加上公差以限制其可允许的变化。Although small虽然较小公差能得到较高加工质量和较好操作机构，但随着公差的减小制造成本会迅速增加，如图14.1的典型曲线所示。因此公差被定为从操作或功能考虑允许的最大值是重要的。Tolerances may公差既可以是单向的也可以是双向的。单向标注有一公差为零，所有变化都由另一公差给定。而双向标注则采用一平均尺寸，它将公差带中点从该尺寸双向扩展为相等的正负变化范围。The dev
13、elopment大规模低成本制造生产工艺的发展很大程度取决于组成零件的互换性。因此设计者必须确定单个零件的合适公差以及配合零件装配允许的正确间隙或过盈量。The manner在图纸上标注公差的方法相当程度上依赖于产品的性质或制造工艺的类型。如果尺寸公差没有特别注明，图纸应该包含一个给出这些尺寸公差值的普遍适用注释。However然而有些公司不采用普遍适用注释，假定每个尺寸是单独被考虑的，可能会规定出比注释中要求的更宽的公差。在任何情况下图纸不模棱两可并只服从于单一的解释是十分重要的。TDimension and Tolerance尺寸和公差In dimensioning在图纸标注尺寸时，除非设
14、计者有意标明，注在尺寸线上的数字代表的尺寸仅仅是近似的，并不代表任何精度等级。To specify为了详细标明精度等级，有必要在尺寸上增加公差数字。公差是零件允许的变动量或给定尺寸允许的总变动。A shaft一根轴可能的名义尺寸为2.5in.(63.5mm)，但由于实际原因不用大成本是不能在制造中保持这个数字的，因此要增加确定的公差。如果允许有0.003in.(0.08mm)的变化，则此尺寸可表达为2.5000.003(63.50.08mm)。 Dimensions given 具有紧密公差的尺寸表示该零件必须恰当地与某些其它零件配合。所采用的制造工艺和使利润最大化的最小生产及装配成本都要求给
15、定公差以保持所需允差。Generally speaking一般而言，零件的成本随着公差的减小而上升。如果一个零件有若干或较多表面要机加工，且几乎不允许偏离名义尺寸，则成本会超过正常合理的界限。Allowance允差，有时会跟公差混淆，但其具有完全不同的含义。它是配合零件之间最小的预期间隙空间，代表着允许的最紧配合条件。If a shaft如果一根尺寸为1.498-0.003的轴与尺寸为1.500+0.003的孔配合，孔的最小尺寸为1.500而轴的最大尺寸为1.498。这样允差就是0.002，而由最小轴尺寸和最大孔尺寸形成的最大间隙为0.008。Tolerances may公差可以是单向的也可以
16、是双向的。单向公差意味着任何变动都是只从名义或基本尺寸出发向一个方向变动的。引用前例，孔的尺寸标注为1.500+0.003，它表示了一个单向公差。If the dimensions如果尺寸标为1.5000.003，就是双向公差；即它可以在名义尺寸之上或之下变化。单向体系允许在依然保留相同允差或配合类型的情况下改变公差。With the bilateral而双向体系在不同时改变一个或两个配合零件名义尺寸的情况下，这是不可能做到的。大规模生产中配合零件必须能互换，单向公差是经常遇到的。为了使配合零件之间具有过盈或强制配合，公差必须产生零或负允差。TTolerances, Limits and Fits公差、极限和配合The drawing图纸必须按方便制造零件的方式将设计者的要求真实和完整地表达出来。Every dimension对每一描述产品所需的尺寸都只须标注一次而不必在不同的视图中重复。
