第3章--金属切削刀具-《机械制造技术》.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,*,第3章 金属切削刀具,（时间：3次课，6学时）,第3章 金属切削刀具,【教学目标】,金属切削刀具是切削加工中的重要工具，也是切削加工中影响生产率、加工质量与成本的最活跃的因素。通过本章的学习，应该基本认识并掌握各类刀具的结构、特点，熟悉车刀、铣刀、孔加工刀具、拉刀以及蜗轮滚刀等标准刀具和非标准刀具的应用，能根据零件所需加工的不同表面，合理选用各类刀具，解决机械制造实际问题。了解数控机床刀具的工具系统以及数控机床刀具的选用原则。,第3章 金属切削刀具,【本章要点】,各类车刀的结构和用途,各类铣刀的结构和用途,钻头、镗刀等孔加工刀具的结构和用途,拉刀、齿轮刀具的结构和用途,第3章 金属切削刀具,【,案例导入,】,加工图3-1所示的双联齿轮。了解齿轮加工大致要经过的几个阶段，重点分析机械加工的阶段，正确合理选择相应的各种刀具，如端面铣刀、外圆车刀、切槽刀、花键孔拉刀、滚齿刀(插齿刀)、剃齿刀等。,3.1 车 刀,3.1.1 车刀的种类和用途,3.1.2 可转位机夹车刀,3.1 车 刀,车刀是用于普通车床、转塔车床、立式车床、自动与半自动车床和数控车床的刀具，它结构简单，可以完成工件的外圆、内孔、端面、切槽或切断以及部分内外成形面等的加工，是生产上应用最为广泛的一种刀具。,3.1.1 车刀的种类和用途,1.按用途分类,按用途不同，车刀可分为外圆车刀、端面车刀、螺纹车刀、内孔车刀、内孔切槽刀及切断刀等，如图3-2所示。,图3-2 车刀,145弯头车刀；290外圆车刀；3外螺纹车刀；475外圆车刀；5成形车刀；690左外圆车刀；7车槽刀；8内孔车槽刀；9内螺纹车刀；10盲孔镗刀；11通孔镗刀,3.1.2 可转位机夹车刀,1.可转位刀片型号及合理选用,(1)可转位刀片的型号。硬质合金可转位刀片已有国家标准(GB/T 20802007)，其型号由按一定顺序排列的、代表给定意义的十位英文字母和数字代号组成。十位代号不一定全用，但至少要用七位，后三位在必要时才用。,(2)可转位刀片型号中主要代号的选择。,3.1.2 可转位机夹车刀,2.选择可靠的刀片夹紧结构,(1)对刀片夹紧结构的要求。为保证可转位车刀正常工作，刀片的夹紧结构应满足下列要求：,刀片在刀槽中的定位精度高，转位或更换刀片后不影响对刀尺寸；夹紧牢固可靠，在切削力的冲击与振动下，刀片不会松动移位。,刀片的松开、转位或更换及夹紧等操作要简便快捷，这对于自动线刀具尤为重要。,夹紧结构力求简单、紧凑，这不仅制造容易，还可提高刀具刚性。,夹紧元件应满足标准化、系列化和通用化的要求。,(2)刀片的夹紧结构。,3.2 孔加工刀具,在工件实体材料上钻孔或扩大已有孔的刀具统称为孔加工刀具，机加工中孔加工刀具应用非常广泛。本节主要讲授各类孔加工刀具的结构、用途及刃磨。,3.2.1 孔加工刀具的种类及用途,(3)中心钻。中心钻主要用于加工轴类零件的中心孔，根据其结构特点分为无护锥中心钻(见图3-13(a)和带护锥中心钻(见图3-13(b)两种。钻孔前，先打中心孔，有利于钻头的导向，防止孔的偏斜。,(4)深孔钻。深孔钻一般用来加工深度与直径之比值较大的孔，由于切削液不易到达切削区域，刀具的冷却散热条件差，切削温度高，刀具耐用度降低；再加上刀具细长，刚度较差，钻孔时容易发生引偏和振动。因此为保证深孔加工质量和深孔钻的耐用度，深孔钻在结构上必须解决断屑排屑、冷却润滑和导向三个问题。,3.2.1 孔加工刀具的种类及用途,图3-13 中心钻,3.2.2 麻花钻,钻头按其结构特点和用途可分为扁钻、麻花钻、深孔钻和中心钻等。生产中使用最多的是麻花钻，对于直径为0.1 mm80 mm的孔，都可使用麻花钻加工。,3.2.2 麻花钻,1.麻花钻的结构和几何参数,(1)麻花钻的结构。标准麻花钻的结构如图3-19(a)、图3-19(b)所示，由柄部、颈部和工作部分组成。,(2)麻花钻的几何参数,图3-19 麻花钻的结构,3.2.2 麻花钻,2.麻花钻的结构缺陷与刃磨,(1)麻花钻的结构缺陷,(2)麻花钻的修磨,3.2.3 铰刀,铰刀是孔的精加工刀具，也可用于半精加工。铰孔余量小，常用于钻孔或扩孔等工序之后。为了提高铰孔精度，铰孔时，最好是工件旋转，铰刀只做进给运动。但也可采用铰刀既旋转又进给，工件固定不动的办法。,3.2.3 铰刀,1.铰刀的种类和用途,(1)铰刀的种类。,(2)用途。,2.铰刀的结构与几何参数,(1)铰刀的结构。,(2)铰刀的结构参数。,(4)刃倾角。,3.3 铣 刀,3.3.1 铣刀的种类和用途,3.3.2 尖齿铣刀,3.3.3 成形铣刀,3.3 铣 刀,在金属切削加工中，铣削是使用多齿旋转刀具进行切削加工的一种方法，铣刀是最常用的平面加工刀具。铣刀不但能完成简单平面的加工，而且还能完成不同方位平面的加工，或由多个简单平面构成的表面的加工。,3.3.1 铣刀的种类和用途,铣刀是金属切削刀具中种类最多的刀具之一，属于多齿刀具，其每一个刀齿都相当于一把单刃刀具固定在铣刀的回转表面上。铣刀可以按用途分类，也可以按齿背形式分类。,3.3.1 铣刀的种类和用途,2.按刀齿齿背形式分,(1)尖齿铣刀。尖齿铣刀的特点是齿背经铣制而成，并在切削刃后磨出一条窄的后刀面，铣刀用钝后只需刃磨后刀面，刃磨比较方便。尖齿铣刀是铣刀中的一大类，上述铣刀基本为尖齿铣刀。,(2)铲齿铣刀。铲齿铣刀的特点是齿背经铲制而成，铣刀用钝后仅刃磨前刀面，易于保持切削刃原有的形状，因此适用于切削廓形复杂的表面，如成形铣刀。,3.3.2 尖齿铣刀,尖齿铣刀是普通铣刀中应用较多的刀齿结构，它的齿槽是用单角度铣刀或双角度铣刀铣削而成。新铣刀的前刀面和后刀面均需用砂轮刃磨，当铣刀用钝后需重磨后刀面。,3.3.2 尖齿铣刀,2.几种常用尖齿铣刀的结构特点,(1)立铣刀。,(2)键槽铣刀。,(3)直齿三面刃铣刀。,3.3.3 成形铣刀,成形铣刀可以加工各种成形表面，它是具有成形切削刃的铣刀，和成形车刀一样，它要根据工件的廓形来设计刀具的截形。使用成形铣刀能较容易地实现对复杂表面的加工(如加工各种刀具的直容屑槽和螺旋容屑槽等)，并能得到较高的加工精度和表面质量，而且生产率极高。,3.4 其他加工刀具,3.4.1 拉刀,3.4.2 齿轮刀具,3.4.3 螺纹刀具,3.4.4 数控机床刀具,3.4 其他加工刀具,除前面谈到的几类常见刀具外，在生产中使用的刀具还有许多，下面就企业常用的几种其他加工刀具做简单介绍。,3.4.1 拉刀,1.拉削特点,拉削利用只有主运动、没有进给运动的拉床，依靠拉刀的结构变化，可以加工各种形状的通孔、通槽和各种形状的内、外表面。,3.4.1 拉刀,2.拉刀类型,拉削加工按拉刀和拉床的结构可分为内表面拉削和外表面拉削等。内表面拉削多用于加工工件上贯通的圆孔、多边形孔、花键孔、键槽及螺旋角较大的螺纹等。从受力状态又可分为拉削和推削。外表面拉削是指用拉刀加工工件外表面，拉刀常制成组合式。,3.4.1 拉刀,3.拉刀的结构,拉刀的类型不同，其外形和构造也各有不同，但其组成部分和基本结构是相似的。图3-45所示为圆孔拉刀的组成，其各部分的基本功能如下：,图3-45 圆孔拉刀的组成,3.4.2 齿轮刀具,1.齿轮刀具的主要类型和选用,齿轮的种类很多，加工要求又各有不同，因此齿轮刀具的品种极其繁多。通常按加工齿轮的品种和加工原理来分类。,3.4.2 齿轮刀具,2.成形齿轮刀具,(1)成形齿轮刀具的种类和应用范围。,(2)加工直齿外齿轮的铣刀。,3.4.2 齿轮刀具,3.齿轮滚刀,(1)滚齿的应用范围和滚齿运动。,(2)齿轮滚刀的基本蜗杆。,(3)滚刀的合理使用。,3.4.2 齿轮刀具,4.剃齿刀,剃齿刀是一种精加工齿轮用的刀具，剃齿后齿轮精度可达 67 级，较剃齿前约提高一级。因剃齿刀的耐用度和生产率较高，所用的机床简单，调整方便，因此生产中不少齿轮是用剃齿刀来精加工的。剃齿法的主要限制是不能加工淬硬的齿轮(一般要低于 HRC 35)。,3.4.2 齿轮刀具,5.插齿刀,(1)插齿刀的工作原理。,(2)插齿刀的类型。,(3)插齿刀的应用。,3.4.3 螺纹刀具,螺纹有多种形式。按照螺纹的种类、精度和生产批量的不同，可以采用不同的方法和螺纹刀具来加工螺纹。,1.切削加工螺纹,刀具,(1)螺纹车刀。,(2)丝锥。,(3)板牙。,(4)螺纹铣刀。,3.4.3 螺纹刀具,2典型丝锥简介,丝锥是使用最广泛的内螺纹标准刀具之一。对于中小尺寸的螺孔而言，丝锥甚至是唯一的加工刀具。它的本质是一个螺栓，但为了形成切削刃和容屑槽，在端部磨出切削部分，并沿纵向开有沟槽。丝锥的种类很多，按用途和结构不同，主要有手用丝锥、机用丝锥、螺母丝锥、拉削丝锥、梯形螺纹丝锥、管螺纹丝锥和锥螺纹丝锥等。,3.4.4 数控机床刀具,由于数控机床的加工过程是自动进行的。因此，对刀具的要求，如可靠的断屑、高的耐用度、快速调整与更换等要求都与自动线刀具基本相同。但由于其工作的特点，刀具也有一些特殊的地方，诸如刀具的存储，在机床上的安装和自动换刀，以及为达到以上目的而具有的一套刀具柄部标准系统等。,3.4.4 数控机床刀具,1.数控机床刀具的更换,近年来，出现了自动换刀的数控机床(即多工序数控机床，或称“加工中心”)，自动换刀数控机床是一种自动化新型数控机床，其工作原理与一般数控机床大致相同，区别在于这种机床上的工件一次装夹后，数控系统能控制机床自动更换刀具，顺序地对工件各个加工表面完成铣、镗、扩孔、铰孔及攻螺纹等多道工序加工。因此，机床必须具有自动换刀的装置。,3.4.4 数控机床刀具,2.数控机床刀具的工具系统,(1)工具系统。数控机床工具系统比数控机床刀具的含义更加广泛，它除了指数控机床刀具本身之外，还包括实现刀具快换所必需的定位机构，夹紧机构，抓拿机械以及刀具的保护机构等。数控机床工具系统一般分为两大类：镗铣类数控机床用工具系统和车床类数控机床用工具系统。,(2)刀具尺寸预调。在自动化加工中，为提高调整精度并避免造成太多的停车时间损失，大多在线外将刀具尺寸调好，换刀时不需任何附加调整，即可保证加工出合格的工件尺寸。一般尺寸预调包括车刀径向、轴向和刀具高度位置的调整、镗刀径向尺寸的调整以及铣刀与棒状刀具(如钻头)轴向尺寸的调整。,3.4.4 数控机床刀具,3.数控机床刀具的选用原则,数控机床刀具可分为标准刀具和专用刀具两大类。为了提高加工的适应性，同时考虑到数控机床刀库的容量有限，所以应尽量减少使用专用刀具，而选用通用标准刀具或刀具标准组合体。,3.5 本 章 实 训,实训题目,实训目的,实训过程,实训总结,习题与思考,1.填空题,(1)按结构不同，车刀大致可分为_、_和_。,(2)按铣削方式分，铣刀分_和_。,(3)对已有孔加工，常用刀具有_、_、_、_。,(4)标准麻花钻的顶角 为_。,整体式高速钢车刀,焊接式硬质合金车刀,机械夹固式硬质合金车刀,圆柱铣刀,端铣刀,铰刀,镗刀,扩孔钻,锪钻,118,习题与思考,(5)内拉刀用于加工内表面，常见的有_、_、_、_。,(6)齿轮刀具按加工原理分_和_。,(7)切削加工螺纹刀具可分为_、_、_、_。,圆孔拉刀,花键拉刀,方孔拉刀,键槽拉刀,成形齿轮刀具,展成齿轮刀具,螺纹车刀,丝锥,板牙,螺纹铣刀,习题与思考,2.选择题,(1)用铰刀铰孔后的表面粗糙度能达到()m。,A.6.3 B.1.60.2 C.50 D.0.1,(2)前角增大能使车刀()、()和()。,A.刀口锋利 B.切削省力 C.排屑顺利 D.加快磨损,(3)车刀角度中影响切削力最大的因素是车刀的()。,A.前角 B.主偏角 C.刃倾角 D.后角,(4)切削用量中对切削温度影响最大的是()。,A.切削深度 B.进给量 C.切削速度 D.背吃刀量,B,A,B,D,B,C,习题与思考,(5)在切削用量相同的条件下，主偏角减小会使切削温度()。,A.增高 B.降低 C.不变 D.稍微增高,(6)刀具上刀尖圆弧半径增大会使径向力()。,A.减小 B.不变 C.增大 D.相同,(7)切削温度是指()表面的平均温度。,A.刀尖与前刀面 B.工件 C.切屑 D.机床,B,C,A,习题与思考,3.简答题,(1)按用途和结构分类，车刀有哪些种？各有何用途？,(2)比较焊接式硬质合金车刀、机夹车刀和可转位车刀的特点。,(3)麻花钻由哪几部分组成，各部分的作用是什么？,(4)齿轮刀具的主要类型有哪些，它们的工作原理各如何?,(5)齿轮滚刀有哪些主要结构参数，如何选择？,(6)铰刀的直径如何确定？如何正确使用铰刀？,(7)可转位刀片的常用夹紧机构有哪些类型，各适于什么场合？,(8)麻花钻的前角是如何形成的，为什么外径处大，内径处小？,习题与思考,4.实做题,试绘图说明丝锥的结构及主要参数。,