孔及平面加工机床与刀具33孔及平面加工机床与刀具ppt课件.ppt
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1、机械制造技术基础,太原理工大学 机械工程学院2013-7-19,第三章金属切削机床与刀具 第十七讲,3.4 孔加工机床与刀具3.4.1 钻床 (1) 应用 钻床是用钻头在工件上加工孔的机床。通常用于加工尺寸较小,精度要求不太高的孔。可完成钻孔,扩孔,铰孔及攻螺纹等工作 。 (2)运动分析 工件固定,刀具作旋转主运动,同时沿轴向作进给运动。 (3)钻床的主参数 最大钻孔直径。,。,3.4 孔加工机床与刀具,(4)分类 立式钻床,适用于中小工件的单件,小批量生产。 摇臂钻床,适用于加工一些大而重的工件上的孔(工件不动,移 动主轴)。 台式钻床,小型钻床,常安装在台桌上,用来加工直径小于12mm的孔
2、。 深孔钻床及其他钻床。 (5)钻削特点,刀具刚性差,排屑困难,直观性差,切削热不易排出,规格品种多 。,3.4 孔加工机床与刀具,3.4 孔加工机床与刀具,3.4 孔加工机床与刀具,3.4.2 镗床 (1)应用 镗床是一种主要用镗刀在工件上加工孔的机床。通常用于加工尺寸较大,精度要求较高的孔,特别是分布在不同表面上,孔距和位置精度要求较高的孔。如箱体上的孔,还可以进行铣削,钻孔,扩孔,铰孔等工作。 (2)镗削特点 刀具结构简单,通用性大,可粗加工也可半精加工和精加工,适用批量较小的加工,镗孔质量取决于机床精度。 (3)运动分析 主运动为镗刀的旋转运动,进给运动为镗刀或工件的移动 。,3.4
3、孔加工机床与刀具,(4)分类 1)卧式镗床 卧式镗床既要完成粗加工(如粗镗、粗铣、钻孔等),又要进行精加工(如精镗孔)。因此对镗床的主轴部件的精度、刚度有较高的要求. 卧式镗床的主参数是镗轴直径 。,卧式镗床的主要运动,3.4 孔加工机床与刀具,2)坐标镗床 一种高精度的机床。其主要特点是具有坐标位置的精密测量装置;有良好的刚性和抗振性 。它主要用来镗削精密孔(IT5级或更高),例如钻模、镗模上的精密孔。 工艺范围:可以镗孔、钻孔、扩孔、铰孔以及精铣平面和沟槽,还可以进行精密刻线和划线以及进行孔距和直线尺寸的精密测量工作 。,卧式坐标镗床1下滑座;2上滑座;3工作台;4立柱;5主轴箱;6床身底
4、座,坐标镗床的主要技术参数是工作台的宽度。,3.4 孔加工机床与刀具,3)金刚镗床 一种高速精密镗床。主要特点是主运动vc很高,ap和f很小,加工精度可达IT5IT6,Ra达0.63-0.08m。金刚镗床的主轴短而粗,刚度较高,传动平稳,能加工出低表面粗糙度值和高精度孔。,单面卧式金刚镗床,3.4 孔加工机床与刀具,主轴箱;2主轴;3工作台;4床身,这类机床主要用于成批大量生产中精加工活塞、连杆、气缸及其它零件,在汽车、拖拉机和航空工业中得到广泛应用。,3.4.3 孔加工刀具 按用途可分为两大类。一类是从实体材料中加工出孔的刀具,如:麻花钻,扁钻,中心钻和深孔钻等。另一类是对工件上已有孔进行再
5、加工的刀具,常用的有扩孔钻,铰刀及镗刀。 3.4.3.1麻花钻 是常见的孔加工刀具。一般用于实体材料上的粗加工。钻孔的尺寸精度为IT11-IT12,Ra为50-12.5m。加工孔径范围为0.180mm,以30mm以下时最常用。 标准麻花钻由柄部、颈部和工作部分组成。 (1)柄部 用在与机床或夹具联接,起夹持定位作用,并传递扭矩和轴向力。 (2)颈部 位于工作部分和柄部之间,磨削柄部时,是砂轮的退刀槽。钻头的标记也常注于此。 (3)工作部分 由切削部分和导向部分组成。,。,3.4 孔加工机床与刀具,麻花钻的工作部分有两个对称的刃瓣(通过中间的钻芯连接在一起),两条对称的螺旋槽(用于容屑和排屑);
6、导向部分磨有两条棱边(刃带),为了减少与加工孔壁的摩擦,棱边直径磨有(0.030.12)/100的倒锥量,形成副偏角r。 麻花钻的两个刃瓣可以看作两把对称的车刀。其切削部分的构成为: 前刀面螺旋槽的螺旋面; 主后刀面与工件过渡表面(孔底)相对的端部两曲面; 副后刀面与工件的加工表面(孔壁)相对的两条棱边; 主切削刃螺旋槽与主后刀面的两条交线; 副切削刃棱边与螺旋槽的两条交线; 横刃两后刀面在钻芯处的交线。 麻花钻的主要几何参数有 螺旋角、锋角2、前角o、后角。和横刃斜角等 。,3.4 孔加工机床与刀具,3.4 孔加工机床与刀具,3.4 孔加工机床与刀具,标准高速钢麻花钻,3.4 孔加工机床与刀
7、具,3.4 孔加工机床与刀具,横刃斜角,3.4 孔加工机床与刀具,标准麻花钻存在切削刃长、前角变化大(从外缘处的大约+30逐渐减小到钻芯处的大约-30)、螺旋槽排屑不畅、横刃部分切削条件很差(横刃前角约为-60)等结构问题。 生产中,为了提高钻孔的精度和效率,常将标准麻花钻按特定方式刃磨成“群钻” 。其修磨特点为:将横刃磨窄、磨低,改善横刃处的切削条件,将靠近钻心附近的主刃修磨成一段顶角较大的内直刃及一段圆弧刃,以增大该段切削刃的前角。 同时,对称的圆弧刃在钻削过程中起到定心及分屑作用;在外直刃上磨出分屑槽,改善断屑、排屑情况 。经过综合修磨而成的群钻,切削性能显著提高。钻削时轴向力下降35%
8、50%,扭矩降低10%30%,刀具使用寿命提高35 倍,生产率、加工精度都有显著提高 。,3.4 孔加工机床与刀具,3.4 孔加工机床与刀具,3.4 孔加工机床与刀具,3.4.3.2 中心钻 用来加工各种轴类工件的中心孔。,中心钻a)无护锥;b)有护锥,3.4 孔加工机床与刀具,3.4.3.3 深孔钻 用于加工孔深L与孔径D之比L/D20-100的特殊深孔。在加工过程中,必须解决断屑、排屑、冷却润滑和导向等问题 。,3.4 孔加工机床与刀具,单刃外排屑深孔钻结构及工作情况1 工件;2切削部分;3钻杆,3.4.3.4 扩孔钻 常用作铰孔或磨床前的预加工扩孔以及毛坯孔的扩大,作半精加工,在成批或大
9、量生产时应用较广。扩孔的加工精度可达IT10-IT11,Ra可达6.3-3.2m。 扩孔特点: 切削刃不必自外圆延续到中心,避免了横刃和由横刃引起的不良影响;由于ap小,切削窄,易排除;同时排屑槽可作得较小较浅,增加刀具刚度;生产率高,导向性较好,切削较平稳 。,3.4 孔加工机床与刀具,扩孔钻,(a)整体式结构;(b)镶齿套式结构;(c)可转位式结构,3.4.3.5 锪钻 锪钻用于在已加工孔上锪各种沉头孔和孔端面的凸台平面。下图所示为四种类型的锪钻。锪钻上的定位导向柱是用来保证被锪的孔或端面与原来的孔有一定的同轴度或垂直度。导向柱可以拆卸,以便制造锪钻的端面齿。锪钻可制成高速钢整体结构或硬质
10、合金镶齿结构。,3.4 孔加工机床与刀具,锪钻的类型,(a)带导柱平底锪钻;(b)带导柱锥面锪钻;(c)不带导柱锥面锪钻;(d) 端面锪钻,(a),(b),(c),(d),3.4.3.5 铰刀 用于对孔进行半精加工和精加工,加工精度可达IT6-IT8。Ra可达1.6-0.4m。 铰刀分为: 机用铰刀:用于在机床上铰孔,常用高速钢制造,有锥柄和直柄两种型式; 手用铰刀:常为整体式结构,直柄方头,结构简单,手工操作,使用方便。,3.4 孔加工机床与刀具,铰刀的结构和几何参数,3.4 孔加工机床与刀具,不同种类的铰刀,3.4 孔加工机床与刀具,(a)直柄机用铰刀;(b)锥柄机用铰刀;(c)硬质合金锥
11、柄机用铰刀;(d)手用铰刀;(e)可调节手用铰刀;(f)套式机用铰刀;(g)直柄莫氏锥度铰刀;(h)手用1:50锥度销子铰刀,3.4.3.6 镗刀 多用于箱体孔的粗,精加工。 一般可分为单刃镗刀和多刃镗刀两大类。(1)单刃镗刀结构简单,制造方便,通用性好。(2)多刃镗刀 两端都有切削刃,工作时可消除径向力对镗杆的影响,工件的孔径尺寸与精度由镗刀径向尺寸保证。多采用浮动连接结构,可减少镗刀块安装误差及镗杆径向跳动所引起的加工误差。 孔的加工精度可达IT6-IT7,Ra达0.8m。,3.4 孔加工机床与刀具,3.4 孔加工机床与刀具,微调镗刀,3.4 孔加工机床与刀具,3.4.3.7 拉刀 是一种
12、加工精度和切削效率都比较高的多齿刀具,广泛应用于大批量生产中,可加工各种内、外表面,可分为内拉刀和外拉刀(附图)。其加工装备为拉床。 圆孔拉刀的结构及其工作情况。工作时,拉刀沿其轴线作直线运动,以其后一刀齿高于前一刀齿来完成拉削任务。拉削速度较低,一般为v=28m/min,切削厚度很薄(齿升量af:粗切齿为0.020.2mm;精切齿为0.0050.015mm),拉削平稳,拉削精度可达TI7IT9,表面粗糙度值Ra2.51.25m。由于同时工作的齿数多,切削刃长,一次行程完成粗、精加工,而且每一刀齿在工作行程中只切削一次,刀具磨损较慢,生产率和刀具的耐用度较高。由于拉刀的设计、制造复杂,价格昂贵
13、,因此适用于大批量生产。,3.4 孔加工机床与刀具,3.4 孔加工机床与刀具,3.4 孔加工机床与刀具,3.4 孔加工机床与刀具,3.4 孔加工机床与刀具,3.4 孔加工机床与刀具,3.5 刨床与插床3.5.1刨床 用于刨削各种平面和沟槽,主要类型有牛头刨床和龙门刨床。刨削特点:机床刀具简单、通用性好 、生产率较低 、加工精度较低。 3.5.1.1 牛头刨床 (1)主运动:由滑枕沿床身导轨在水平方向作往复直线运动来实现; (2)特点:主运动速度不能太高(因为滑枕换向时有大的惯性力),加之只能单刀加工,且在反向运动时不加工,所以牛头刨床效率和生产效率低; (3)应用:主要适用于单件,小批量生产或
14、机修车间,在大批量生产中被铣床代替; (4)主参数:最大刨削长度。,3.5 刨床与插床,3.5.1.2 龙门刨床 (1)应用主要用于加工大型或重型零件上的各种平面, 沟槽和各种导轨面; (2)运动分析主运动为工作台的往复直线运动 ; (3)主参数最大刨削宽度。,龙门刨床,1床身; 2工作台; 3横梁;4立刀架; 5顶梁; 6立柱;7进给箱;8主传动部件; 9侧刀架,3.5 刨床与插床,3.5.2 插床 插床实质上是立式刨床。 其主运动为滑枕带动插刀沿垂直方向作直线往复运动。 主要用于加工工件的内表面,如内孔中键槽及多边形孔等,有时也用于加工成形内表面。,插床,3.5 刨床与插床,1圆工作台;
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