机械加工工艺装备（刀具）

《机械加工工艺装备（刀具）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械加工工艺装备（刀具）（99页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、机械加工工艺装备,天马行空官方博客：http:/ ；QQ:1318241189；QQ群：175569632,机械加工工艺装备,1.1 机床 1.2 刀具 1.3 夹具,刀具,1.2,1.2.1 金属切削加工的基本概念 1.2.2 刀具材料 1.2.3 刀具几何角度 1.2.4 刀具种类及选用 1.2.5 砂轮,1.2 刀具,金属切削刀具,利用刀具切去工件毛坯上多余的金属层,机械加工工艺装备之一,天马行空官方博客：http:/ ；QQ:1318241189；QQ群：175569632,切削运动刀具与工件间的相对运动,1.主运动,速度最高、消耗机床功率最多的运动,2.进给运动,金属层不断投入切削的

2、运动,3.合成运动,主运动、进给运动合成的运动,4.加工表面,待加工表面、过渡表面、已加工表面,1.2.1 金属切削加工的基本概念,可以由工件完成、也可以由刀具完成；可以是旋转运动、也可以是直线运动,图1.19 切削运动与加工表面,天马行空官方博客：http:/ ；QQ:1318241189；QQ群：175569632,1.2.1 金属切削加工的基本概念,切削参数,切削用量,1.切削速度 vc,切削刃上点在主运动方向的瞬时速度,2.进给量 f,每转刀具相对工件的位移量,进给速度vf,3.背吃刀量 ap,垂直于主运动和进给运动的切削层最大尺寸,俗称切削深度,1.2.1 金属切削加工的基本概念,切

3、削参数,切削用量,切削层参数,1.切削层公称厚度 hD,垂直于过渡表面测量的切削层尺寸,hD f sinr,2.切削层公称宽度 bD,沿过渡表面测量的切削层尺寸,bD ap /sinr,3.切削层公称横截面积 AD,切削层横截面积,ADhDbD apf,天马行空官方博客：http:/ ；QQ:1318241189；QQ群：175569632,图1.20 切削用量和切削层参数,1.2.2 刀具材料,刀具材料应具备的性能,足够的硬度和耐磨性,足够的强度和韧性,足够的热硬性,良好的工艺性,经济性,刀具材料影响刀具寿命、加工质量、切削效率和制造成本。工具的工作条件高温、高压、强烈摩擦、震动。,1.2.

4、2 刀具材料,常用刀具材料,碳素工具钢,合金工具钢,高速钢,硬质合金,其它刀具材料,手工工具和切削速度较低的刀具,1.2.2 刀具材料,高速钢 锋钢、白钢,普通高速钢： W6Mo5Cr4V2和W18Cr4V等,高性能高速钢,高碳高速钢（如9W18Cr4V） 高钒高速钢(如W12Cr4V4Mo) 钴高速钢（如W2Mo9Cr4VCo8） 铝高速钢（如W6Mo5Cr4V2Al）,表面涂层高速钢,涂层：氮化钛（TiN）碳化钛（TiC）,天马行空官方博客：http:/ ；QQ:1318241189；QQ群：175569632,表1.5 常用高速钢的化学成分、性能和用途,1.2.2 刀具材料,硬质合金：是

5、由硬度和熔点很高的金属碳化物（如 碳化钨、碳化钛、碳化钽、碳化铌等）和金属粘结剂 （如钴、镍、钼等）通过粉末冶金工艺制成的。,性能：,高温硬度、耐磨性、热硬性都高于高速钢。,常温硬度可达8993HRA，相当于7481HRC， 热硬性可达8901000C。 但硬质合金较脆，抗弯强度低，韧性也很低。常用硬质合金的类型、牌号、化学成分、性能 及使用范围见表1.6,表1.6 常用硬质合金的牌号、性能及使用范围,钨钴类硬质合金（YG）,切削铸铁等脆性材料和有色金属及其合金，也 加工不绣钢 、高温合金、钛合金等难加工材料。,精加工YG3，半精加工YG6，粗加工YG8,1.2.2 刀具材料,1.2.2 刀具

6、材料,硬质合金,钨钴类硬质合金（YG）,钨钛钴类硬质合金（YT）,切削塑性金属材料（普通碳素钢、合金钢等）,精加工YT30，半精加工YT15，粗加工YT5,1.2.2 刀具材料,硬质合金,钨钴类硬质合金（YG）,钨钛钴类硬质合金（YT）,添加稀有金属碳化物的硬质合金（YA、YW）,适用于切削难加工材料,添加适量的稀有金属碳化物，能提高硬质合金的硬度、 耐磨性，且具有较好的综合切削性能，但价格较贵，,1.2.2 刀具材料,硬质合金,钨钴类硬质合金（YG）,钨钛钴类硬质合金（YT）,添加稀有金属碳化物的硬质合金（YA、YW）,镍钼钛类硬质合金（YN）,切削碳钢、合金钢等金属材料连续切削（精加工）,

7、以镍、钼作为粘合剂，具有较好的切削性能，允许采用较高 的切削速度。,1.2.2 刀具材料,硬质合金,钨钴类硬质合金（YG）,钨钛钴类硬质合金（YT）,添加稀有金属碳化物的硬质合金（YA、YW）,镍钼钛类硬质合金（YN）,复合材料表面涂层硬质合金刀具,TiC、TiN、A12O3等,1.2.2 刀具材料,其它刀具材料,陶瓷,以Al2O3或Si3N4为基体，添加少量金属，高温烧结而成，高的硬度和耐热性，可切削高硬度材料。 性脆，抗冲击韧性差。,1.2.2 刀具材料,其它刀具材料,陶瓷,金刚石,自然界最硬的材料。耐磨性极好，价格昂贵，用于制造加工精度和表面粗糙度要求极高的零件。,人造金刚石,有色金属及

8、非金属材料的超精加工、磨料，不宜加工含碳的黑色金属,1.2.2 刀具材料,其它刀具材料,陶瓷,金刚石,立方氮化硼（CBN）,六方氮化硼（白石墨）高温高压下转化而成。硬度与耐磨性仅次于金刚石，一般用于高硬度、难加工材料的精加工。,1.2.3 刀具几何角度,车刀的组成,前刀面 A,切屑流出经过的刀具表面,后刀面 A,与工件过渡表面相对的刀具表面,副后面 A,与工件已加工表面相对的刀具表面,主切削刃 s,前刀面与后刀面的交线,副切削刃 s,前刀面与副后面的交线,刀尖,主切削刃与副切削刃汇交处,图1.21 车刀切削部分的构成,1.2.3 刀具几何角度,1.2.3 刀具几何角度,车刀的标注角度,用于定义

9、和规定刀具角度的基准坐标平面,静止参考系,定义刀具标注角度,定义刀具工作角度,假设条件：,不考虑进给运动的影响，即f=0,车刀底面水平放置，刀柄与进给方向垂直；刀尖与工件回转中心等高。,参考系,工作参考系,1.2.3 刀具几何角度,正交平面参考系,基面 Pr,过主切削刃一点，垂直该点切削速度方向的平面,切削平面 Ps,过主切削刃一点，与主切削刃相切并垂直该点基面的平面,正交平面 PO,过主切削刃一点，垂直基面与切削平面的平面,图1.22 正交平面参考系,1.2.3 刀具几何角度,正交平面参考系标注角度,在正交平面内：,前角o,指前刀面与基面之间的夹角,后角o,后刀面与切削平面之间的夹角,在基面

10、内：,主偏角r,主切削刃与进给方向之间的夹角,副偏角r,副切削刃与进给反方向之间的夹角,在切削平面内：,刃倾角s,主切削刃与基面之间的夹角,在副正交平面内：,副后角o,副后刀面与副切削平面之间的夹角,图1.23 正交平面 参考系 标注角度,1.2.3 刀具几何角度,前角、后角、刃倾角的角度,前角：,前面与基面平行时前角为零 刀尖位于前刀面最高点时，前角为正 刀尖位于前刀面最低点时，前角为负,后角：,后面与切削平面重合时后角为零 刀尖位于后刀面最前点时，后角为正 刀尖位于后刀面最后点时，后角为负,刃倾角：,切削刃与基面平行时，刃倾角为零 刀尖位于刀刃最高点时，刃倾角为正 刀尖位于刀刃最低点时，刃

11、倾角为负,刀具角度正负图例,1.2.3 刀具几何角度,刀具的工作角度,刀刃安装高度的影响,1.2.3 刀具几何角度,刀具的工作角度,刀柄安装偏斜的影响,1.2.3 刀具几何角度,刀具的工作角度,横向进给的影响,1.2.3 刀具几何角度,刀具的工作角度,纵向进给的影响,1.2.4 刀具种类及选用,刀具,单刃（单齿）刀具 多刃（多齿）刀具。,标准刀具（如麻花钻、铣刀、丝锥） 非标准刀具（如拉刀、成形刀具等）,定尺寸刀具（如扩孔钻、铰刀等） 非定尺寸刀具（如外圆车刀、直刨刀等）,刀具,刀具,刀具,整体式刀具 装配式刀具 复合式刀具,1.2.4 刀具种类及选用,按用途和加工方法：,切刀（包括各种车刀、

12、刨刀、插刀、成形车刀等） 孔加工刀具 拉刀 铣刀 螺纹刀具 齿轮刀具 自动化加工刀具等,1.2.4 刀具种类及选用,车刀,按用途分：,外圆车刀 内孔车刀 端面车刀 切断车刀 螺纹车刀,按结构分：,整体式 焊接式 机夹重磨式 可转位式等,几种常见车刀,螺纹车刀,直头外圆车刀,弯头外圆车刀,90外圆车刀,宽刃外圆车刀,内孔车刀,端面车刀,切断车刀,图1.30 车刀结构,a)整体式 b)焊接式 c)机夹重磨式 d)可转位式,1.2.4 刀具种类及选用,车刀,可转位车刀（刀杆、刀片、刀垫和夹紧元件）,刀具寿命高，能使用大切削用量 刀杆可重复使用，节约大量材料 切削性能稳定，断屑可靠 刀片转位方便迅速，

13、生产率高 刀片不焊接不刃磨，有利涂层刀片的使用 减少了硬质合金及超硬材料的消耗 便于刀具的管理,图1.31可转位车刀组成,1.刀片 2.刀垫 3.卡簧 4.杠杆 5.弹簧 6.螺钉 7.刀杆,1.2.4 刀具种类及选用,车刀,成形车刀,特点：,加工质量稳定 生产效率高 刀具使用寿命长,类型：,平体成形车刀 棱体成形车刀 圆体成形车刀,图1.32 成形车刀类型,a）平体 b）棱体 c）圆体,1.2.4 刀具种类及选用,孔加工刀具,麻花钻,组成：,柄部 颈部 工作部分,切削部分承担切削 导向部分引导钻头,为提高钻孔的精度和效率 修磨成“群钻”,三尖七刃锐当先，月牙弧槽分两边， 一侧外刃开屑槽，横刃

14、磨得低窄尖。,图1.33 麻花钻的组成,图1.34 基本型群钻,1、1 外刃后刀面 2、2月牙槽3、3 内刃前刀面4、4分屑槽,1.2.4 刀具种类及选用,孔加工刀具,扩孔钻,用于扩大孔径,类型：,特点：,高速钢整体式 硬质合金镶齿套式,形与麻花钻相似，但齿数较多（34齿）容屑槽较浅，无横刃，导向性好 加工质量好，生产率高,图1.35 扩孔钻,a)高速钢整体式 b)硬质合金镶齿套式,1.2.4 刀具种类及选用,孔加工刀具,锪钻,用于加工圆柱形沉头孔、锥形沉头孔和凸台面等,类型：,高速钢整体结构 硬质合金镶齿结构,图1.36 锪钻及加工示意图,a)带导柱平底锪钻 b)锥面锪钻 c)端面锪钻,1.

15、2.4 刀具种类及选用,孔加工刀具,铰刀,用于中小孔的半精加工和精加工,结构：,切削部分 校准部分,圆柱部分 倒锥部分,工作部分 颈部 柄部,特点：,齿数多（612个），齿槽浅， 刚性和导向性好，加工精度高。,图 1.37 铰刀的结构,图1.38 铰刀的类型,a）机用铰刀 b）套式铰刀 c）手用铰刀 d）锥度铰刀,1.2.4 刀具种类及选用,孔加工刀具,镗刀,用于箱体孔及较大直径孔的粗精加工,结构分为：,结构简单、制造方便可加工尺寸不同的孔径调整费时，精度不易控制,可消除镗孔力的影响,单刃镗刀,双刃镗刀,图1.39 单刃镗刀,图1.40 微调镗刀,1.紧固螺钉 2.微调螺母 3.镗刀头 4.刀片 5.镗杆 6.导向键,图1.41 浮动镗刀,1.2.4 刀具种类及选用,孔加工刀具,复合孔加工刀具,特点：,保证各加工面间的相互位置精度 生产率高，可减少机床台数 制造复杂 重磨和调整尺寸较困难,