机械制造工程学第二章金属切削刀具.ppt

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1、第 2 章 金属切削刀具,2-1 车 刀,车刀是金属切削加工中使用最广泛的刀具，它可以在普通车床、转塔车床、立式车床、自动与半自动车床上，完成工件的外圆、端面、切槽或切断等不同的加工工序。,一、车刀的种类及用途,直头外圆车刀 车削外圆和外圆倒角；弯头车刀 车削外圆、端面、倒角；偏 刀 左偏刀和右偏刀，车削外圆、轴肩、端面；切断刀 切断工件、切槽；镗孔刀 镗削内孔；螺纹车刀 车削螺纹；成形车刀 加工成形回转表面，属专用刀具。,二、车刀的结构形式,1.整体式车刀,硬质合金焊接式车刀，结构简单、紧凑，抗振性能好，制造方便使用灵活。刀片易产生应力和裂纹。,多采用高速钢材料,2.焊接式车刀,3.机夹重磨

2、式车刀,避免焊接引起的缺陷，提高了刀具耐用度；刀杆可重复使用利用率较高。但结构复杂、不能完全避免由于刃磨而可能引起刀片的裂纹。,二、车刀的结构形式,4.机夹可转位式车刀,不需刃磨，刀片材料能较好地保持原有力学性能、切削性能、硬度和抗弯强度。减少了刃磨、换刀、调刀所需的辅助时间，提高了生产效率。可使用涂层刀片，提高刀具耐用度。,机夹刀片：正三角形、正四边形、正五边形、菱形、圆形等。,二、车刀的结构形式,4.机夹可转位式车刀,刀片夹紧方式：,上压式 夹紧力大，夹紧可靠；缺点是夹紧螺钉及压板会阻碍切屑的流出、易被切屑擦伤。适用于不带孔的刀片。偏心式 零件少，制造简单，切屑流出不受阻碍，也不会擦伤夹紧

3、元件；缺点是夹紧力不大。适用切削力不大且连续切削。综合式 兼有上述两种方式的优点，适用切削力大及有冲击负载的切削。,2-1 孔加工刀具,孔加工刀具用途广、种类多，一般可分为两大类：在实体材料上加工孔的刀具，如麻花钻、中心钻、扁钻、深孔钻等；对孔进行再加工的刀具，如扩孔钻、绞刀、镗刀、锪钻等。,1.麻花钻 主要用于孔的粗加工，IT11级以下；表面粗糙度Ra25m6.3 m。,一、孔加工刀具的种类及用途,一、孔加工刀具的种类及用途,2.中心钻 加工中心孔,3.扁钻 机构简单、刚性好、刃磨方便，加工较大直径的孔（38mm）；,一、孔加工刀具的种类及用途,4.深孔钻 加工深孔（长径比10）。,5.扩孔

4、钻 用于绞孔、磨孔前的加工或毛坯孔的扩大。与麻花钻相比，其切削平稳、生产率高、加工质量好。,一、孔加工刀具的种类及用途,6.锪钻 加工孔端面上的沉头孔。,7.绞刀 加工成形回转表面，属专用刀具。加工孔精度达IT6IT7级，表面粗糙度达Ra1.60.4。,一、孔加工刀具的种类及用途,7.绞刀,铰刀的类型:（a）直柄机用铰刀,（b）锥柄机用铰刀,（c）锥柄机用铰刀,（d）手用铰刀,（e）可调节手用铰刀,（f）套式机用铰刀,（g）直柄莫式圆锥铰刀,（h）手用1:50锥度铰刀,一、孔加工刀具的种类及用途,7.绞刀,1）绞刀的结构,一、孔加工刀具的种类及用途,7.绞刀,2）绞削加工中的“扩张”与“收缩”

5、,扩张：实际加工的孔径比绞刀校准部的直径大。原因：刀齿的径向误差、工件与刀具的安装误差，积屑瘤的作用，工件材料、绞削用量、切削液等因素的影响。,收缩：实际加工的孔径比绞刀校准部的直径小。原因：工件材料的弹性恢复。如加工薄壁的韧性材料、硬质合金绞刀高速绞孔等。,一、孔加工刀具的种类及用途,8.镗刀 加工直径较大的孔，精度可达IT6IT7级，表面粗糙度达Ra6.30.8，精镗可达Ra0.4。,单刃镗刀、多刃镗刀，微调镗刀、浮动镗刀,浮动镗刀:1.刀片2.刀块3.调节螺钉4.斜面垫板5.紧固螺钉,2-3 铣 刀,铣削是一种应用非常广泛的加工方法。加工精度一般为IT9IT8，表面粗糙度为Ra6.31.

6、6。铣刀为多齿刀具，有较高生产率。主要用于平面、台阶、沟槽和各种成形面的粗加工和半精加工。,一、铣刀的种类及用途,按用途可分为：,圆柱铣刀、端铣刀、盘形铣刀、立铣刀、键槽铣刀、角度铣刀、成形铣刀等。,一、铣刀的种类及用途,按用途可分为：,圆柱铣刀、端铣刀、盘形铣刀、立铣刀、键槽铣刀、角度铣刀、成形铣刀等。,一、铣刀的种类及用途,按齿背加工形式可分为：,尖齿铣刀、铲齿铣刀（如成形铣刀的齿背为铲齿加工而成）,二、铣削的特点,1）断续切削 采用大螺旋角刀齿 2）使用多刃刀具 校准刀齿高度3）容屑和排屑问题 齿疏密适当4）切入过程 采用硬质合金刀具,三、铣削方式,1.圆周铣削,用分布于圆柱面上的刀齿进

7、行的铣削，称为周铣。,逆铣：铣刀切入工件时的切削速度方向与工件的进给方向相反。,顺铣：铣刀切出工件时的切削速度方向与工件的进给方向相同。,三、铣削方式,1.圆周铣削,逆铣：刀齿的切削厚度从ap=0至apmax；切入时，出现打滑，刀齿较易磨损；已加工表面冷硬现象严重；要求工件装夹紧固；进给比较平稳。,顺铣：刀齿的切削厚度从apmax到ap=0；刀齿磨损较少，提高刀具耐用度；已加工表面质量较高；工件表面硬皮易损坏刀齿；进给速度时快时慢，影响工件表面粗糙度。,特点：,三、铣削方式,1.圆周铣削,三、铣削方式,2.端面铣削,用分布于铣刀端平面上的刀齿进行的铣削，称为端铣。,1）对称铣：刀齿切入工件与切

8、出工件的切削厚度ap相同,称为对称铣削。,特点：切入、切出时的切削厚度相同，避免后续刀齿在冷硬层上切削，一般端铣多采用此方式，尤其适用于淬硬钢。,三、铣削方式,2.端面铣削,2）不对称逆铣 若切入时的切削厚度小于切出时的切削厚度，则为不对称逆铣。,特点：切入冲击小，切削力变化小，切削过程平稳，表面粗糙度小。适于端铣普通碳钢和高强度低合金钢。,三、铣削方式,2.端面铣削,3）不对称顺铣 若切入时的切削厚度大于切出时的切削厚度，则为不对称铣顺铣。,特点：可减小刀齿的滑行、挤压和加工表面的冷硬程度，提高刀具耐用度。适于端铣普通碳钢和高强度低合金钢。,2-4 拉 刀,拉削加工质量好，生产率高。拉刀寿命

9、长，并且拉床结构简单。拉刀结构复杂，制造比较麻烦，价格较高。多用于大量和批量生产的精加工。,一、拉刀的结构及拉削原理,1.拉刀的结构,一、拉刀的结构及拉削原理,2.拉削原理,二、拉削的特点,1）生产率高，一次可完成粗、半精、精加工；2）加工后的工件精度和表面粗糙度好；3）拉刀的耐用度高；4）可拉削特型面；5）拉床结构简单；6）可修正尺寸、形状误差，但不能修正位置误差。,三、拉削方式,1.分层式拉削,1)成形式拉削,优点：可获得较低的表面粗糙度。,三、拉削方式,1.分层式拉削,1)成形式拉削,缺点：分屑槽与切削刃交接处的尖角上散热条件最差，加剧了拉刀的磨损，降低了拉刀的耐用度；刀齿上的分屑槽造成

10、刀齿上有一条加强筋，切屑卷曲困难；切屑很薄，因此拉刀比较长，浪费刀具材料，降低生产率；除圆孔拉刀外，制造都比较困难。,三、拉削方式,1.分层式拉削,2)渐成式拉削,优点：对于加工复杂成形表面的工件，拉刀的制造要比成形式简单。缺点：在工件已加工表面上可能出现副切削刃的交接痕迹，因此加工出的工件表面质量较差。,三、拉削方式,2.分块式拉削,优点：由于切削厚度（即齿升量）大，在相同拉削余量下，轮齿式拉刀所需的刀齿总数要比成形式拉刀少很多；不存在切屑加强筋，切屑卷曲顺利，缩短了拉刀长度，节省刀具材料，提高拉削生产率；拉削带硬皮的铸铁件，不易损坏刀齿。,三、拉削方式,2.分块式拉削,缺点：由于切削厚度大

11、，拉削后的工件表面质量不如成形式拉刀好。,三、拉削方式,3.综合式拉削,集中了成形式拉刀和轮切式拉刀的优点：既缩短了拉刀长度，保持较高的生产率，又能获得较好的工件表面质量。,综合式拉刀的粗切齿制成分块式结构，精切齿采用成形式结构。,2-5 齿轮加工刀具,齿轮刀具是用于加工齿轮齿形的刀具。由于齿轮的种类很多，加工要求又各不相同，因此齿轮刀具的品种及其繁多。,一、齿轮刀具的类型,1.按加工齿轮的品种分,渐开线圆柱齿轮刀具 如齿轮铣刀，插齿刀，齿轮滚刀，剃齿刀；蜗轮刀具 蜗轮滚刀、飞刀，蜗轮剃齿刀；锥齿轮刀具 直齿锥齿的刨刀、铣刀，加工弧齿和摆线锥齿轮的铣刀盘；非渐开线齿形刀具 花键滚刀，圆弧齿轮滚

12、刀，棘轮滚刀，花键插齿刀，展成车刀。,一、齿轮刀具的类型,2.按加工原理分,成形齿轮刀具 如盘形模数齿轮铣刀，指形模数齿轮铣刀，齿轮拉刀，插齿刀盘等；,一、齿轮刀具的类型,2.按加工原理分,展成齿轮刀具 插齿刀、齿轮滚刀、剃齿刀、花键滚刀、锥齿轮刨刀、曲线锥齿轮铣刀盘等。,二、齿轮滚刀,1.滚刀基本蜗杆,形式：整体式齿轮滚刀、镶齿式齿轮滚刀、硬质合金齿轮滚刀,理论上，只有渐开线为基本蜗杆的滚刀，造形误差才是零。但由于渐开线蜗杆的轴截面和法截面都是曲线，制造较为困难，故生产中采用阿基米德蜗杆代替渐开线蜗杆。也可用法向直廓蜗杆代替渐开线蜗杆，但造形误差较大，一般不采用。,通常把滚刀切削刃所在的蜗杆

13、叫做滚刀产形蜗杆，即基本蜗杆。,二、齿轮滚刀,二、齿轮滚刀,三、插齿刀,1.插齿刀的基本工作原理,三、插齿刀,2.插齿刀的齿面形状,插齿刀切削刃运动轨迹形成一个齿轮，称为产形齿轮。要加工出正确的齿轮渐开线齿形，和它共轭的产形齿轮齿形必须是渐开线。因此，插齿刀切削刃的端面投影必须是渐开线。不考虑前角的影响插齿刀端面的齿形就是产形齿轮的齿形。,2-6 砂 轮,砂轮是磨削加工中使用最广泛的模具。砂轮是由结合剂将磨料颗粒黏合在一起后经烧结而成，因此其切削性能主要决定于磨料、粒度、结合剂、硬度、组织等基本要素。,1.磨 料,直接担负切削工作。,2.粒 度,粗磨用粗粒度（3046）精磨用细粒度（60120

14、）磨削硬度低、塑性大的工件材料和磨削面积较大时，为避免砂轮堵塞，可采用粗粒度的砂轮。,磨料颗粒的大小。以磨粒刚能通过的那一号筛网（1英寸长度上多少目孔眼）来表示。如，60粒度是指磨粒刚好可通过每英寸长度上有60目孔眼的筛网。直径小于40m的磨粒称为微粉。微粉的粒度以其尺寸大小来表示。如尺寸为28m的微粉，其粒度号为W28。粒度对加工表面粗糙度和磨削生产率影响较大。,3.结合剂,将磨料粘结一起，使砂轮具有必要的形状和强度的材料。,4.组 织,砂轮的组织反映了砂轮中磨料、结合剂和气孔三者间的体积比例关系。,以砂轮中气孔数量的大小即气孔率来表示。组织号越大，磨粒所占体积越小，表明砂轮越疏松。这样，气孔就越多，砂轮不易被切屑堵塞，同时可把冷却液或空气带入磨削区，使散热条件改善。高密度、中等密度、疏松密度。,5.硬 度,指砂轮工作时在磨削力作用下磨粒脱落的难易程度（即自砺性）。,工件材料较硬时，选用较软的砂轮；工件与砂轮接触面积大，工件的导热性差时，选用较软的砂轮；成形磨削，选用较硬的砂轮；,