精密机械制造技术2.1典型加工方法与常用刀具

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1、机械制造技术基础,GDUT,17:09:37,第二章制造工艺装备 第一节典型加工方法与常用刀具,车刀：整体式、焊接式、机夹重磨式和机夹可转位式,孔加工刀具：麻花钻、扩孔钻、铰刀等,铣刀：平面铣刀、指状铣刀等,拉刀：拉刀和推刀,齿轮刀具：滚齿、插齿、铣齿、磨齿、锑齿等,砂轮：外圆、内圆、平面砂轮等,17:09:37,一、车削与车刀,车刀功能：是金属切削加工中应用最广泛的一种刀具，主要用于加工外圆、内孔、端面、螺纹及各种回转体表面、切断与切槽等。（图2-1）,目录,17:09:37,结构型式：整体式（高速钢）焊接式机夹重磨式机夹可转位车刀（硬质合金）,目录,17:09:37,目录,17:09:37

2、,1、硬质合金焊接式车刀,在碳钢（一般为45钢）刀杆上按刀具几何角度的要求开出刀槽，用焊料（一般为铜丝）将硬质合金刀片（专业厂家生产、已标准化）焊接在刀槽内，并按所设计的几何角度刃磨后使用的车刀。,目录,17:09:37,特点：结构简单、刚性好，适应性强，可以根据具体的加工条件和要求刃磨出合理的几何角度。注意：焊接时产生内应力或裂纹、刀片硬度下降，切削性能和耐用度降低。,目录,17:09:37,2、硬质合金机夹重磨式车刀,用机械的方法将硬质合金刀片夹固在刀杆上的车刀。 刀片磨损后，可取下重磨，然后再安装使用。 优点:可避免焊接引起的应力、裂纹等缺陷；刀杆可多次重复使用。 缺点：刀头结构较复杂，

3、刚度不如焊接式，有夹持应力。,目录,17:09:37,目录,17:09:37,3、机夹可转位式车刀,将预先加工好的有一定几何角度的多角形硬质合金刀片，用机械的方法装夹在特制的刀杆上，便成为机夹可转位式车刀。 刀具的几何角度是由刀片形状及其刀杆槽中的安装位置来确定，不需要刃磨。,目录,17:09:37,刀片的一个切削刃磨损后，只要松开刀片夹紧元件，将刀片转位，改用另一个新刀刃，重新夹紧后即可继续切削。待全部刀刃都磨钝后，再装上新刀片即可。 优点和机夹重磨式车刀一致：可避免焊接引起的应力、裂纹等缺陷；刀杆可多次重复使用。刀头结构较复杂，刚度不如焊接式，有夹持应力。,目录,17:09:37,17:0

4、9:37,17:09:37,二、钻削、扩削、铰削与孔加工刀具,按用途分两大类：从实体材料上加工成孔：麻花钻、中心钻及深孔钻；对已有孔进行再加工：扩孔钻、铰刀、镗刀，内拉刀、内圆磨砂轮、珩磨头等。,目录,17:09:37,1、麻花钻,麻花钻是一种形状较为复杂的双刃钻孔或扩孔的标准刀具，一般用于孔的粗加工也可用于攻丝、铰孔、拉孔、镗孔、磨孔的预制孔。,目录,17:09:37,麻花钻结构,由三部分构成: 尾部：钻头的夹持部分，用于与机床联接，并传递扭矩和轴向力。按直径分为直柄（小直径）和锥柄（大直径）两种。 颈部：尾部与工作部分间的过渡部分，供磨削砂轮退 刀和打印标记用。小直径的直柄钻头没有颈部。

5、工作部分：钻头的主要部分，前端是切削部分，承担 主要的切削工作；后端为向导部分，引导钻头，也是切削部分的后备部分。,目录,17:09:37,17:09:37,公称直径 螺旋角：钻头螺旋槽最外缘处螺旋线的切线与钻头轴线间的夹角为螺旋角。标准麻花钻=1830，小直径钻头直径较小。 顶角：为两主切削刃在与其平行线的轴向平面上的投影之间的夹角。标准麻花钻2=118。,目录,麻花钻主要几何参数,17:09:37,主偏角：主偏角的大小决定于顶角的大小，顶角之半在数值上与主偏角接近。 前角：在正交平面内测量的前刀面与基面的夹角。 后角：在假定工作平面内测量的切削平面与后主刀面的夹角。,目录,17:09:37

6、,17:09:37,2、扩孔钻,扩孔钻是用于对已钻孔进一步加工，以提高孔的加工质量的刀具。扩孔钻的刀齿较多，一般有三四个，导向性好，切削平稳。由于扩孔余量较小，容屑槽浅，刀体强度和刚性较好；扩孔钻没有横刃，改善了切削条件，可以大大提高切削效率和加工质量。扩孔钻的主要类型有两种，即整体式扩孔钻和套式扩孔钻，其中套式扩孔钻适用于大直径孔的扩孔加工。,目录,17:09:37,目录,17:09:37,3、铰刀,铰刀用于中、小尺寸的半精加工和精加工，也可以用于磨孔或研孔前的预加工。铰刀齿数多（612个），导向性 芯部直径大，刚性好,目录,17:09:37,铰削余量小，切削速度低，加上切削过程中的挤压作用

7、，所以能获得较高的加工精度和较好的表面质量。 铰刀分为手用铰刀和机用铰刀两类。手用铰刀分为整体式和可调整式两种，机用铰刀分为带柄的和套式两种。,目录,17:09:37,Table,17:09:37,三、铣削与铣刀,概念刀齿分布在圆周表面（圆柱和盘状铣刀） 或端面（端面铣刀）上的多刃回转刀具。用途加工平面、台阶、沟槽和各种成形表面。,目录,17:09:37,1、铣刀的几何角度,圆柱铣刀的几何角度前角用法平面n、后角n或0及螺旋角。 端铣刀的几何角度盘铣刀的每一个刀齿相当于一把车刀，角度标注坐标系与外圆车刀定义一致，故其角度定义与车刀相同。,目录,17:09:37,目录,17:09:37,目录,1

8、7:09:37,2、硬质合金端铣刀,硬质合金机夹重磨式端铣刀（图2-26）硬质合金可转位端铣刀（图2-27）,目录,17:09:37,17:09:37,3、铣削方式及合理选用,铣削方式指铣削时铣刀相对于工件的运动和位置关系。铣削方式影响：刀具的耐用度、工件的加工表面粗糙度、铣削过程的平稳性及切削加工的生产率。 圆周铣削法(周铣法) ：逆铣和顺铣 端面铣削法(端铣法)：对称铣、不对称逆铣、不对称顺铣。,目录,17:09:37,17:09:37,17:09:37,四、拉刀,拉刀是一种高生产率、高精度的多齿刀具。 可加工出各种形状的内孔结构。如：内圆孔、内方孔、内花键、内孔键槽等。 也可加工各种形状

9、的外表面。如：平面、成形面。,目录,17:09:37,1、拉刀的类型,按加工工件表面不同分：内拉刀和外拉刀。 按拉刀工作受力方向不同分：拉刀和推刀。 按拉刀的结构：整体式和组合式 。,目录,17:09:37,2、拉刀的结构,图2-30为圆孔拉刀的结构，分为八个部分：头部； 颈部； 过渡锥部；前导部； 切削部； 校准部；后导部； 尾部。各部分都有其基本功能。,目录,17:09:37,17:09:37,3、刀齿几何参数,图2-31示出了拉刀切削部分的主要参数： 齿升量f ：前后两刀齿（或齿组）半径或高度之差。粗切齿取0.020.20mm精切取0.0050.015mm 齿距P：相邻两刀齿之间的轴向距

10、离。,目录,17:09:37,前角0：根据刀具材料选取。 后角0：直接影响拉刀刃磨后的径向尺寸。 刃带 ba1：为增加拉刀的重磨次数而设。,目录,17:09:37,17:09:37,4、拉削方式,指拉削过程中，加工余量在各刀齿上的分配方式。 分层式拉削：精度高，刀具长 分块式拉削：效率高、刀具短、精度低 综合式拉削：分层式、分块式综合，优势互补,目录,17:09:37,拉削方式影响： 拉刀的结构形式 拉削力的大小 拉刀的耐用度 拉削表面质量及生产效率,目录,17:09:37,5、拉刀工作图要求,表达拉刀整体结构的主视图； 切削部、校准部刀具角度标注的局部视图； 完整合理的尺寸标注；,目录,17

11、:09:37,合理的技术要求：粗糙度、尺寸精度，文字说明。 材料及热处理要求； 一般设计时参考相关刀具设计手册。,目录,17:09:37,五、齿轮刀具,用于切削齿轮齿形的刀具，种类较多，结构复杂。 按工作原理分：（1）成形法齿轮刀具：使用于单件、小批量。有：盘形齿轮铣刀 、指状齿轮铣刀。（2）展成法齿轮刀具：滚刀、插齿刀、剃齿刀。,目录,17:09:37,17:09:37,1、插齿刀,适用于直齿轮、斜齿轮、内齿轮、塔形齿轮、人字齿轮与齿条的加工。 加工同模数、同压力角的任意齿数的齿轮；既可以加工标准齿轮，也可以加工变位齿轮。,目录,17:09:37,17:09:37,2、齿轮滚刀,加工直齿、斜

12、齿和螺旋齿轮常用的工具。 同一把滚刀可以加工模数、压力角相同而齿数不同的齿轮。,目录,17:09:37,目录,17:09:37,齿轮滚刀加工的工作原理,滚齿加工机床为滚齿机-利用螺旋齿轮啮合原理 滚齿加工运动： 滚刀旋转运动-主运动 滚刀沿被加工齿轮轴线运动-进给运动滚刀转一圈工件转一齿-展成运动,目录,17:09:37,齿轮滚刀的选用,用于加工基准压力角为20的渐开线齿轮的齿轮滚刀已经标准化，模数m=110、单头、右旋、前角为0、直槽，其基本结构型式和主要结构尺寸见表2-3 。,齿轮滚刀的基本参数应按被切齿轮的相同参数选取。滚刀的参数标注在其端面。 齿轮滚刀的精度等级，应按被切齿轮的精度要求

13、或工艺文件的规定选取； 齿轮滚刀的旋向，最好与被切齿轮一致。,目录,17:09:37,六、砂轮,磨削是用带有磨粒的工具（砂轮、砂带、油石）对工件进行切削加工的方法。是半精加工、精加工的主要方法。粗加工现也开始应用。,目录,17:09:37,砂轮是最重要的磨削工具，应用范围及其广泛：能加工金属材料、高硬度的非金属材料等。机械工业部郑州三磨研究所是我国磨料、磨具、磨削研究机构。,目录,17:09:37,砂轮的制造与特性,砂轮的制造：用结合剂把磨粒粘结起来，经压坯、干燥、焙烧及车整而成的多孔疏松物体。 影响砂轮特性的因素：由磨料、粒度、结合剂、硬度、组织及形状尺寸等因素决定。,目录,17:09:37

14、,1、磨料,磨料是制造砂轮的主要材料，直接担负切削工作。磨料应具有高硬度，高耐热性和一定的韧性，在磨削过程中受力破坏后还要能形成锋利的几何形状。 常用磨料：刚玉（如Al2O3）类、碳化物类和超硬磨料系。表2-5列出了常用磨料性能、适应范围。,目录,17:09:37,2、粒度,粒度是指磨粒颗粒的大小，通常可以分为磨粒（颗粒尺寸40m)和微粉（颗粒尺寸=40m）两类。 粒度号越大，表示磨粒颗粒越小。 微粉按颗粒实际尺寸分级。 粗磨用粗粒度（3040），精磨用细粒度（60120）。 工件材料硬度低、塑性大、磨削面积大时，选粗粒度的砂轮。,目录,17:09:37,3、硬度,硬度是指砂轮工作表面的磨粒在

15、磨削力的作用下脱落的难易程度。它反映磨粒与结合剂的粘固强度。磨粒不易脱落，称砂轮硬度高；反之，称砂轮硬度低。 从低到高分为超软、软、中软、中、中硬、硬、超硬7个等级。,目录,17:09:37,砂轮硬度选择原则,工件材料较硬时，应选较软的砂轮； 工件与砂轮接触面积大时，选较软砂轮； 粗磨时选较软砂轮，以提高磨削效率； 对于精磨或成形磨，选用硬砂轮-以保持砂轮的轮廓形状。,目录,17:09:37,4、结合剂,结合剂是将磨料粘结在一起，使砂轮具有必要的形状和强度的材料。 常用结合剂的种类有陶瓷、树脂、橡胶及金属结合剂（用于金刚石砂轮）等。,目录,17:09:37,5、组织,指砂轮中磨粒、结合剂和气孔三者间的体积比例关系。按磨粒在砂轮中所占体积的不同，砂轮的组织分为紧密、中等和疏松三大类。 组织号越大，磨粒所占体积较少，表明砂轮越疏松。 生产中最常用中等组织（组织号47）的砂轮。,目录,17:09:37,6、形状、尺寸和代号,根据用途、磨削方式和磨床类型，砂轮可制成各种形状和尺寸，已标准化。 表2-6列出了常用砂轮的形状、代号和类型,目录,17:09:37,砂轮特性用代号标注在砂轮端面上，用以表示砂轮的磨料、粒度、硬度、结合剂、组织、形状、尺寸及最高工作线速度。例如：砂轮 1-3005075-A60L5V-35,