《金属切削加工原理及设备 教学课件 ppt 作者 孙庆群第10章 其他类型通用机床及刀具1第10章 其他类型通用机床及刀具1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《金属切削加工原理及设备 教学课件 ppt 作者 孙庆群第10章 其他类型通用机床及刀具1第10章 其他类型通用机床及刀具1（40页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第10章 其他类通用机床及刀具,【学习目标】通过对本章的学习，了解钻床、镗床和直线运动机床的分类，了解钻床、镗床和直线运动机床的工艺范围和加工特点，熟悉各类机床的结构组成和工作原理，了解各类机床上常用刀具的结构特点及应用，能依据工件加工表面的形状及精度要求合理选择相应的机床和刀具。,10.1 钻床与钻头 10.2 镗床与镗刀 10.3 直线运动机床及其刀具 10.4 螺纹加工及其刀具,10.1.1钻床 钻床一般用于加工直径不大、精度要求较低的孔。主要加工方法是钻实心孔，还可扩孔、铰孔、攻螺纹等。加工时，工件固定不动，刀具旋转做主运动，同时沿轴向移动作进给运动（见图10.1）。,10.1 钻床与
2、钻头,钻床的主要类型有台式钻床、立式钻床、摇臂钻床以及专门化钻床等。 1立式钻床 立式钻床应用较广，其特点为主轴轴线垂直布置，其位是固的。加工时，为使刀具旋转中心线与被加工孔的中心线重合，必须移动工件找正，故只适于加工中、小型工件上的孔。图10.2是方柱立式钻床的外形。 钻床的进给量用主轴每转一转时，主轴的轴向移动量来表示，另外，攻丝时进给运动和主运动之间也需要保持一定关系。,2Z3040摇臂钻床 由于大而重的工件移动费力，找正困难，加工时希望工件固定，主轴可调整坐标位置，因而产生了摇臂钻床（见图10.4）。 摇臂钻床的主轴箱4可沿导轨作水平移动，而摇臂3又可绕立柱2的轴线转动，因而，可以方便
3、地调整主轴的坐标位置，使主轴旋转轴线与被加工孔的中心线重合。适合加工大型零件。,10.1.2钻铰削刀具 通常所说的钻头是指在机械零件上加工圆孔的刀具，如麻花钻、中心钻、深孔钻、扩孔钻、锪钻等。另外还有铰刀等，它们是机械加工中常用的刀具。 1钻削与麻花钻头 钻削在金属切削中应用很广，麻花钻是最常用的孔加工刀具之一，它是一种形状复杂的双刃钻孔或扩孔的标准刀具。麻花钻一般用于在实体材料上加工低精度的孔，也可用于攻螺纹、铰孔、拉孔、镗孔和磨孔前的预制孔的加工，有时也用于扩孔。 （1）麻花钻的结构 1）麻花钻的组成部分。如图10.7所示，麻花钻由柄部、颈部和工作部分三个部分组成，各部功能如下： 柄部（也
4、叫装夹部分）。柄部用于与机床的连接并传递动力，按麻花钻直径的大小分为直柄（小直径）和锥柄（直径在12 mm以上）两种。,颈部。颈部是工作部分和柄部间的过渡部分，供磨削时砂轮退刀和打印标记用，小直径直柄钻头没有颈部。 工作部分。工作部分是钻头的主要部分，前端有切削刃的部分称为切削部分，承担主要的切削工作；后端用于导向和排屑，也是切削部分的后备部分。 外圆柱上两条螺旋形棱边也称刃带，可保持孔形和钻头进给方向。两条螺旋刃沟是容屑和排屑的通道。钻体心部称钻心，联结两条刃瓣。 钻头的切削部分由两个前面、后面、副后面组成。 前面是螺旋沟形成的螺旋面。后面的形状由刃磨机床或夹具的运动决定。 前后面相交为主切
5、削刃，两主后面相交为横刃，两条刃沟与刃带棱面相交的两条螺旋线是副切削刃。 普通麻花钻共有三条主切削刃，即左、右切削刃和横刃，两条副切削刃（棱边）。,麻花钻的组成部分如图10.7所示。 麻花钻由柄部、颈部和工作部分三个部分组成。,2）麻花钻的结构参数。麻花钻的结构参数是指钻头在制造中控制的尺寸与角度，它们都是确定钻头几何形状的独立参数。包括以下几项： 直径d直径d指在切削部分测量的两刃带间距离。直径应选用标准系列尺寸。 直径倒锥远离切削部分的直径逐渐减小，形成倒锥，以减少刃带与孔壁的摩擦，相当于副偏角。中等直径钻头的倒锥量小于0. 03 0.12 mm/100mm。 钻心直径d 0 钻心直径d
6、0指与两刃沟底相切圆的直径。它影响钻头的刚性与容屑截面。 螺旋角螺旋角指钻头刃带棱边螺旋线展开成的直线与钻头轴线的夹角。 如图10.8所示，前面上x点（半径为rx）的螺旋角x。可用下式计算：,式中:rx 钻头选定点半径 L 螺旋槽导程 式（10.1）说明钻头愈近中心处，螺旋角愈小。刃带处的螺旋角一般为25 32。增大螺旋角可使前角增大，有利于排屑，并使切削轻快，但钻头刚性变差。小直径的钻头为了提高钻头的刚性，螺旋角做得略小些。,（10.1）,（2）麻花钻的几何参数 1）钻头的参考系确定钻头角度需要建立参考系。钻头上也有切削平面、正交平面、假定工作平面和背平面。它们的定义与车削中的规定相同。 度
7、量钻头几何角度还需以下几个测量平面： 端平面：与钻头轴线垂直的投影面。 中剖面：过钻头轴线与两主切削刃平行的平面。 柱剖面：过切削刃选定点作与钻头轴线平行的直线，该直线绕钻头轴线旋转形成的圆柱面。 2）钻头的刃磨角度 普通麻花钻只需刃磨两个后面，控制三个角度： 顶角2顶角2是指两主切削刃在中剖面投影中的夹角。普通麻花钻顶角2=116 118 。,外缘后角外缘后角是指主切削刃靠刃带转角处在柱剖面中表示的后角。 中等直径钻头的外缘后角 8 20 。直径愈小，钻头后角愈大，以利于改善横刃的锋利程度。 横刃斜角横刃斜角是指端平面测量的中剖面与横刃所夹的钝角。普通麻花钻的横刃斜角： =133 125 。
8、,3）横刃角度横刃由两后面相交形成，普通麻花钻横刃近似直线。若以钻头轴线为界，可将横刃分为两段四个区，如图10.9所示。 4）主切削刃角度钻头的两条主切削刃是由前、后面相交构成的。前面就是螺旋形的刃沟面，后面是刃磨形成的，它们都是曲面。,麻花钻几何参数小结见图10.11所示。,钻削深度（单位为mm） d2 每刃进给量（单位为mm/z） = 2 钻削速度（单位为mmmin） d n 1 000 钻孔时切削层参数包括： 钻削厚度（单位为mm） sin2 （10.2） 钻削宽度（单位为mm） d(2sin) （10.3） 每刃切削层公称横截面积（单位为mm） d 4 （10.4）,（3）钻削过程特点
9、 1）钻削用量与切削层参数。如图10.12所示。钻削用量包括背吃刀量（钻削深度）、进给量、切削速度三要素。,材料切除率（单位为mmmin） Q= (10.5),2） 钻削过程特点 钻削变形特点 钻心处切削刃前角为负，特别是横刃，切削时产生刮削挤压，切屑呈粒状并被压碎。钻心处直径几乎为零，切削速度为零，但仍有进给运动，使得钻心横刃处工作后角为负值，相当于用凿子劈入工件。是导致钻削轴向力增大的主要原因。 钻头刃带无后角，与孔壁摩擦，加工塑性材料时易产生积屑瘤，易粘在刃带上影响钻孔质量。,钻削力钻头每切削刃都产生切削力，包括切向力（主切削力）、背向力（径向力）和进给力（轴向力）。当左右切削刃对称时，
10、背向力（径向力）抵消，最终构成对钻头影响的是进给力与切削扭矩, 如图10.13所示。,通过钻削实验和测量钻削力，可知影响钻削力的因素与规律。钻头各切削刃上产生切削力的比例大致如表10.1。,钻头磨损特点。高速钢钻头主要是相变磨损。其磨损规律与车刀相同。但钻头切削刃各点负荷不均，外圆周切削速度最高，磨损最为严重。钻头磨损的形式主要是后面磨损。当主切削刃后面磨损达到一定程度时，还伴随有刃带磨损。刃带磨损严重时使外径减小，形成锥度，如图10.14所示。,钻头磨损往往还伴随有刃带磨损。刃带磨损严重时使外径减小，形成锥度，如图10.14所示。,2扩孔钻和 锪（huo）钻 （1）扩孔钻，扩孔钻是用于扩大孔
11、径、提高孔质量的刀具。它可用于孔的最终加工或铰孔、磨孔前的预加工。 （2）锪钻，锪钻用于加工埋头螺钉沉孔、锥孔和凸台面等。,10.1.3铰削及铰刀 1铰削的基本概念 铰削是利用铰刀从已加工表面的孔壁切除薄层金属，以获得精确的孔径和几何形状以及较低的表面粗糙度的切削加工。铰削一般在钻孔、扩孔和镗孔以后进行，用以加工精密的圆柱孔和锥孔，在孔的精加工中应用广泛。 2铰削过程特点 在车床上铰削时，工件旋转铰刀轴向进给。铰刀前端是切削部分，后面是校准部分，起引导、防振、修光和校准作用。 铰孔的尺寸和几何形状精度直接由铰刀决定。铰削可分为粗铰和精铰。分为机铰和手工铰削。 铰削时因铰削余量较小，故切削厚度h
12、D很薄，在切削刃与校准刃之间的倒角刀尖处，有一段极薄切削厚度的区域。因为铰刀切削刃存在一定钝圆半径 ，所以往往在hD 情况下进行切削。此时起切削作用的为负前角，因而产生挤刮作用。,3铰刀的结构和类型 如图10.17所示，铰刀由工作部分、颈部和柄部组成。工作部分有切削部分和校准部分，校准部分有圆柱部分和倒锥部分。,11.1.2 高速钢圆柱孔机用铰刀 直径及其公差的设计 铰刀种类很多、外形各异，但基本结构相似。 在生产实际中，经常遇到对非标准尺寸的铰刀自行设计和制造。这里介绍高速钢圆柱孔机用铰刀设计的基本步骤。 铰刀是定尺寸刀具，正确决定铰刀的直径与公差，是设计铰刀中的重要问题，铰刀的直径与公差正
13、确与否将直接影响铰孔精度、铰刀的制造和使用寿命。 铰孔时，有时由于机床主轴径向圆跳动、铰刀安装误差、铰刀刀齿的径向圆跳动和积屑瘤等因素影响，铰出孔的直径往往大于铰刀直径，其差值称为扩张量（扩张量=0.0030.02 mm ）。而有时又会由于已加工表面的弹性变形和热变形恢复等原因也可能会产生孔径收缩现象（收缩量在 0.005 0.02 mm）。,生产实践证明，用高速钢铰刀铰孔，孔径一般发生扩张，而用硬质合金铰刀铰孔，孔径一般发生收缩。 铰刀直径和公差，按下述方法确定： （1）铰刀的基本直径d0 铰刀的基本直径d0等于被加工孔的基本直径。 （2）铰刀直径公差的上、下极限尺寸 当孔的公差为IT，铰孔
14、后孔径发生扩张时，则铰刀直径的上限尺寸等于孔的最大直径减0.15IT，铰刀直径的制造公差为0.35IT； 当孔的公差为IT，铰孔后孔径发生收缩时，则铰刀直径的上限尺寸等于孔的最大直径加0.1IT，铰刀直径的制造公差为0.35IT 。 铰刀公差与孔公差的配制如图10.8-1所示。,当铰孔后产生扩张时，铰刀直径的最大极限尺寸和最小极限尺寸分别为: dmax=dwmaxPmax (10.1) dmin=dwmaxPmax G (10.2),当铰孔后产生收缩时，铰刀直径的最大极限尺寸和最小极限尺寸分别为: dmax=dwmax + Pmax (10.3) dmin=dwmax + Pmax G (10
15、.4) 式中：dwmax 孔的最大极限尺寸； dwmin 孔的最大极限尺寸； G铰刀的制造公差。 标准铰刀的直径公差分配图见图10.8-1c。,10.2 镗床与镗刀 镗床通常用于加工尺寸较大且精度要求较高的孔，特别是分布在不同表面上，孔距和位置精度（平行度、垂直度和同轴度等）要求很严格的孔系，如各种箱体、汽车发动机缸体等零件上的孔系加工。 镗床是用镗刀镗削工件上铸出或已粗钻出的孔。机床加工时的运动与钻床类似，但进给运动则根据机床类型和加工条件不同，或者由刀具完成，或者由工件完成。除镗孔外，大部分镗床 还可以进行铣削、钻孔、扩孔、铰孔等工作。镗床的主要类型有卧式铣镗床、精镗床和坐标镗床。 10.2.1卧式铣镗床 1主要组成部件及运动 图10.19为卧式铣镗床的外形。,2卧式铣镗床的加工方法 卧式铣镗床是一种用途较为广泛的孔加工机床。它除能够镗孔外，还可以进行铣、钻、扩、铰孔等，也可以用它车端面和车螺纹。,图10.20a为利用装在镗轴上的悬伸刀杆镗孔，由镗轴移动完成纵向进给运动（f）； 图10.20b为利用后支承架支承的长刀杆镗削同一轴线上的两孔，由工作台移动，完成纵向进给运动（f）； 图10.20c为用装在平旋盘上的悬伸刀杆镗削大直径的孔，由工作台移动完成纵向进给运动（f）； 图10.20d为用装在镗轴上的端铣刀铣
