机械制造工艺学 Chapter_5_2金属切削机床与刀具.ppt

1、54 孔加工机床与刀具 5.4.1 钻床 主要类型有台式钻床、立式钻床、摇臂钻床、深孔钻床及其它钻床。,1立式钻床,2摇臂钻床,3深孔钻床 深孔钻床是专门用来加工深孔（长径比大于510的孔）的专门化机床，如枪孔、炮筒孔和机床主轴及液压缸、模具上的顶杆孔等深孔。如果采用一般钻孔方法，钻头既旋转又进给，容易偏斜，排屑困难，很难满足加工要求。 深孔钻床在加工时，由主轴带动工件旋转实现主运动，特制的深孔钻头只作直线进给运动。这样，有利于钻头沿着工件的旋转轴线进给，防止把孔钻偏。深孔钻床采用卧式布局，便于装夹工件及排屑的深孔钻床还备有冷却液输送装置，加工时，可将高压的冷却液从深孔钻头的中心孔送到切削部位

2、进行冷却，并冲出切屑。,4数控钻床 数控钻床主要用来加工有位置精度要求的孔和孔系。它一般都具有X、Y坐标控制功能，所以比立式钻床和摇臂钻床操作更方便，位置更精确。为了提高生产率，一般都采用46个主轴同时加工。每个主轴头上都装有激光系统，以检测钻头的长度、直径、动态径向跳动及断钻头自动停机显示断钻位置，并在换上新钻头后，自动检测钻头直径，当确认无误后，再重新开始钻孔。,5.4.2 镗床 1镗床的工艺特点和用途,2卧式镗床,3坐标镗床 坐标镗床是一种高精度机床。其主要特点是依靠坐标测量装置，能精确地确定工作台、主轴箱等移动部件的位移量，实现工件和刀具的精确定位。此外还有良好的刚性和抗振性。它主要用

3、来镗削精密孔（IT5级或更高）和位置精度要求很高的孔系（定位精度达0.0020. 0lmm），例如钻模、镗模上的精密孔。 坐标镗床按其布局形式可分为立式和卧式两大类。立式坐标镗床适用于加工轴线与安装基面（底面）垂直的孔系和铣削顶面。卧式坐标镗床适用于加工轴线与安装基面平行的孔系和铣削侧面。,4金刚镗床 金刚镗床因以前采用金刚石镗刀而得名，但现在已广泛使用硬质合金刀具。这种机床的特点是切削速度很高，而切削深度和进给量极小，加工精度可达IT5IT6，表面粗糙度值Ra达0.630.08m。金刚镗床的主轴短而粗，刚度较高，传动平稳，这是它能加工出低表面粗糙度值和高精度孔的重要条件。,5.4.3 孔加工

4、刀具 孔加工刀具是用于在实心材料中形成孔或将已有孔扩大的刀具两大类。 一. 从实心材料上加工孔的刀具 1. 扁钻 扁钻的机构型式有整体式(加工12mm以下的孔)和装配式。 扁钻的优点是轴向尺寸小，刚性好，结构简单，制造容易，刃磨容易，便于使用优质刀具材料，在组合机床及其自动线或数控机床上使用能获得较好的技术、经济效果。扁钻由生产厂自行设计、制造。,2. 麻花钻 麻花钻是孔加工刀具中应用最多的刀具。钻孔精度为IT12IT13，加工表面粗糙度为Ra506.3m，加工孔径范围为0.880mm，30以下应用最多。 普通高速钢麻花钻已标准化，由工具厂制造。除普通高速钢麻花钻之外，还有硬质合金麻花钻，小直

5、径(d05mm)硬质合金麻花钻做成整体式，较大直径麻花钻一般做成镶片焊接式或可转位式。,普通高速钢麻花钻的结构,硬质合金麻花钻,普通标准高速钢麻花钻存在主刃前角变化大；横刃为负前角(约54o60o)，横刃长度大，轴向力大；大直径麻花钻主刃长，切屑宽，卷屑排屑难；刃带负后角为零，与孔壁摩擦大，刀尖角小，散热条件差，磨损快等缺点，所以应通过合理修磨才能提高切削效率。,标准高速钢麻花钻修磨方式有多种。“群钻”是在标准高速钢麻花钻的基础上综合应用标准麻花钻的各种修磨方式磨成的一种效果较好的钻头。标准群钻的切削部分有三尖七刃 。群钻的进给量比标准麻花钻大，钻孔生产率高。,为了解决麻花钻的冷却问题，目前已

6、研制出将切削液通向切削区的内冷却麻花钻，收到了良好的钻削效果。,3. 中心钻 中心钻用于加工轴类零件的中心孔，中心钻的结构形式有不带护锥的中心钻和带120o护锥的中心钻。中心钻已标准化，由工具厂制造。,4. 深孔钻 深孔钻指孔的“长径比” 大于510的孔。对于普通深孔，如L/d=520，可用普通麻花钻接长后在车床上或钻床上加工。对于L/d20100的特殊深孔(如枪管，液压筒)，则需要在深孔机床上用深孔钻加工。 深孔钻必须合理解决断屑和排屑、冷却和润滑、导向等问题才能正常工作。生产中常见的深孔钻有下述三种： (1) 外排屑深孔钻 ；(2) 内排屑深孔钻 ；(3) 喷吸钻 。,(1) 外排屑深孔钻

7、 图示为单刃外排屑深孔钻，因为切削部分只有一侧有切削刃，没有横刃，钻削时切屑从钻杆外部排出，故称为单刃外排屑深孔钻。单刃外排屑深孔钻最早用于加工步枪的枪管，故又称为枪钻。,为了提高钻孔效率，外排屑深孔钻可用硬质合金制造。钻杆用无缝钢管制造。单刃外排屑深孔钻工作时，高压切削液由钻杆后端的中心孔进入，经月牙孔和切削部分的进油小孔到达切削区，然后迫使切屑随同切削液由120的V形槽和工件孔壁之间的空间排出。,(2) 内排屑深孔钻 工作时，高压切削液由钻杆外圆和工件孔壁间的空隙进入，切屑随同切削液由钻杆的中心孔排出，所以称为内排屑深孔钻。,钻杆为圆形，刚性好，切屑不与孔壁摩擦，生产率和加工质量均较单刃外

8、排屑深孔钻高。切削部分刀齿为焊接式硬质合金刀片或可转位刀片。刀齿在钻头直径上交错排列起分屑作用，钻头外圆上所焊硬质合金导向块起导向作用，保证了钻孔的直线性。,(3) 喷吸钻 它利用了流体喷射效应原理排屑，故切削液的压力可以较低。喷吸钻工作时，切削液由压力油口进入，其中2/3的切削液由内、外管之间的空隙和钻头上的六个小孔进入切削区，对切削区和导向部分进行冷却和润滑，另外1/3的切削液从内管后端四周的月牙形喷嘴高速喷入内管后部，在内管中形成一个低压区，将切削区的切削液和切屑吸入内管并迅速向后排出。,二. 对已有的孔进行再加工的刀具 1. 扩孔钻 扩孔钻通常用作铰孔或磨孔前的预加工，或对已有的毛坯孔

9、进行扩大。扩孔钻结构类似于麻花钻，圆锥面上的刀刃为主刃，圆柱面上的螺旋型刀刃为副刀刃，没有横刃。扩孔钻的加工余量小、主刃短、容屑槽浅、刀齿数目多（Z34），刀体强度高，刚性好。加工质量比麻花钻高。,2. 锪钻 锪钻结构有以下两种： (1) 平底锪钻：平底锪钻可用于加工沉头孔或凸台端面。 平底锪钻结构型式有两种：一种是带可换导柱的锥柄平底锪钻，可卸下导柱刃磨刀齿的主后刀面；另一种是带导柱的直柄平底锪钻 。 (2) 锥面锪钻：锥面锪钻用于加工锥面或孔口倒角。锥面锪钻的结构型式有两种：一种是带导柱直柄90锥面锪钻；另一种是带可换导柱锥柄90锥面锪钻。,3. 铰刀 铰刀是用于孔的半精加工和精加工的刀具

10、，加工精度可达IT6IT8，表面粗糙度可达Ra1.60.4m。绞刀的每个刀齿相当于一把有修光刃的车刀，圆柱部分刀齿有刃带，副后角0，所以铰刀加工孔的表面粗糙度很小。,铰刀按用途分类可分为手铰刀和机铰刀,直径可调铰刀,手铰刀,大直径铰刀,大直径硬质合金铰刀,机铰刀,粗铰刀,精铰刀,4. 镗刀 镗刀可分为单刃镗刀和双刃镗刀。图（a）所示为镗通孔的单刃镗刀，图（b）为镗盲孔的单刃镗刀，图（c）为单刃微调镗刀。,1紧固螺钉 2精调螺母 3刀块 4刀片 5镗杆 6导向键,用于孔的精加工的双刃镗刀又称为浮动镗刀。图为镗孔精度要求较高的可转位调节式浮动镗刀。浮动镗刀镗孔时，镗刀块可在镗杆的方孔中稍许浮动，使

11、径向切削力自动平衡，刀块自动定心，从而补偿了由于刀具安装误差或镗杆径向跳动引起的加工误差。但由于镗刀块可在镗杆方孔中移动，所以不能纠正孔轴线的偏斜。,1镗刀片 2紧固螺钉 3导向键 4调整螺母 5刀体,三、孔加工复合刀具 孔加工复合刀具是由两把以上的同类型或不同类型的单个孔加工刀具复合后同时或按先后顺序完成不同工序（或工步）的刀具。,复合钻 复合扩孔钻 复合铰刀 复合镗刀,钻扩复合刀具 钻铰复合孔加工刀具 扩铰复合孔加工刀具 钻扩铰复合孔加工刀具,四. 拉刀（专用刀具） 拉削是最常见的金属切削加工方法之一，能加工各种内、外表面。,拉削时，由于后一个刀齿（或一组刀齿）比前一个刀齿（或一组刀齿）高

12、一个齿升量fz，所以工件上多余金属被刀齿一层层切除。,前柄 颈部 过渡锥 前导部 切削齿 校准齿 后导部 后柄,与其它切削加工方法相比较，拉削有以下特点： 1. 生产率高 拉削时同时工作齿数多，刀刃工作长度大，一次行程可完成孔的粗加工、半精加工和精加工，所以生产率很高。 2. 加工精度高，加工表面粗糙度小 由于拉刀精切齿齿升量很小，所以加工精度可达IT7IT9，校准齿除校准孔的尺寸之外，其刀带对工件孔壁有挤压作用，所以加工表面粗糙度小（可达Ra2.51.25m）。 3. 拉刀耐用度高 因为拉削时的切削速度低，产生的切削热少，切削温度低，刀齿磨损慢，所以刀具耐用度高。,5. 5 刨床与插床 5.

13、5.1 刨床 刨床主要用于刨削各种平面和沟槽。其主要类型有牛头刨床和龙门刨床。,5.5.2 插床 插床可以理解为立式刨床，其主运动是滑枕带动插刀沿垂直方向所作的直线往复运动。插床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外表面。,5.6 铣床与铣刀 5.6.1 铣床 铣床可以加工平面（水平面、垂直面等）、沟槽（键槽、T型槽、燕尾槽等）、多齿零件上的齿槽（齿轮、链轮、棘轮、花键轴等）、螺旋形表面（螺纹和螺旋槽）及各种曲面。 铣床在结构上要求有较高的刚度和抗振性，因为一方面由于铣削是多刃连续切削，生产率较高；另一方面，每个刀刃的切削过程又是断续的，切削力周期性变化，容

14、易引起机床振动。 铣床的主要类型有：卧式升降台铣床、立式升降台铣床、龙门铣床、工具铣床和各种专门化铣床。,卧式升降台铣床,立式升降台铣床,8,1,2,5,3 托架,6,7,龙门铣床,4数控铣床 XK5040是立式升降台数控铣床，在数控系统的控制下实现X、Y、Z三坐标联动。因此主要用于复杂形状表面的加工，如轮、样板、模具和弧形槽等平面曲线和空间曲面。也可以作坐标铣削和孔加工。,5.6.2 铣刀 铣刀是一种应用很广泛的多齿旋转刀具。与刨削相比铣削有下述特点：铣刀刀齿轮流间隙的参加工作，同时工作的刀刃长度大，且无空行程；使用的切削速度较高，生产率高，加工表面粗糙度小；铣刀种类很多，按用途分类可分为以

15、下三类： 1加工平面的铣刀 2加工沟槽的铣刀 3成型铣刀,平面铣刀 a) 圆柱铣刀 b) 端铣刀,加工沟槽的铣刀,成形铣刀,5.7 磨床 用磨料或磨具（砂轮、砂带、油石和研磨料）作为切削工具进行切削加工的机床统称为磨床。磨床广泛应用于零件的精加工，尤其是淬硬钢件、高硬度特殊材料及非金属材料（如陶瓷）的精加工。随着科学技术的发展，特别是精密铸造与精密锻造工艺的进步，使得磨床有可能直接将毛坯直接磨成成品。此外，高速磨削和强力磨削工艺的发展，进一步提高了磨削效率，因此，磨床的使用范围日益扩大。 磨床的种类很多，主要类型有：外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、工具磨床、刀具和刃具磨床及各种专门化磨床以及珩磨机、研磨机和超精加工机床等。,1外圆磨床 外圆磨床可以磨削IT6IT7级精度的内、外圆柱和圆锥表面，表面粗糙度在Ra 1.250.08m之间。外圆磨床的主要类型有普通外圆磨床、万能外圆磨床、无心外圆磨床、宽砂轮外圆磨床和端面外圆磨床等，其主参数是最大磨削直径。图是万能型外圆磨床典型加工示意。,万能外圆磨床,2无心外圆磨床 由于磨削时工件不用顶尖定心和支承，而由工件的被磨削外圆面定位，托板支撑进行磨削，所以称为无心外圆磨床。,无心磨床与外圆磨床相比，有下列优点：生产率高，因工件省去了打中心孔的工序且装夹省时，导轮和