机床与刀具.ppt

1、金属切削机床 刀具 车床与车刀 钻床与孔加工刀具 镗床与镗刀 铣床与铣刀 刨床及工艺特点 磨床与砂轮 齿轮加工机床与齿轮加工刀具,概述,金属切削机床（Metal cutting Machine Tool）简称机床，是制造机器的机器，是用切削的方法将金属毛坯（或半成品）加工成具有一定精度的零件的机器。,机床的发展概况,为加工回转体，出现了靠人力使工件往复回转原始车床。加工对象是木料。 当加工对象由木材过渡到金属时，车圆、钻孔等都要求增大动力。出现了水力、风力、畜力等驱动的机床。 15-16世纪出现了铣床和磨床。我国明代宋应星所著天工开物中就已有对天文仪器进行铣削和磨削加工的记载。 到18世纪，出

2、现了刨床。,19世纪末初，蒸汽机出现，提供了新型巨大的能源，出现了各种类型的机床。 20世纪以来，齿轮变速箱出现，电气、液压等技术出现，并在机床上得到普遍应用。 近年来，随着电子技术、计算机技术、信息技术以及激光技术等的发展并应用于机床领域，自动化、精密化、高效化和多样化成为这一时代机床发展的特征， 当今，数控机床已成为机床发展的主流。,动力源：电机、液压系统、气动系统 传动系统：主传动系统、进给传动系统 支承部件：床身、立柱 工作部件：主轴、主轴箱、工作台及其溜板、刀架及其溜板、自动换刀装置、分度机构、转位机构 控制系统：电气控制系统、数控系统（数控装置、主轴和进给的伺服系统、PLC、I/O

3、） 冷却系统 润滑系统：对运动副（轴承、导轨、丝杠、齿轮等）润滑。 排屑装置 自动检测装置,机床的基本组成,机床的分类及型号编制,主要按加工方法和所用刀具分类,1）车床 2）钻床 3）镗床 4）磨床 5）齿轮加工机床 6）铣床 7）刨床 8）拉床 9）螺纹加工机床 10）电加工机床 11）切断机床 12）其他机床,按万能程度分：通用机床、专门化机床、专用机床； 按工作精度分：普通精度机床、精密机床、高精度机床； 按重量和尺寸分： 仪表机床 、 中型机床、大型机床（质量20t)、重型机床（质量 30t)、超重型机床（质量 100t ）； 按轴数、刀数分：单轴、多轴、单刀、多刀机床； 按自动化程度

4、分：普通、半自动、自动机床。,其他分类方法,数控机床使机床传统分类方法变化 趋向综合,数控车床,车削中心,加工中心,转塔车床、仿形车床、自动车床,卧式车床,钻、铣、镗,自动换刀,主轴可立可卧,通用机床的型号编制（GB153751994）,汉语字母,数字,类代号,在每一类机床中，又按工艺范围、布局型式和结构性能为若干组，每一组又分为若干个系。,主参数,在结构上区别于C6140及CY6140,例：CA6140,例：MG1432A 高精度万能外圆磨床,机床数控化以后，其功能日趋多样化，一台数控机床同时具有多种组别和系别的机床的功能，很难把它归属于哪个组别、哪个系别。 随着机床工业的发展，机床型号的编

5、制方法将进一步修订和补充。,尺寸参数 机床的加工范围，包括主参数、第2主参数、与零件加工有关的其它参数。 运动参数 主轴转速级数，刀架进给量数列。 动力参数 指机床电机的功率，主轴允许承受的最大转矩。,机床的技术参数,表面成形运动：形成被加工表面所需的运动，即刀具和工件之间的相对运动。旋转运动、直线运动或复合运动。主运动、进给运动。 辅助运动：为表面成形创造条件，如切入运动、切出运动、换向运动、分度运动以及其他各种空行程运动。,机床的运动,中国古人采用石器刀具，早在公元前2820世纪，就已出现黄铜锥和紫铜的锥、钻、刀等铜质刀具。当时的钻头和锯，与现代的扁钻和锯已有些相似之处。,一、刀具的发展史

6、,1、中国刀具的发展史,刀具,法国的勒内,铣刀,图1 圆柱铣刀,图2 键槽铣刀,图3 球头铣刀,图4 锯齿铣刀,2、国外刀具的发展史,1783年,英国的莫兹利,丝锥和板牙,文献记载,整体高碳工具 钢制造麻花钻,图5 丝锥,图6 麻花钻头,1792年,1822年,英国的穆舍特,含钨的合金 工具钢刀具,美国的泰勒和 怀特,高速钢刀具,图8 高速钢车刀,图7 铰刀,1868年,1898年,德国的施勒特尔,硬质合金刀具,美国,在车刀上采用 可转位刀片,图9 硬质合金刀片,图10 可转位刀片,1923年,1949- 1950年,德国德古萨公司,陶瓷刀具的专利,美国通用电气公司,聚晶人造金刚石和聚晶立方氮

7、化硼刀片,图11 陶瓷刀片,1938年,1972年,瑞典山特维克钢厂用化学气相沉积法,碳化钛涂层硬质合金刀片,美国的邦沙和拉古兰发展物理气相沉积法,在硬质合金或高速钢上涂覆碳化钛或氮化钛,*表面涂层方法把基体材料的高强度和韧性，与表层的高硬度和耐磨性结合起来，使这种复合材料（刀具）具有更好的切削性能,图13 涂层刀片,1969年,1972年,按工件加工表面的形式分类,二、常用刀具的种类,刀具的结构,装夹部分,工作部分,校准部分,矩形柄,带柄类,带孔类,圆拄柄,圆锥柄,切削部分,三、常用刀具的结构,图16 内孔镗刀,图17 加长钻头,为节约成本，带柄刀具的柄部用低合金钢制成，而工作部分则用刀具材

8、料（如高速钢），最后将两部分对焊、粘接、机械连接而成。,装夹部分,（1）孔类刀具,图18 圆柱形铣刀和 盘套式面铣刀,依靠内孔套装在机床的主轴或心轴上借助轴向键或端面键传递扭转力矩.,图19 锯片铣刀,图20 孔类刀具装夹,(2) 柄类刀具,一般直接装在刀架上，依靠螺钉压,图21 车刀,矩形柄,图22 螺纹刀,图24 圆柱柄铣刀,图23 圆柱柄麻花钻,一般采用弹簧夹头装夹，切削时借助夹紧时所产生的摩擦力传递扭转力矩，如较小的麻花钻、立铣刀等刀具,圆柱柄,圆锥柄,图26 锥柄铣刀,图27 锥套装夹,车床与车刀,车床的运动：,主运动：工件的旋转 进给运动：刀具的直线移动,能保证轴、套、盘等类零件的

9、各表面位置精度；,加工范围广泛，适应性强；,经济精度：IT8IT7，Ra1.66.3 对有色金属，利用精细车的方法可达到： IT6IT5，Ra0.20.8,切削过程连续无冲击；,刀具简单，成本低；,车削加工的工艺特点：,各种车刀、孔加工刀具（钻头、扩孔钻、铰刀）、螺纹刀具（丝锥、板牙）,车床上使用的刀具：,例：用成形车刀车削成形回转表面 1个成形运动： 工件旋转运动B1,工件旋转运动B1：主运动。 车刀纵向移动A2：进给运动。,例：用普通车刀车削圆柱面,形成螺旋面只需1个运动：车刀相对工件的螺旋运动。该螺旋运动分解为： 工件旋转运动B11 车刀直线移动A12,例：用螺纹车刀车削螺纹,两者之间保

10、持严格的传动比关系，即工件每转1转，刀具的移动量应为一个导程。,车床的布局,CA6140的传动系统图,CA6140的传动原理,CA6140的主要结构,卸荷皮带轮,摩擦离合器,主轴组件,F径向（皮带轮2）螺钉花键套1深沟球轴承法兰3箱体4,卸荷路径：,卸荷皮带轮,制动器,摩擦离合器,主轴变速操纵机构,1-拨叉；2-曲柄；3-凸轮；4-轴；5-杠杆；6-拨叉,溜板操纵机构,纵、横向进给 1、6手柄 2、21销轴 3手柄座 4、9球头销 5、7、23轴 8弹簧销 10、15拨叉轴 11、20杠杆 12连杆 13、22凸轮 14、18、19圆销 16、17拨叉,转塔车床,车刀,钻床及孔加工刀具,一、钻

11、床的运动,主运动：钻头旋转 进给运动：钻头直线移动,二、钻削的特点,“三差一大” 刚性差：两个大而深的排屑槽使刚性。 导向性差：导向棱少且窄。 切削条件差：排屑困难，不易散热。 轴向力大：由于横刃的存在，产生较大的轴向力。,属于粗加工工序 经济精度：IT13IT11，Ra2512.5,三、钻床的加工,扩孔：对已有孔进行扩大加工的方法。 经济精度：IT10IT9，Ra6.33.2。,铰孔：对已有孔进行精加工的方法。 经济精度：IT9IT7，Ra1.60.4。,四、钻床的类型,台式钻床（D12 mm）,立式钻床,摇臂钻床,五、孔加工刀具,麻花钻,扩孔钻,34条切削刃及排屑槽，钻芯大，刚性强 34条

12、导向棱，稳定性 没有横刃,扩孔钻的种类： 直柄、锥柄、套式,铰刀,612个刀刃，排屑槽更浅，刚性。 有修光刃，可校准孔径和修光孔壁。 切削条件好，切削余量小。,铰刀的种类,镗床及镗刀,镗床的运动,主运动：镗刀旋转。 进给运动：工件或镗刀的直线运动。,2、镗孔的特点,镗刀的结构简单，调整方便。,通用性大。 经济精度：IT8IT7，Ra1.60.8 精细镗(有色金属)： IT7IT6，Ra0.80.4,可保证孔的尺寸及位置精度。,生产率低。,单刃镗刀,多刃镗刀,3、镗床的加工方法,4、镗床的主要类型,铣床与铣刀,一、铣床的运动 主运动：铣刀旋转。 进给运动：工件直线运动。,周铣,二、铣削的工艺特点

13、,1. 铣削过程不平稳，有冲击。,2. 多齿刀具切削，生产率较高。,3. 经济精度：IT8IT7，Ra6.31.6。,4. 铣削方式：,逆铣：铣刀的旋转方向与工件进给方向相反。 顺铣：,端铣,三、铣床的类型,立式铣床,圆工作台铣床,立式数控铣床,卧式铣床,卧式铣床传动链,龙门铣床,四、铣床的工作,五、常用铣刀,刨床,刨床的运动 主运动：刀具的直线往复运动。 进给运动：工件的间歇直线运动。,工艺特点,机床、刀具简单，通用性好。,生产率低。 运动不连续，有空程损失。 冲击大，切削用量不可过大。,经济精度：IT8IT7，Ra3.21.6,3、刨床的类型,龙门刨床,牛头刨床,牛头刨床,磨床与砂轮,一、

14、磨削运动,主运动：砂轮的旋转。,径向进给运动：指砂轮径向切入工件的运动。,轴向进给运动：工件相对于砂轮的轴向运动。,工件运动：工件的旋转或直线移动,二、磨削过程,滑擦阶段： 刻划阶段： 切削阶段：,三、砂轮的特性与选择,四、磨削工艺特点,精度高，表面粗糙度小； 经济精度：IT6IT5，Ra0.80.2,砂轮有自锐性；,径向力Fy最大； Fy=(1.63.2)Fz，轴向力Fx很小。,用于加工较硬的金属、非金属材料；,磨削温度高，易烧伤工件；,退火烧伤,回火烧伤,淬火烧伤,工件表面温度超过相变温度，但无冷却液，工件表面被退火。 工件干磨时易发生这种烧伤。,工件表面温度未达到相变温度，但超过马氏体的

15、转变温度，工件表层组织为回火屈氏体或索氏体。,工件表面温度超过相变温度，冷却充分，工件表面被二次淬火。但淬透层很薄，其下层仍为回火屈氏体或索氏体。,五、常见的磨床类型及应用,外圆磨床,床身,头架,内圆磨头,砂轮架,尾座,工作台,横向导轨,滑鞍,手轮,外圆磨削方法,纵磨法,横磨法(切入磨法),综合磨法(先横后纵),深磨法,内圆磨床,床身,头架,砂轮修整器,砂轮,砂轮架,工作台,横向手轮,纵向手轮,内圆磨削方法,平面磨床,卧轴矩台式 立轴矩台式 卧轴圆台式 立轴圆台式,平面磨削方法,自定位方式加工，适用于细长光轴。,无心磨床,六、先进磨削方法,高速磨削,缓进给，深磨削（强力磨削）,砂带磨削,宽砂轮、多砂轮磨削,磨削深度达330mm，约为普通磨削的1001000倍。生产率高，磨削质量好。现已