机械加工常识第4-6章课件.ppt
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1、机械加工常识第四章刀具第五章常用的机械切削加工方法第六章钳工加工方法第四章刀具2.掌握刀具材料的合理选用。3.掌握车刀主要角度的选择原则和刃磨要求。4.掌握钻头的刃磨要求和修磨的方法。2.常用车刀材料的种类及合理选用。3.麻花钻的刃磨要求及修磨方法。2.麻花钻的几何角度及刃磨。第一节刀具材料应具备的性能及种类第二节刀具的切削角度第三节金属切削刀具第一节刀具材料应具备的性能及种类一、刀具的工作条件二、刀具材料应具备的性能1.足够的硬度2.良好的耐磨性3.足够的强度和韧性4.较高的耐热性5.导热系数大6.较好的工艺性能三、常用刀具材料的种类1.碳素工具钢2.合金工具钢3.高速钢第一节刀具材料应具备
2、的性能及种类4.硬质合金(1)钨钴类硬质合金(K类)这类硬质合金的抗弯硬度和韧性较好,因此适用于加工铸铁、有色金属等脆性材料或冲击性较大的场合。(2)钨钛类硬质合金(P类)这类硬质合金的耐磨性和抗粘附性较好,能承受较高的切削温度,因此适于加工钢或其他韧性较大的塑性金属。(3)钨钛钽(铌)类硬质合金(M类)这类硬质合金的抗弯强度、冲击强度以及粘结温度均高于P类合金,具有较好的综合性能。第二节刀具的切削角度图4-1外圆车刀的组成一、刀具切削部分的组成(1)前刀面刀具上切屑流过的表面。第二节刀具的切削角度(2)主后刀面刀具上同前面相交形成主切削刃的后面。(3)副后刀面刀具上同前面相交形成副切削刃的后
3、面。(4)主切削刃起始于切削刃上主偏角为零的点,并至少有一段切削刃拟用来在工件上切出过渡表面的那个整段切削刃。(5)副切削刃切削刃上除主切削刃以外的刀,亦起始于主偏角为零的点,但它向背离主切削刃的方向延伸。(6)刀尖指主切削刃与副切削刃的连接处相当少的一部分切削刃。图4-2三个辅助平面第二节刀具的切削角度二、确定车刀切削角度的辅助平面(1)切削平面通过切削刃选定点与切削刃相切并垂直于基面的平面。(2)基面过切削刃选定点的平面,它平行或垂直于刀具在制造、刃磨及测量时适合于安装或定位的一个平面或基线,一般来说其平面要垂直于假定的主运动方向。(3)正交平面通过切削刃选定点并同时垂直于基面和切削平面的
4、平面。(4)假定工作平面通过切削刃选定点并垂直于基面,它平行或垂直于刀具在制造、刃磨及测量时适合于安装或定位的一个平面或轴线,一般来说其刀位要平行于假定的进给运动方向。三、刀具切削部分的几何角度和作用第二节刀具的切削角度1.在正交平面内测量的角度图4-3在正交平面内测量的角度第二节刀具的切削角度(1)前角(o)前刀面与基面的夹角,如图4-3所示。(2)主后角(o)主后刀面与切削平面之间的夹角,如图所示。(3)楔角(o)前刀面与主后刀面的夹角,如图4-3所示。2.在基面内测量的角度第二节刀具的切削角度图4-4在基面内测量的角度(1)主偏角(r)主切削平面与假定工作平面间的夹角,在基面中测量,如图
5、4-4所示。第二节刀具的切削角度(2)副偏角(r)副切削平面与假定工作平面间的夹角,在基面中测量,如图4-4所示。(3)刀尖角(r)主切削平面与副切削平面间的夹角,在基面中测量,如图4-4所示。3.在主切削平面内测量的角度第二节刀具的切削角度图4-5车刀的刃倾角四、刀具几何角度的选择原则(以车刀为例)1.前角(o)第二节刀具的切削角度1)工件材料软,可选择较大的前角;工件材料硬,应选择较小的前角。2)粗加工,尤其是车削有硬皮的铸、锻件时,为了保证切削刃有足够的强度,应取较小的前角;精加工时,为了减小工件的表面粗糙度,一般应取较大的前角。3)车刀材料的强度、韧性较差,前角应取小值;反之,可取较大
6、值。第二节刀具的切削角度表4-1车刀前角的参考数值工件材料刀具材料高速钢硬质合金前角()数值灰铸铁HT15005510第二节刀具的切削角度表4-1车刀前角的参考数值工件材料刀具材料高速钢硬质合金前角()数值高碳钢和合金钢8001000MPa1025510中碳钢和中碳合金钢600800MPa25301015低碳钢30402530铝及镁的轻合金35453035第二节刀具的切削角度2.后角(o)1)粗加工时,应取较小的后角(硬质合金车刀:o=57;高速钢车刀:o=68);精加工时,应取较大的后角(硬质合金车刀:o=810;高速钢车刀:o=12)。2)工件材料较硬,后角宜取小值;工件材料较软,则后角宜
7、取大值。3.主偏角(r)4.副偏角(r)5.刃倾角(s)第三节金属切削刀具一、车刀1.粗车刀1)为了增加刀头强度,前角(o)和后角(o)应小些。2)主偏角(r)不宜太小,否则容易引起车削时振动。3)一般粗车时采用03的刃倾向(s)以增加刀头强度。4)为了增加切削刃强度,主切削刃上应磨有倒棱,其宽度=(0.50.8)f,倒棱前角=(510)。5)为了增加刀尖强度,改善散热条件,使车刀耐用,刀尖处应磨有过渡刃。6)粗车塑性金属(如钢类)时,为了保证切削顺利进行,切屑能自行折断,应在前刀面上磨有断屑槽。2.精车刀第三节金属切削刀具1)前角()一般应大些,使车刀锋利,切削轻快。2)后角()也应大些,以
8、减少车刀和工件之间的摩擦。3)为了降低工件表面粗糙度值,应取较小的副偏角()或在刀尖处磨修光刃,修光刃长度一般为(1.21.5)f。4)为了控制切屑排向工件待加工表面,应选用正值的刃倾角(s=38)。5)精车塑性金属时,前刀面应磨相应宽度的断屑槽。3.车外圆、平面和台阶的车刀(1)90车刀及其使用90车刀又称偏刀,按进给方向分右偏刀(见图4-6a)和左偏刀(见图4-6b)两种。第三节金属切削刀具图4-6偏刀a)右偏刀b)左偏刀c)右偏刀外形第三节金属切削刀具图4-7偏刀a)用右偏刀车外圆、端面和台阶b)用左、右偏刀车台阶c)用左偏刀车平面第三节金属切削刀具图4-8用右偏刀车端面a)向中心进给车
9、外削凹面b)由中心向外进给c)用端面车刀车平面(2)75车刀及其使用75车刀的刀尖角大于90,刀头强度好,较耐用,第三节金属切削刀具因此适用于粗车轴类工件的外圆以及强力切削铸、锻件等余量较大的工件(见图4-9a),75左车刀还可以用来车铸、锻件的大平面(见图4-9b)。图4-975车刀及其使用a)车外圆b)车平面第三节金属切削刀具图4-10加工钢件的硬质合金75粗车刀4.车槽刀和切断刀第三节金属切削刀具(1)切断刀切断刀以横向进给为主,前端的切削刃是主切削刃,两侧的切削刃是副切削刃。图4-11高速钢切断刀1)前角。2)后角。第三节金属切削刀具3)副后角。4)主偏角。5)副偏角。图4-12切断刀
10、的刀头长度第三节金属切削刀具6)主切削刃宽度。7)刀头长度。例4-1切断外径为36mm,内孔为16mm的空心工件,试计算切断刀的主切削刃宽度和刀头长度。解根据式(4-1)、式(4-2)可得第三节金属切削刀具图4-13斜刃切断刀(2)车槽刀用于一般外槽的车槽刀的角度和形状与切断刀基本相同。第三节金属切削刀具5.内孔车刀(1)通孔车刀通孔车刀的几何形状基本上与外圆车刀相似。图4-14用右偏刀车端面a)通孔车刀b)不通孔车刀c)两个后角(2)不通孔车刀不通孔车刀是用来车不通孔或台阶孔的,切削部分的几何形状基本上与偏刀相似。二、钻头第三节金属切削刀具1.麻花钻的结构与几何形状(1)麻花钻的结构图4-1
11、5麻花钻的组成1)夹持部分。2)导向部分。第三节金属切削刀具3)切削部分。(2)麻花钻的几何参数钻孔时钻头主切削刃上每一点都绕钻头轴作圆周运动(忽略进给运动),它的速度方向就是该点所在圆的切线方向(见图4-16),不难看出,切削刃上任意一点的基面就是通过该点而又包括钻头轴线的平面。图4-16麻花钻的基面与切削平面第三节金属切削刀具1)螺旋角。第三节金属切削刀具图4-18标准麻花钻的螺旋角2)顶角及主偏角。3)前角。第三节金属切削刀具4)后角。图4-19钻头前角、后角、主偏角和刃倾角5)横刃角度。第三节金属切削刀具图4-20横刃的切削长度2.麻花钻的刃磨要求第三节金属切削刀具1)麻花钻的两条主切
12、削刃应该对称,也就是两主切削刃与钻头轴线成相同的角度,并且长度相等。2)横刃角为55。3.标准麻花钻的缺陷及修磨(1)标准麻花钻的缺陷1)横刃太长,在引钻时不易定中心,工作时钻头旋转轴线不稳定,容易造成钻孔精度低及刃带磨损的结果。2)主切削刃上各点前角的数值相差很大,在钻头直径1/3范围内的前角都是小于零度的,因而影响钻孔精度与钻头寿命。3)大直径钻头主切削刃较长,主切削刃上各点切削速度不等,钻钢时切屑宽,卷不紧,占空间大,排屑与冷却均不顺利。4)麻花钻外刃与棱边处刀尖角r较小,前角较大,刀齿薄弱。第三节金属切削刀具5)不能适应不同的工件材料。(2)麻花钻的修磨麻花钻的改进可从多方面入手,如选
13、用性能优良的高速钢制造钻头和不断改革制造工艺,改进钻头的结构参数与几何参数,改变钻头沟槽截面形状等都可提高钻孔效率。1)修磨横刃。2)修磨螺旋状容屑槽前面(见图4-22)。3)修磨棱边(见图4-23)。图4-21修磨横刃第三节金属切削刀具4)磨出双重顶角。5)开分屑槽。6)磨出内凹圆弧刃。图4-24双重顶角第三节金属切削刀具三、铣刀1.铣刀的的种类(1)按铣刀的用途分类1)加工平面的铣刀:圆柱形铣刀。用于卧式铣床上加工平面,主要由高速钢制造。圆柱铣刀采用螺旋形刀齿,可提高切削工作的平稳性,如图4-27a所示。面铣刀。用于立式铣床上加工平面,刀齿采用硬质合金制成,生产效率高,加工表面质量也高。内
14、燃机缸体、缸盖等零件的平面多采用该铣刀进行切削,如图4-27b所示。2)加工沟槽用的铣刀,如槽铣刀、两面刃铣刀、错齿三面刃铣刀、立铣刀、角度铣刀、T形槽铣刀等,如图4-27ck所示。第三节金属切削刀具3)加工成形面的铣刀,如成形铣刀,如图4-27l所示。图4-27铣刀的类型a)圆柱形铣刀b)面铣刀c)槽铣刀d)两面刃铣刀e)三面刃铣刀f)错齿三面刃铣刀g)立铣刀h)键槽铣刀i)角度铣刀j)双角铣刀k)T形槽铣刀l)成形铣刀第三节金属切削刀具(2)按铣刀齿背形状分类1)尖齿铣刀。2)铲齿铣刀。2.铣刀的几何参数图4-28铣刀几何角度a)圆柱形铣刀b)面铣刀第三节金属切削刀具(1)前角对于螺旋圆柱
15、形铣刀,为了便于制造和测量,规定法向前角n为其标注角度,如图4-28a所示。第三节金属切削刀具表4-2铣刀的前角(圆柱形铣刀为,面铣刀为)工件材料刀具材料钢材铸件铝合金镁合金高速钢硬质合金10201015515552530第三节金属切削刀具(2)后角规定铣刀的后角在正交平面Po内测量。第三节金属切削刀具表4-3铣刀后角的数值铣刀类型高速钢铣刀粗齿细齿1216硬质合金铣刀粗齿细齿681215第三节金属切削刀具(3)主偏角和副偏角圆柱铣刀的主偏角r=90,因圆柱铣刀无副切削刃,所以无副偏角。第三节金属切削刀具表4-4硬质合金面铣刀主偏角和副偏角工件材料钢材铸铁607545600505第三节金属切削
16、刀具(4)刃倾角圆柱形铣刀的刃倾角s等于刀齿的螺旋角。第三节金属切削刀具表4-5铣刀的刃倾角(螺旋角)铣刀类型圆柱形铣刀硬质合金面铣刀粗齿细齿()40602530515第三节金属切削刀具3.铣刀的结构(1)尖齿铣刀的结构特点与应用范围铣刀大多数为尖齿形状,如圆柱形铣刀、立铣刀、T形槽铣刀、角度铣刀等。1)圆柱形铣刀(见图4-29)。图4-29圆柱形铣刀第三节金属切削刀具2)套式面铣刀(图4-30)。图4-30套式面铣刀a)整体式b)镶齿式第三节金属切削刀具3)立铣刀(图4-31)。(2)硬质合金面铣刀硬质合金面铣刀主要用于铣削平面,且适用于高速铣削。1)整体焊接式面铣刀(图4-32)。图4-3
17、1立铣刀第三节金属切削刀具2)机夹焊接式面铣刀(图4-33)。图4-33机夹焊接式面铣刀第三节金属切削刀具 体内刃磨。体内刃磨是将小刀头全部装好后,整个面铣刀在专用磨刀机上或万能工具磨床上逐齿刃磨。它容易控制切削刃的端面和径向圆跳动误差,且对刀齿及刀槽的制造精度要求不很高,刀具管理简便;但当铣刀直径很大时,装卸铣刀较费力、费时,且刃磨也较麻烦。体外刃磨。体外刃磨是将每个小刀头在专用夹具上单独刃磨,然后把磨好的刀齿再装到刀体上,并调整刀尖和主切削刃的位置,保证径向圆跳动和端面圆跳动量合格,图4-34是其中的一种。3)机夹可转位式硬质合金面铣刀(图4-35)。第三节金属切削刀具图4-35可转位面铣
18、刀本 章 小 结复习思考题第三节金属切削刀具1.刀具材料必须具备哪些性能?2.常用的刀具材料有哪几种?其用途如何?3.车刀有哪几个主要角度?其作用是什么?4.如何合理选择车刀的几何角度?5.车轴类工件常用哪几种车刀?各适用什么场合?6.对粗车刀和精车刀各有什么要求?7.对内孔车刀有何要求?8.对麻花钻的刃磨有何要求?9.麻花钻的横刃角一般为多少度?横刃角的大小与后角有什么关系?10.对车槽刀、切断刀的几何角度有何要求?第三节金属切削刀具11.切断外径为64mm,孔径为32mm的工件,求切断刀的主切削刃宽度和刀头长度。12.铣刀的种类有哪些?各有何用途?13.铣刀有哪些主要角度?如何选择?第五章
19、常用的机械切削加工方法2.掌握各种机械切削加工方法的切削原理。3.理解各种机械切削加工方法在所用的机械、刀具及切削运动上的差异。4.了解各种机械切削加工方法的工艺特点及应用范围。第一节车削第二节铣削第三节刨削、插削、拉削第四节磨削第一节车削图5-1车削的主要内容a)车外圆柱面b)车平面c)车槽d)车内圆柱孔e)车外圆锥面f)车成形面g)车螺纹第一节车削一、车床的主要部件、功用及运动1.车床的主要部件及其功用图5-2CA6140卧式车床1主轴箱2刀架3滑板4尾座5床身6溜板箱7进给箱8交换齿轮箱第一节车削(1)主轴箱将电动机输出的回转运动传递给主轴,再通过装在主轴上的夹具盘带动工件回转,实现主运
20、动。(2)刀架用于装夹刀具。(3)滑板由上、下2层组成,上面的叫小滑板,下面的叫中滑板。(4)尾座它有一个套筒,由手轮驱动可沿主轴轴线方向移动,套筒锥孔中可安装顶尖用以支承较长的工件并增加工件的安装刚度。(5)床身用来安装机床的各部件。(6)溜板箱将光杠或丝杠的回转运动变为床鞍或中滑板及刀具的进给运动。(7)进给箱将主轴通过交换齿轮箱传递来的回转运动传给光杠或丝杠。(8)交换齿轮箱将主轴的回转运动传递给进给箱。第一节车削图5-3车床运动示意图2.车床的运动(1)主运动主轴的回转运动。第一节车削(2)进给运动刀具的纵向、横向移动。二、车刀及各种车削方法1.外圆柱面车削(1)外圆车刀如图5-4所示
21、为几种常用的外圆车刀。图5-4外圆车刀a)45弯头车刀b)6075外圆车刀c)90偏刀第一节车削(2)车刀装夹1)车刀刀杆伸出刀架长度应不超过刀杆高度的1.5倍。2)车刀刀杆中心线应与进给方向垂直。3)车刀刀尖一般应与工件轴线等高,但在粗车外圆时刀尖应略高于工件轴线,精车细长轴外圆时刀尖应略低于工件轴线。(3)切削用量选择切削加工一般分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。2.平面与台阶车削(1)车削端面车端面常用r=75的劈刀,如图5-5a所示;也可使用的r=45弯头车刀。第一节车削图5-5车削平面与台阶a)车平面b)车台阶(2)车削台阶车削台阶通常先用r=75的偏刀(见图5-4b)粗车,第一
22、节车削切除台阶的大部分余量,然后用r=9095的偏刀(见图5-5b)精车。1)预先刻划痕,用于轴向尺寸精度不高或粗加工时。2)用溜板箱刻度盘控制。3)用挡铁定位。3.车削沟槽与切断(1)车槽用车削方法加工工件的槽称为车槽。图5-6工件的切断a)切断实心件b)切断空心件第一节车削(2)切断切断用切断车刀,切断车刀刀头的长度L应稍大于实心工件的半径或空心工件、管料的壁厚h,如图5-6所示。4.孔的车削图5-7车孔及其车刀a)车削通孔b)车削不通孔第一节车削1)受孔径的限制,内孔车刀刀杆细而长,刚性差,车削时弹性变形大。2)排屑困难,不容易充分冷却,散热条件差。3)车削时观察不便。5.圆锥面车削(1
23、)斜置小滑板法将小滑板偏转到与机床主轴轴线成圆锥半角的位置固定,用小滑板进给即可车出圆锥面,如图5-8所示。图5-8斜置上滑板法车圆锥面a)车外圆锥面b)车内圆锥面第一节车削1)可以车削大圆锥角圆锥面、完整圆锥面和内圆锥面。2)小滑板偏转角度调整好后加工的一批工件,其圆锥锥角的一致性好。3)由于中、小型卧式车床的小滑板不能自动进给,只能手动进给,因此,加工表面粗糙度Ra值较高,且手动进给劳动强度大。4)受小滑板最大移动距离的限制,圆锥面长度不能太大。(2)偏移尾座法工件用两顶尖装夹,将尾座横向偏移一定距离s,使工件轴线与主轴轴线相交成圆锥半角/2,车刀作纵向进给运动,即可车出圆锥角为的圆锥面,
24、如图5-9所示。第一节车削图5-9偏移尾座法车圆锥面1)能自动进给,车长度较大的圆锥面。2)不能车完整圆锥面、内圆锥面及圆锥角较大的圆锥面。3)调节尾座的偏移量较麻烦。4)对于工件总长不一致的成批工件,加工后的圆锥角一致性差。第一节车削图5-10靠模法车锥面(3)靠模法使用靠模装置,使车刀在纵向进给的同时,作相应的横向进给。第一节车削1)可以自动进给车削内、外圆锥面,长或短圆锥面均可车削。2)靠模校准较为简单,对于成批加工的工件,其锥度误差可控制在较小的公差范围内(一致性较好)。3)能车削较大圆锥角的工件,一般圆锥半角/2应小于12。6.成形面车削7.螺纹车削图5-11普通螺纹车刀第一节车削(
25、1)车刀的刀尖角r按加工性质螺纹车刀属于成形刀具,其切削部分的几何形状应和螺纹牙型的轴向剖面形状相符合,在径向前角为0时车刀的刀尖角r应与螺纹牙型角相等,即r=60。(2)车刀的装夹装夹螺纹车刀时,刀尖应与工件轴线等高,刀尖角的对称轴线应与工件轴线垂直,通常使用样板校正。(3)螺距或导程的调整(4)螺纹的车削车削螺纹需要经多次吃刀和重复进给才能完成,因此,每次进给时,必须保证车刀刀尖对准已车出的螺旋槽。1)每次进给(走刀)终了时,横向退刀,同时提起开合螺母,手动将溜板箱返回起始位置,调整吃刀量后,压下开合螺母重复进给。第一节车削2)每次进给终了时,先横向退刀,然后开反车使工件和丝杠都反转,丝杠
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