键槽拉刀的设计与工艺

任务书设计题目：齿轮内孔键槽拉刀的设计与工艺1设计的主要任务及目标本设计的主要任务：设计加工齿轮内孔键槽的拉刀，绘制加宽平刀体键槽拉刀以及带倒角齿键槽拉刀的图纸，并编制键槽拉刀的加工工艺规程。目标：1.通过本次设计了解键槽拉刀的种类、结构型式;2.键槽拉刀所配拉削工装的要求、形状及尺寸;3.键槽拉刀各种切削角度的选取原则。4.通过工艺规程的编制，学习键槽拉刀的完整加工过程，掌握工艺规程。2设计的基本要求和内容要求：绘制的图纸符合机械制图国家标准，并做到内容完整、准确。设计的工艺既要切合实际又要保证产品的精度要求，还要符合经济性的要求。内容：设计并绘制键槽拉刀的图纸，编制这两种键槽拉刀的加工工艺规程，并编写毕业设计论文。3主要参考文献1太原工具厂工艺资料2刘党生编.金属切削原理与刀具M.北京：机械工业出版社，2009.3陆凤仪,钟守炎编.机械设计M.北京：机械工业出版社，2004.4王先逵编.机械制造工艺学M.北京：机械工业出版社，2006.4进度安排设计各阶段名称起止日期1确定设计思路，进行开题检查2013.122014-03-142完成键槽拉刀产品图。2014-03-142014-03-303进行工艺规程的编制，进行中期检查2014-03-302014.04-254完成工艺规程的编制，编写毕业设计论文2014.04-252014.05-315设计及及图纸整理，准备答辩2014.05-312014-06-10齿轮内孔键槽拉刀的设计与工艺摘要：键槽拉刀顾名思义就是拉键槽的。拉刀是由许多尺寸逐渐增高的刀齿组成的一种切削刀具，当在拉力作用下沿其轴线作直线运动，其刀齿便一个接一个地在被加工工件上切下一层薄薄的金属，从而使工件获得一定的形状、尺寸、精度和光洁度的键槽。拉刀的这种工作方式叫做拉削。关键字：键槽拉刀，拉削，加工工艺，容屑槽，齿升量，刃磨ThegearinnerholekeywaybroachAbstract:Asthenamesuggestsistopullthekeywaybroach.Broachisacuttingtoolbladeincreasedgraduallyfrommanydimensionsofcomposition,aslinearmotionalongtheaxisisundertension,thecuttertoothisoneoftheworkpiecebeingmachinedmetalcuttingunderathinlayeroftheworkpiece,sothattoobtainacertainshape,size,accuracyandfinishthekeyway.Thiswayofworkingiscalledbroachbroaching.Keywords:Machiningkeywaybroach,broaching,groove,risepertooth,grinding.目录1前言12键槽拉刀的设计22.1拉削余量的计算22.2拉刀横截面积尺寸22.3拉刀刀体部分尺寸52.4校准部分72.5倒角齿计算72.6拉刀光滑部分选择83设计数据整理124键槽拉刀加工工艺164.1零件分析164.2工艺说明164.3键槽拉刀具体加工工艺设计见工艺流程卡和机械加工工艺卡片164.4刀具材料高速钢的应用164.5刃磨时砂轮的种类与注意事项205数据图表附录22结论28参考文献29致谢3021前言齿轮内孔键槽拉刀，用于拉削的成形刀具。刀具表面上有多排刀齿，各排刀齿的尺寸和形状从切入端至切出端依次增加和变化。当拉刀作拉削运动时，每个刀齿就从工件上切下一定厚度的金属，最终得到所要求的尺寸和形状。拉刀常用于成批和大量生产中加工圆孔、花键孔、键槽、平面和成形表面等。图1键槽拉刀键槽拉刀一般用于通孔中加工键槽。槽的形状多为矩形，键槽的位置和尺寸都与空有相对关系。因此键槽拉刀在工作时以孔的表面来定位和导向。键槽拉刀可作为圆刀体和平刀体两种类型。圆刀体键槽拉刀工作时，时利用光滑的圆柱部分在工作孔中滑动并向的，由于这种刀体制造困难所以用的比较少。平体键槽拉刀的截面多为矩形。工作时，拉刀沿导套上的矩形槽运动。导套的一端直接或通过过度套筒插入机床床壁孔中，并用螺丝钉固紧。被加工零件套在导套的另一端。如改变工件与导套的相对位置，就可以改变键槽与孔的相对关系。例如采取特殊的导套，就可以在锥孔中加工键槽。平刀体键槽拉刀又可以分为薄刀体和厚刀体两种。薄刀体拉刀齿轮宽度等于刀体宽度，故又称等键厚键槽拉刀。厚刀体拉刀的刀体宽度大于齿部宽度。在工作条件允许的条件下，加厚刀体可增加拉刀的刚度。用平刀体键槽拉刀加工深槽或加工不同槽深的零件时，常采用多行程拉削法。每次行程后，在拉刀的底部和导套槽体之间加上一定厚度的垫片。垫片的厚度等于每次行程的拉削余量。而每次行程的拉削余量，大致等于拉削总余量除以行程次数的平均值。在多行程拉削时，由于一把拉到数次走刀，槽壁上可能留有阶梯形不平处，光洁度不高。这时可使用校准键槽拉刀进行修正。键槽拉刀的拉削方式常用渐成拉削3法，也可采用组成拉削法，即使用与花键拉刀相似的刀齿结构。拉刀从工件上把拉削余量切下来的顺序和方式，通常都用图形表达，称这种图形为“拉削图形”。拉削图形分为分层式、分块式和组合式三大类。组合式拉削集中了成形式拉削与轮切式拉削的特点，即粗切齿制成轮切式结构，精切齿则采用成形式结构。这样，既缩短了拉刀长度，保证较高的生产率，又能获得较好的工件表面质量。拉刀是一种高精度、高效率的多齿刀具，可用于加工各种形状的内、外表面。其中，硬质合金可转位拉刀具有切削效率高、使用寿命长等特点，其应用日趋广泛。由于拉削加工方法应用广泛，拉刀的种类也很多。按受力不同可分为拉刀和推刀。按加工工件的表面不同可分为内拉刀和外拉刀。内拉刀是用于加工工件内表面的，常见的有圆孔拉刀、键槽拉刀及花键拉刀等。外拉刀是用于加工工件外表面的，如平面拉刀、成形表面拉刀及齿轮拉刀等。按拉刀构造不同，可分为整体式与组合式两类。整体式主要用于中、小型尺寸的高速钢拉刀；组合式主要用于大尺寸拉刀和硬质合金拉刀，这样不仅可以节省贵重的刀具材料，而且当拉刀刀齿磨损或破损后，能够更换，延长整个拉刀的使用寿命。42键槽拉刀的设计2.1拉削余量的计算A=(t1t1D)f0式中A拉削余量（毫米）t1孔的键槽深度（毫米）t1t1的公差（毫米）D工件孔的直径（毫米）f0键槽孔弦高表1-1.常用孔径的键槽弦高f0值键宽b孔径D568101214161820400.170.240.430.640.92410.160.230.400.620.92420.150.220.380.600.881.20430.140.210.370.590.851.17440.140.210.370.580.831.15450.140.200.360.560.821.1252.2拉刀横截面尺寸图2刀齿横截面（1）齿形部分尺寸齿形部分宽度BBbmaxb式中bmax最大键槽宽度（毫米）b键槽宽的扩张量，一般取b00.01毫米为了消除健齿齿面与工件已加工槽壁之间的摩擦，刀齿两侧面作有副偏角的间隙。齿形部分高度hh1.25h6式中h容屑槽深度，按表3选取。一般选取深容屑槽，以保证在高度方向齿能多次重磨。图3容屑槽表1-2.拉刀容屑槽尺寸齿距容屑槽尺寸浅槽基本槽深槽hgrRFhgrRFhgrRF粗切齿精切齿及校准齿mmmmmmmmmmmm972.531.354.93.531.859.6432712.6107331.577.1432712.64.532.3715.9118341.577.1442712.64.542.3715.9129341.587.1442812.6542.5819.613103.541.889.6442812.6542.5819.62.3拉刀刀体部分尺寸刀体宽度B17B1b26（毫米）拉刀第一齿高度H1的计算最小高度H1min系根据拉刀强度确定。H1minPmax/B1h式中Pmax最大拉削力材料的许应拉力，查表4表1-3.不同材料允许的拉应力允许拉应力拉刀类型高速钢合金钢具有环形刀齿拉刀（圆拉刀、方拉刀等）35-4025-30具有不对称载荷的拉刀（键槽拉刀、平拉刀等）20-2515最大高度Hmax系根据工件孔径和套件尺寸确定。在高度H1时，必须保证amin0.15DH1maxy1y2y10.5Dby2（0.35D）（0.5B1）H1max0.5Db（0.35D）（0.5B1）第一高度H1应满足：H1minHH1maxH1（H1minH1max）/2根据标准键槽，平刀体键槽拉刀的第一齿高度H1可按表5选取，一般无需计算。8表1-4.加厚刀体键槽拉刀横截面尺寸（毫米）bB1H1H0Dmin3463.5846961358116.516610151020812181225101522153012182820371420302242162235254818264025552026452562拉刀刀体部分高度H0H0H1hH0沿拉刀长度为常数。拉刀最后切削齿和校准齿的高度Hn（一次拉削时）HnH1A拉刀刀体边角作0.5-145倒角。2.4校准部分键槽拉刀校准部分的齿形和齿距与切削齿相同。有时为了减小拉刀的长度，校准也可作成缩短齿距，其数量按照表1选取。键槽拉刀一般不作后导部，最后一个校9准作加长齿背当键宽b28时l10毫米当键宽b28时l15毫米校准部分长度L2t（zz1）1015如果键槽拉刀需要做倒角齿时，则这个加长齿背放在最后一个倒角齿上。但是为了在磨倒角齿时砂轮不碰坏最后一个校准齿，最后一个校准齿齿距要加长。一般加长到25毫米。这时校准部分长度L2t（zz1）252.5倒角齿的计算第一倒角齿高度Hj1Hj1H1aa1aa1（coscos）D/2sinb/Dsin（b2C）/D式中C倒角尺寸（毫米）Hj1H1（coscos）D/2最后一个倒角齿高度HjnHjnHj1C（0.30.6）倒角齿测量尺寸M值MHj1（bB1）Csin45M值的偏差取0.05毫米。102.6键槽拉刀光滑部分的选择图4拉刀柄部（1）柄部的形状和尺寸柄部的形状和尺寸应参考表6选择，采取快速卡头形式表1-5.键槽拉刀柄部（快速卡头）基本尺寸公称槽宽b偏差d4B1偏差dbH偏差de4llL1Cb1偏差d7f最小横截面面积34612156032.50.514469121560340.5365811121560450.55561015152070460.89081218152070680.814414-30182580810130016-35182580811.51402.518-4022258081315201120-45222580815167524-502225801018190028-55283080102111155（2）拉刀光滑部分长度L1的计算L1l1bbccl（015）式中l1进入卡头部分的长度。根据夹固方法和拉刀尺寸选择。b机床床壁厚度（毫米）b花盘法兰厚度（毫米）c导套法兰厚度（毫米）c导套与工件配合部分长度cl0（515）毫米l在每次拉削行程结束时不拆卸拉刀而要顺利套上工件所需增加的长度ll0（515）毫米l0-拉削长度（毫米）如果每次行程拆卸拉刀，可以不要l部分。根据公式计算的L1为最小容许值。如果工作时部拆卸拉刀，采用下述办法，并且在于拉刀光滑部分底层切去深度h0，使装夹工件时拉刀能下降h0，工件即可以自由在拉刀有齿的部分上方套上导套。切去部分的高度h0HiH（Hi为在装夹工件位置时，拉刀面对工件端面的刀齿厚度）。一般取h00.51.5毫米。切去部分刀第一齿12距离l0，应保证拉刀在导套上稳固导向后第一齿在进行工作。一般取l020毫米切去部分伸长出导套的的长度l010毫米。即：Ll0l0201030毫米在拉削长度较大时，这种方法更为合理。3设计数据整理图5被加工工件尺寸表1-6.设计数据总录序号计算项目符号计算公式或选取方法计算精度计算过程1拉刀材料高速钢132几何参数f查表2-1查表2-215233030；z215f0.05；fz0.20.33加工余量AA（t1t1D）f0查表1-1f0f00.92A（43.30.240）0.924.424齿升量Sz查表2-3Sz0.075齿距同时工作齿数tzi查表2-4t11zi6（续表）6容屑槽尺寸查表1-2取深容屑槽h4.5；g4；r2.37校验容屑系数K0.785h/Szl0Kmin查表2-5Kmin3.50.1K15.9/（0.0760）3.78KKmin是允许的148柄部尺寸光滑部分尺寸B1b1Hl1L1查表1-5L1l1bbccl（015）b和b查表2-6可得b75；b35c取8毫米cll01070整数B118b18H28l180L180+75+35+8+70+70+23409校验柄部强度Pmaxp*B*zi查表2-7得p28.2公斤/毫米Pmax/Fmin查表1-5得Fmin224毫米查表1-3得25公斤/毫米整数0.1Pmax28.26122059.2公斤2059.2/2279.19公斤/毫米是合理的（续表）1510横截面尺寸第一齿横截面高度刀体高度刀体宽度最后切削齿横截面高度刀体宽度棱边副偏角H1H0B1HnBf11查表1-4得HnH1A其余各齿高度详见图纸Bbmaxbb取0.01B的偏差取-0.010.010.001B118H128H020Hn28+4.4232.42B12.021-0.01=12.011-0.01f1=0.81.01=13011分屑槽尺寸查表2-8槽宽b1=1槽深h1=0.8槽底圆底半径r1=0.312切削部分齿数长度zqzq=A/Sz+（25）Lq=zq*t整数zq=4.42/0.07+2=65Lq=65*11=71513校准部分高度齿数齿距长度容屑槽尺寸HzzztzLzHz=Hn查表2-9查表1-2Lz=tz(zz-1)+25查表1-20.01Hz=32.42zz=4tz=8Lz=8*(4-1)+25=41h=4.5;g=4;r=2.3（续表）1614倒角齿部分齿升量第一倒角齿高度最后一个倒角齿高度齿数倒角齿高度倒角齿的测量尺寸齿距长度容屑槽尺寸SzHj1HjnzjMtjLjsin=b/Dsin=（b+2c）/DHj1=H1-（cos-cos）D/2Hjn=Hj1+C+0.3zj=（Hjn-Hj1）/Sz+1M=Hj1+（b+B1）+c*sin45偏差取0.05tj=tzLj=tj（zj-1）+10同校准齿0.010.01整数0.01Sz0.16sin=12/40=0.3=17.46sin=12.2/40=0.305=17.76Hj1=22.35Hjn=22.75zj=3.5取zj=4M=27.040.05tj=8Lj=3415拉刀总长度LgLg=L1+Lq+Lz+Lj整数Lg=1130174键槽拉刀加工工艺4.1零件分析本设计渐开线花键滚刀采用高速钢W18Cr4V，硬度为HRC6366，该高速钢具有碳化物细小均匀、韧性高、热塑性好等优点。由于此材料含W固提高了回火稳定性，但是需经过一次淬火、三次回火才能达标，所以在工艺设计热处理中要考虑这个问题。原材料必须经过锻造使其晶粒细化，同时要缓慢冷却避免形成马氏体。为了便于加工，还必须退火以降低硬度（一般采用等温退火）。退火之后会形成索氏体和细粒状碳化物。当车削加工完成后，需淬火（盐浴炉12101230或箱式炉12101230）回火（540560）以提高硬度，符合刀具硬度要求。其中要注意加热时要在盐炉中，还需预热（730840）两至三次，采用油淬火。进行多次回火使其弥散硬化。4.2工艺说明因拉刀的生产过程中多用到刃磨的技术，所以在生产工艺过程中刀具的刃磨尤为重要。4.3键槽拉刀具体加工工艺设计见工艺流程卡和机械加工工艺卡片。4.4刀具材料高速钢的应用高速钢（HSS,HighSpeedSteel）我进入刀具行业时接触最多一类刀具材料。那时最常见被称为“18”（发音为拼音“si”），其来源应该来自前苏联。后来知道，我们当时所用高速钢应被称为“普通高速钢”，还有比它性能更好，如从合金成分上要明显优于它铝高速钢，钴高速钢（HSS-Co）等，或从冶炼方法上18要明显优于它粉末冶金高速钢（PM-HSS，PowderMetallurgyHighSpeedSteel）；当然也有比它性能更低一些所谓“低合金高速钢”。现有些人对“高速钢”这个名字有些不解，因为它速度比起眼下正流行硬质合金来要低许多。但就高速钢诞生时候，它速度确比原有刀具材料高很多。大约1900年前后，当美国机械工程师泰勒（FWTaylor）冶金工程师怀特（MWhite）发明它时，人们普遍用来切削刀具合金工具钢。1900年由美国匹兹堡伯利恒钢铁公司生产W18Cr4V（即18，又称T1，18-4-1，现国际标准代号为18-0-1）高速钢巴黎博览会上公开演示，成为高速钢发展史上第一个无可置疑里程碑。十年后1910年，一位英国人这样写道：“1900年巴黎博览会上，一些工程师看到了一部高速运转车床，上面装有一个工具，正用它尖头炽热消除一个暗蓝色碎片，工程师们意识到他们亲眼见证了工具钢机床方面一个革命开始。”高速钢发明使切削碳钢速度由提高到大约30m/min。拿一个直径65mm，长度1000mm45钢工件来说，原来加工时间需要100分钟，而应用高速钢只需要约25分钟。因此，人们对它速度惊叹不已，称其为“高速钢”。W18Cr4V作为一个经典高速钢牌号，一直延续使用至今。只由于钨资源缺乏，以及高钨高速钢热成形工艺性方面一些不足，近20年里，它统治地位才逐渐被W6Mo5Cr4V2（即M2）所取代。高速钢刀具材料主要由两种基本成分构成：一种金属碳化物（碳化钨、碳化钼或碳化钒），它赋予刀具较好耐磨性；二分布周围钢基体，它使刀具具有较好韧性吸收冲击、防止碎裂能力。碳化钨（WC）大幅度提高高速钢切削速度方面贡献决定性，我个人看法，这一发现对于以后硬质合金发明也具有奠基石作用。如今我们大量使用钨基硬质合金，其主要硬质相（对刀具硬度、耐磨性其决定作用成分）依然碳化钨。高速钢后来有被称为“风钢”。我30年前进入上海工具厂时，绝大多数工人师傅都这么称呼高速钢。学习有关热处理知识时，老师告诉我，其它许多钢材进行淬火时，当材料被加热到完全奥氏体相变温度以后，必须放入水或其它介质急速冷却以得到坚硬“马氏体”组织，如果冷却速度慢了（例如空气冷却），就会变成较软珠光体、渗碳体等组织，硬度就会比较低；而高速钢加热到“奥氏体”组织后即使空气冷却，也会得到“马氏体”组织，即高速钢能够“风”淬硬，它“风钢”名称由此而来。实践发现高速钢晶粒大小对高速钢性能产生着巨大影响。网站上曾经发过一份资料，W18Cr4V钢奥氏体晶粒度参考图，其号码数字较大高速钢（如11号）比19号码数字较小（如8.5号）性能优越许多。有资料称，制备普通高速钢时，将熔化钢水从钢水包注入铸模，使其缓慢冷却凝固。此时，金属碳化物从溶液析出，并形成较大团块。高速钢添加合金含量越多，碳化物团块就越大。达到某一临界点时，可形成尺寸极大碳化物团块（直径可达40m）。出现大碳化物团块临界点根据钢锭尺寸以及其它因素而略有不同，但一般碳化钒含量达到约4%时发生。通过对钢锭进行锻造、轧制等后续加工，可以粉碎其一部分碳化物团块，但不可能将其完全消除。虽然增加钢材金属碳化物颗粒数量可以改善材料耐磨性，但随着合金含量增加，碳化物尺寸及团块数量也会随之增加，这对于钢材韧性会产生极其不利影响，因为大碳化物团快可能成为产生裂纹起始点。因此，国外很早就开展研究，追求高速钢细晶粒化。20世纪60年代后期，粉末冶金高速钢制造工艺瑞典开发成功，并于70年代初期进入市场。该工艺可高速钢加入较多合金元素而不会损害材料强韧性或易磨性，从而可制成具有高硬度、高耐磨性、可吸收切削冲击、适合高切除率加工断续切削加工刀具。粉末冶金高速钢制备工艺与普通高速钢制备工艺不同，熔化钢水不直接注入铸模，而通过一个小喷嘴将其吹入氮气流进行雾化，喷出雾状钢水迅速冷却为细小钢粒（直径小于1m）。由于钢水溶液碳化物快速冷却过程来不及沉淀形成团快，因此获得钢粒碳化物颗粒细小且分布均匀。将这些钢粉过筛后置入一个钢桶，并将钢粉间空气抽净形成真空状态，然后高温、高压下将钢桶钢粉压制成型，即可得到致密度为100%粉末冶金高速钢毛坯。这一制备工艺被称为热等静压（hotisostaticpressing,HIPing）成型。然后可对毛坯进行锻造、轧制等后续加工。利用热等静压成型工艺制备粉末冶金高速钢碳化物颗粒非常细小，而且不管其合金含量为多少，这些碳化物颗粒都可均匀分布于整个高速钢基体。采用粉末冶金高速钢制备工艺，钢材生产商可以充分增加钢金属碳化物含量，而不会对材料韧性或易磨性造成有害影响。虽然一些偏爱粉末冶金高速钢人喜欢将其誉为高速钢与整体硬质合金“混血儿”，但实际上它只一种具有尺寸微小碳化物颗粒细化钢基体粒子结构高速钢。不过，它确实将高速钢良好韧性与硬质合金高耐磨性很好地结合于一身。由于粉末冶金高速钢碳化物颗粒细小且分布均匀，因此与碳化物含量相同普通高速钢相比，其强韧性大大提高。凭借这一优势，粉末冶金高速钢刀具非常适合用于切削冲击大金属切除率高加工场合（如挠曲切削、断续切削等）。此外，由于粉末冶金高速钢强韧性不会因金属碳化物含量增加而削弱，因此钢材生20产商可以钢添加大量合金元素，以提高刀具材料性能。同时，由于钨（W）资源属于战略性资源，现代硬质合金又比较大量地使用钨资源，低钨高速钢成为高速钢研发一个方向。科学家们发现了钼（Mo）可以作为钨良好替代品。研究发现，高速钢一份钼可以与两份钨作用基本相当，因此开发出高速钢另一个经典牌号W6Mo5Cr4V2（即美国牌号M2，国又有许多人将其简称为6-5-4-2，国际标准代号为6-5-2）。国使用M2高速钢过程，许多人认识到其热成形工艺性要比经典W18Cr4V（也称为18-4-1）更好。我上海工具厂工作时，该厂长期生产轧制直柄麻花钻扭制锥柄麻花钻。我发现热成形时6-5-4-2废品率要远远低于18-4-1。因此，他们生产热成形钻头时基本上都使用6-5-4-2。但其它产品上还有许多使用18-4-1，因为当时18-4-1似乎价格更低一些。后来又研发了所谓“低合金高速钢”。当时我觉得低合金高速钢有一定生存空间。低合金高速钢红硬性要低于普通高速钢，即它允许切削速度比普通高速钢要低。由于涂层技术出现，传统加工时如果使用涂层低合金高速钢，涂层减少切削热产生并阻碍切削热向刀具传递，如果不改变原有加工参数，它应该同样可以使用原来普通高速钢切削速度。但我现认为，工业生产领域，提高加工效率应该我们首选，即使传统机床上使用高速钢刀具，材料低合金化并不可取。它现有生存空间应该家庭、手工作业等场合。至于目前有些生产商为了降低成本，极度降低高速钢合金含量，我本人认为不可取。国外大量发展含钴高速钢（HSS-Co），后来国际上统一认定含钴量2%以上含钴高速钢为高性能高速钢（HSSE）。钴对于提高高速钢性能作用也明显，它能促使碳化物淬火加热时更多地溶解基体内，利用高基体硬度来提高耐磨性。这种高速钢硬度、热硬性、耐磨性及可磨性都很好。国际上常规钴高速钢含钴量通常5%8%。例如W2Mo9Cr4VCo8（美国牌号M42），其特点为含钒量不高（1%），含钴量高（8%），热处理硬度可达67-70HRC，但也有采取特殊热处理方法，得到67-68HRC硬度，使其切削性能（特别间断切削）得到改善，提高冲击韧性。钴高速钢可制成各种刀具，用于切削难加工材料效果很好，又因其磨削性能好，可制成复杂刀具，国际上用得很普遍。但国钴资源缺乏，钴高速钢价格昂贵，约为普通高速钢5-8倍。因此，国发展了铝高速钢。铝高速钢牌号为W6Mo5Cr4V2Al（又称501钢）、W6Mo5Cr4V5SiNbAl、W10Mo4Cr4VAl（又称5F6钢）等,主要加入铝（Al）硅（Si）、铌（Nb）元素，来提高热硬性、耐磨性。适合国资源情况，价格较低。热处21理硬度可达到68HRC，热硬性也不错。但这种钢易氧化及脱碳，可塑性、可磨性稍差，仍需改进。国内铝高速钢工艺没有得到普遍解决，似乎只有原贵阳工具厂（现应属于西南工具总厂）能够批量生产铝高速钢刀具（主要铣刀）。但目前似乎国际上，并不认为铝高速钢可以作为高性能高速钢，因为没有证据表明，它各方面可以与钴高速钢相提并论虽然个别领域上可以。18701898英国人Mushet发明应用Mn-W自硬工具钢，切削碳钢速度8m/min18981900美国人Taylor、White以Cr-W钢取代Mn-W自硬钢，创立了高速钢。切削碳钢速度达20m/min1910确立T1（W18Cr4V）钢成分，切削碳钢速度达30m/min1937美国人Breelor发明W-Mo系高速钢M21939美国发明高碳高钒高速钢，含钒35%，淬回火硬度达6768HRC，耐磨性好，可磨削性差。19581963平衡碳理论提出与应用，美国发明M40系高速钢，硬度达70HRC，如M41，M421965美国CrucibleSteels公司发明粉末冶金法生产高速钢1970瑞典Stora-ASEA粉末冶金高速钢投产；电渣重熔高速钢开始用于大截面材生产1980欧、美、日、俄等国开始生产粉末冶金高速钢；氮化钛涂层用于高速钢切削刀具，寿命大幅提高1990粉末冶金高速钢实现高合金冶炼，新钢种热处理硬度达7072HRC4.5刃磨时砂轮的种类与注意事项砂轮:用磨料和结合剂树脂等制成的中央有通孔的圆形固结磨具。砂轮是磨具中量最大、使用面最广的一种，使用时高速旋转，可对金属或非金属工件的外圆、内圆、平面和各种型面等进行粗磨、半精磨和精磨以及开槽和切断等砂轮是磨削加工中最主要的一类磨具。砂轮是在磨料中加入结合剂，经压坯、干燥和焙烧而制成的多孔体。由于磨料、结合剂及制造工艺不同，砂轮的特性差别很大，因此对磨削的加工质量、生产率和经济性有着重要影响。砂轮的特性主要是22由磨料、粒度、结合剂、硬度、组织、形状和尺寸等因素决定。砂轮种类繁多。按所用磨料可分为普通磨料（刚玉和碳化硅等）砂轮和天然磨料超硬磨料和（金刚石和立方氮化硼等）砂轮；按形状可分为平形砂轮、斜边砂轮、筒形砂轮、杯形砂轮、碟形砂轮等；按结合剂可分为陶瓷砂轮、树脂砂轮、橡胶砂轮、金属砂轮等。砂轮的特性参数主要有磨料、粘度、硬度、结合剂、形状、尺寸等。由于砂轮通常在高速下工作，因而使用前应进行回转试验（保证砂轮在最高工作转速下，不会破裂）和静平衡试验（防止工作时引起机床振动）。砂轮在工作一段时间后，应进行修整以恢复磨削性能和正确的几何形状。砂轮的使用有一定的危险性。为了大家的安全，下边列出使用中的注意事项：砂轮机是机械工厂最常用的机器设备之一，它的安装是否合理，是否符合安全要求；它的使用方法是否正确，是否符合安全操作规程。这些问题都直接关系到每一位职工的人身安全，因此在实际的使用中必须引起我们足够的重视。安装注意事项：安装时首先要对砂轮的安全质量进行检测，方法，用尼绒锤(也可以用笔)轻敲砂轮侧面，音响清脆则没问题。定位问题：砂轮机安装在什么位置，是我们安装过程中首先要考虑的问题，只有选定了合理又合适的位置，我们才能进行其它的工作。砂轮机禁止安装在正对着附近设备及操作人员或经常有人过往的地方，一般较大的车间应设置专用的砂轮机房。如果确因厂房地形的限制不能设置专用的砂轮机房，应在砂轮机正面装设不低于1.8m高度的防护档板，并且档板要求牢固有效。平衡问题：砂轮的不平衡主要是由砂轮的制造和安装不准确，使砂轮重心与回转轴不重合而引起的。不平衡造成的危害主要表现在两个方面，一方面在砂轮高速旋转时，引起振动，易造成工件表面产生多角形振痕；另一方面，不平衡加速了主轴的振动和轴承的磨损，严重时会造成砂轮的破裂，甚至造成事故。因此，要求直很大大于或等于200mm的砂办公楼装上卡盘后应先进行静平衡，砂轮在经过整形修整后或在工作中发现不平衡时，应重复进行静平衡。23匹配问题：匹配问题主要是指卡盘与砂轮的安装配套问题。按标准要求，砂轮卡盘直径不得小于被安装砂盘直径的1/3，且相应规定砂轮磨损到直径比卡盘直径大10mm时应更换新砂轮。这样就存在一个卡盘和砂轮的匹配问题，否则会出现这样的情况，“大马拉小车”造成设备和材料的浪费；“小马拉大车”又不符合安全要求，易造成人身事故。因此，卡盘与砂轮的合理匹配，一方面可以节约设备，切约材料；另一方面又符合安全操作要求。此外，在砂轮与卡盘之间还应加装直径大于卡盘直径2mm，厚度为1mm2mm的软垫。防护问题：防护罩是砂轮机最主要的防护装置，其作用是：当砂轮在工作中因故破坏时，能够有效地罩住砂轮碎片，保证人员的安全。砂轮防护罩的形状有圆形和方形两种，其最大开口角度不允许超过90；防护罩的材料为抗拉强度不低于415N/mm2的钢。更换新砂轮时，防护罩的安装要牢固可靠，并且防护罩不得随意拆卸或丢弃不用。挡悄屏板是砂轮机的主要防护附件之一，防护罩在主轴水平面以上开口大于等于30(时必须设此装置。它的主要功能是用来遮挡磨削过程中的飞悄，以免伤及操作人员。它安装于防护罩开口正端，宽度应大于砂轮防护罩宽度，并且应牢固地固定在防护罩上。此外，要求砂轮圆周表面与档板的间隙应小于6mm。托架问题：托架是砂轮机常用的附件之一，按规定砂轮直径在150mm以上的砂轮机必须设置可调托架。砂轮与托架之间的距离应小于被磨工件最小外形尽寸的1/2，但最大不应超过3mm。接地问题：砂轮机使用动力线，因此设备的外壳必须有良好的接地保护装置。这也是易造成事故的重要因素之一。侧面磨削问题：在砂轮机的日常使用中，我们常常可以发现有的操作者不分砂轮机的种类、不分砂轮的种类，随意地就使用砂轮的侧面进行磨削，这是严重违反安全操作规程的违章操作行为。按规程用圆周表面做工作面的砂轮不宜使用侧面进行磨削，这种砂轮的径向强度较大，轴向强度很小，操作者用力过大时会造成砂轮破碎，甚至伤人，在实际的使用过程中应禁止这种行为。正面操作问题：在日常的使用中，许多操作者总习惯正对着砂轮进行操作，24原因是这个方向上能用上劲，其实这种行为是砂轮机操作中应特别禁止的行为。按操作规程，使用砂轮机磨削工件时，操作者应站在砂轮的侧面，不得在砂轮的正面进行操作，以免砂轮出故障时，砂轮飞出或砂轮破碎飞出伤人。共同操作问题：在实际的日常操作中，也有这样的情况发生，有人为赶生产任务、抢工作时间，两人共用一台砂轮机同时操作，这是一种严重的违章操作行为，应严格禁止。一台砂轮机不够用的时候，可以采用添加砂轮机的办法解决，绝对不允许同时共用一台砂轮机砂轮安装使用前必须进行外观检查,视其是否有裂纹或损伤,并用木锤敲击砂轮,发出的声音应当清脆。在使用前应按GB/T2493标准规定进行回转试验,否则,严禁使用。安装前必须核对机床上的主轴转速,不得超过砂轮上标明的最高工作速度。紧固砂轮只允许使用专用螺母扳手,且必须在主轴相对的两侧对称地按顺序分次逐渐拧紧,螺母松紧应适当.禁止使用补充夹具或敲打工具。关掉冷却液以免砂轮不平衡。砂轮孔径与砂轮主轴及卡盘的配合应符合GB4674标准规定。新安装的砂轮必须在有防护罩的情况下,以工作速度按下列时间进行空转:外径400毫米的砂轮不小于2分钟,外径400毫米的砂轮不小于5分钟。空转时,操作者不要站在砂轮的前面或者切线方向。不是专门使用端面磨削的砂轮(例如平行砂轮),不得以砂轮端面进行磨削,不是专门使用外圆磨削的砂轮(例如碗形、杯形砂轮)同样也不得以砂轮外圆进行磨削,以免砂轮破碎。砂轮在磨削工件时,禁止以杠杆推压工件在增加对砂轮的压力。对于薄片砂轮和钹形砂轮,切削时,如用力过猛,易发生砂轮停转卡住和撞碎砂轮现象,造成砂轮损坏。切削工件时不能多件工件叠起来切削,以防意外。255图表数据附录表2-1.拉刀前角的选择被加工材料硬度HB前角度钢1971982292291618151210灰铸铁1801801085表2-2.拉刀后角的选择圆拉刀及花键拉刀键槽拉刀拉刀类型切削齿校准齿切削齿校准齿后角a23040301303430130230表2-3.普通式拉刀粗切齿的齿升量被加工工件材料碳钢和低合金钢高合金钢铸铁拉刀类型b50b5075b75b80b80灰铸铁可锻铸铁圆孔拉刀0.0150.020.0250.030.0150.0250.0250.030.010.0250.030.080.050.1矩形齿花键拉刀0.040.060.050.080.030.060.040.060.0250.050.040.100.050.126(续表)三角和渐开线花键拉刀0.030.050.040.060.030.050.030.050.020.040.040.080.050.08槽拉刀和键槽拉刀0.050.150.050.20.050.120.050.120.050.100.060.200.060.20矩形拉刀和平拉刀0.030.120.050.150.030.120.030.120.030.120.060.200.050.15表2-4.拉刀的齿距及同时工作齿数拉削长度l0齿距t同时工作齿数拉削长度l0齿距t同时工作齿数101253195411512145.535460116141663607012616186.537077136182074778313727表2-5.普通拉刀容屑槽的容屑系数加工材料钢40407070铸铁、青铜、铅、黄铜铜、黄铜、铅、巴氏合金齿升量Sz容屑系数K0.0332.532.52.50.030.07333.52.530.074.53.5423.5表2-6.常用拉床主要规格拉床型号公称拉刀床壁孔径床壁厚度花盘孔径花盘厚度花盘法兰厚度最大行程L6110100001256010060301400L6110-1100001507010070301250L6120200002007515075351600L6120-1200002008015090401600L614040000260100180120502000表2-7.拉刀单位长度刀刃上的切削力加工材料碳钢合金钢铸铁灰铸铁197197229229197197229229180180可锻铸铁齿升量Sz单位刀刃上的切削力p0.0516.318.121.620.722.224.51415.512.50.0617.719.523.223.825.628.215.116.613.4(续表)280.0719.621.725.82628.231.216.718.415.30.07520.222.626.92729.232.517.319.215.60.0821.323.5282830.233.5182016.40.124.727.332.532.835.43920.723.619.2表2-8.拉刀的分屑槽尺寸平拉刀槽的尺寸刃宽B槽数n1b1h1r1K161680.60.80.40.6281012.5-0.810.50.70.20.310202203033045445606-11.20.70.80.30.4-1.21.50.810.452.5表2-9.拉刀校准齿齿数拉刀类型校准齿齿数zz加工2级及四级精度的孔57加工6级精度的孔34圆孔拉刀加工7级精度的孔23花键拉刀、方拉刀及具有单面刀齿的拉刀