刨削加工及插削、拉削简介.doc

4刨削加工及插削、拉削简介
本章主要教学要求
（1）了解刨削加工的特点及加工范围
（2）了解刨床的性能及主要组成结构和用途、各种刨刀的特点及应用；
（3）了解由刨削加工引申的插削和拉削加工的特点及应用。
（4）掌握刨床基本操作要领和主要调整、刨刀与工件的装夹、主要形面的加工方法等；
（5）独立操作完成矩形工件的加工。
安全实习注意事项
（１）工作时穿好工作服（领口紧、袖口紧、下摆紧）、戴好工作帽（长发压入帽内）、穿好防护鞋；
（2）开车前先检查机床、刀具、工件的装夹；
（3）多人共用一台刨床时，只能一人操作，严禁两人同时操作；
（4）工作台和滑枕不能调整到极限位置；
（5）刨床开动后，滑枕前严禁站人和行程范围内过人。
4.1 概述
在刨床上利用做直线往复运动的刨刀加工工件的过程称为刨削。
4.1.1 刨削运动与刨削用量
如图4-1所示，在牛头刨床上进行刨削时，刨刀随滑枕的直线往复运动为主运动，工件随工作台的间歇移动为进给运动。
4.1.1.1 刨削速度 刨刀刨削时往复运动的平均速度，其值可按下式计算：
Vc=2Ln/1000 （ｍｍ/ｍｉｎ）
式中`` L—刨刀的行程长度（ｍｍ）
n—滑枕每分钟往复次数（往复次数／ｍｉｎ
4.1.1.2 进给量 刨刀每往返一次，工件横向移动的垂
直距离。对于B6065牛头刨床的进给量值可按下式
计算：f=k/3 （ｍｍ）
式中　ｋ—刨刀每往复一次，棘轮被拨过的齿数
4.1.1.3 背吃刀量（刨削深度ａｐ）已加工表面与待加
工表面之间的垂直距离（ｍｍ）。　　　　　　　　　 图4-1 刨削运动与切削用量
4.1.2 刨削加工的范围
刨削加工主要用来加工各种平面、直线形（母线为直线）沟槽和直线形成形面等，如图4-2所示。在实际生产中，一般用于毛坯加工、单件小批生产、修配等。

图4-2 刨削加工的范围
4.1.3 刨削加工的特点
4.1.2.1　优点　
（１）刨削的通用性好，生产准备容易。
（２）刨床结构简单，操作方便，有时一人可开几台刨床；
（３）刨刀与车刀基本相同，制造和刃磨简单；
（４）刨削的生产成本较低，尤其对窄而长的工件或大型工件的毛坯或半成品可采用多刀、多件加工，有较高的经济效益；
4.1.2.2 缺点
（１）生产效率低　由于刨刀在切入和切出时会产生冲击和振动，并需要缓冲惯性；另外，刨削为单刀单刃断续切削，回程不切削且前后有空行程。因此，刨削速度低，生产效率也低。
（２）加工质量不高　刨削加工工件的尺寸精度一般为ＩＴ１０～ＩＴ８，表面粗糙度值Ｒａ一般为６.３～１.６μｍ，直线度一般为０.０４～０.１２ｍｍ／ｍ。因此刨削加工一般用于毛坯、半成品、质量要求不高及形状较简单零件的加工。
4.2 牛头刨床及其基本操作
4.2.1 牛头刨床
4.2.1.1 牛头刨床的型号　
常用的刨床为牛头刨床，主要用于加工不超过１ｍ的中、小型零件。如图4–3为Ｂ６０６５型牛头刨床，其中Ｂ６０６５的字母和数字的含义如下：
B─类别：刨床类；
６─组别：牛头刨床组；
　０—系别：普通型牛头刨床；
　６５—主参数：最大刨削长度的１／１０，即最大刨削长度为６５００ｍｍ。　

11-滑枕锁紧手柄 12-垂直导轨
(a) 牛头刨床的组成 (b) 牛头刨床传动系统
　　　图4–3　Ｂ６０６５型牛头刨床及其传动系统　
4.2.1.2 牛头刨床的组成
　牛头刨床由床身、滑枕、横梁、工作台、刀架等组成。
（１）底座　吊装和安装（支撑和平衡）刨床。
（２）床身　安装在底座上，主要用来支撑和连接各零部件。其顶面的水平导轨供滑枕作水平直线往复运动，侧面导轨供带动工作台的横梁升降运动。另外，床身内部还装有控制滑枕速度和行程长度的变速机构和摇臂机构。
（３）滑枕　主要用来带动刀架（或刨刀）沿水平方向做直线往复运动，其运动快慢、行程长度、起始位置均可调整。
（４）横梁　主要用来带动工作台做上下和左右进给运动，其内部有丝杠螺母副。
（５）工作台　主要用来直接安装工件或装夹工件的夹具，台面上有Ｔ型槽供安装螺栓压板和夹具用。
（６）刀架　主要用来夹持刀具，转动刀架进
给手柄，刀架可上下移动，以调整刨削深度或
加工垂直面时作进给运动。松开转盘上的螺母，
将转盘扳转一定角度后，可使刀架作斜向进给，
以加工斜面。滑板上装有可偏转的刀座，其上
的抬刀板可使刨刀抬起，使刨刀在回程时充分
抬起，防止划伤已加工表面和减少摩擦阻力。　　　 图4–4　刀架　
4.2.1.3 牛头刨床的主要机构与调整
（１）变速机构　主要用于加工速度的变换，可获得六种不同的加工速度，它由两组滑动齿轮组成。
（２）摇臂机构（或摆杆机构）　主要把由
电动机传递的旋转运动转换为滑枕的直线往
复运动。如图4-5所示，电机的旋转运动由
皮带经小齿轮传递给摇臂齿轮，使摇臂齿轮
上的偏心滑块在摇臂上的滑槽内来回滑动，
迫使摇臂绕支架左右摆动，最后带动滑枕作
直线往复运动。滑枕向前和向后运动时，滑块
的转角分别为α和β且α大于β。因此，滑枕
向前的工作运动速度慢，向后回程运动速度快，
而两端速度为零，中间速度最快。 图4-5 摇臂机构
ａ.滑枕行程长度的调整　滑枕行程长度一般比
工件的加工长度大３０～４０ｍｍ。调整时，先
松开行程长度调整方榫（图4–3(a)中１０）端
部的螺母，用曲柄转动轴１，通过锥齿轮５、６，
带动小丝杠２作转动，带动偏心滑块７在摇臂齿
轮端面的位置改变，从而使摆杆的摆动幅度随之
改变，达到改变滑枕行程长度的目的。顺时针转
动则行程增长；反之，则行程缩短。 图4-6 滑枕行程长度调整机构
ｂ. 滑枕行程起始位置的调整　松开滑枕锁紧手柄（图4–3(a)中１１），转动行程位置调整方榫（图4–3(a)中９），通过一对锥齿轮使丝杠旋转，使滑枕移动到所需位置。顺时针转动，则滑枕起始位置向后移动；反之，则向前移动,如图4-7所示。
ｃ. 滑枕行程速度的调整　根据变速标牌所示位置，扳动变速手柄（图4–3(a)中６）到所需位置。
（３）棘轮进给机构　主要是实现工作台的
横向间歇进给。如图4-7所示，当大齿轮
带动一对齿数相等的齿轮1、2转动时，通
过连杆3使棘爪4摆动，并拨动固定在进给
丝杠上的棘轮5转动。棘爪每摆动一次，便
拨动棘轮和丝杠转动一定的角度，从而使工
作台实现一次横向进给。由于棘爪背面是斜
面，当它朝反向摆动时，爪内弹簧被压缩，棘
爪从棘轮顶上滑过，不带动棘轮转动，实
现了间歇进给。 图4-7 棘轮进给机构
ａ.横向进给量的调整 调整棘轮罩缺口的位置，改变棘爪拨动棘轮的齿数k（一般为１～１０），从而实现了横向进给量的调整。
ｂ.横向进给方向的调整　提起棘爪转动１８０°，然后重新放回原来的棘轮齿槽中，同时将棘轮罩反向转动，使另一边露出棘爪拨动的齿即可。调整时要注意连杆的位置也应调转１８０°，以便刨刀后退时进给。
联想：如果提起棘爪转动９０°，则其与棘轮齿脱离接触，这时自动进给就停止。
4.2.2 刨刀及其装夹
4.2.2.1 刨刀的结构特点
刨刀的几何形状和结构与车刀相似，但由于刨削为断续切削，刨刀在切入时受到较大的冲击力，这要求刨刀具有较高的强度。刨刀与车刀相比有以下不同：
（1）刨刀刀体的横截面一般比车刀大１.２５
～１.５倍；
（2）刨刀的前角γ比车刀稍小，刃倾
角λs一般取较大的负值（-１０～－２０）；
（３）刨刀的刀杆（或刀体）常作成弯形的，如
图4-8所示。因为当刀杆（或刀体）受力产生
弹性弯曲变形后可绕O点转动而使刀刃抬起，
避免损坏刀头或啃入工件。尤其加工较硬 (a)弯头刨刀 (b)直头刨刀
材料如铸铁时，通常作成弓形。　　　　　　　　图4-8 刨刀受力后的变形情况
4.2.2.2 刨刀的种类和应用
　按用途和加工方式不同，刨刀分类及用途如表4-1所示。
　　　　 表4-1　刨刀的种类及应用
刨刀名称
应用及示例
刨刀名称
应用及示例
刨刀名称
应用及示例
刨刀名称
应用及示例
左平面刨刀

刨平面

边图１
右平面刨刀

图２
圆头刨刀

来回刨削

图3
宽刃精刨刀

精刨平面

图4
左右偏刀

刨垂直面

图5
偏刀

刨斜面

图6
角度偏刀

刨燕尾槽面

图7
弯切刀

刨T形槽

图8
切刀

刨直槽

图9
切刀
刨斜槽

图10
成形刨刀

刨成形面

图11

4.2.2.3 刨刀的正确装夹
刨削水平面时，刨刀的装夹如图4-9所示。
首先松开刀架上的转盘螺钉，调整转盘刻度对
准零线，再转动刀架进给手柄，使刀架下端
与转盘底侧基本相同，最后将刨刀插入刀夹内，
刀头伸出量不要太长（保证刀具有足够的刚性）
拧紧固定螺钉即可。刨削斜面时，先松开刀座
螺钉，将刀座旋转到所需角度。　　　　　　　　图4-9　刨刀的正确装夹　　　
4.3 刨削各种表面
4.3.1 刨床夹具及工件的装夹
在刨床上常用的夹具及工件的装夹方法一般有以下几种：
4.3.1.1 平口钳及其装夹
平口钳既是机床的附件，又是一种通用夹具，一般用于装夹形状简单、规则的小型零件。使用时先将其固定在工作台上，然后再采用划线、直接找正等方法装夹工件，如图4-10所示。装夹工件时应注意以下几点：
（１）工件的待加工面必须高于钳口；
（２）为使工件贴实，可用铜锤或木锤敲击工件；
（３）为保护工件和钳口，可在钳口处垫上铜皮等较软的垫片；
（４）对刚性较差的工件，可在其薄弱方向使用支承或用垫铁垫实，如图4-10所示。

(a)一般装夹(粗加工) (b)1、2面有垂直要求的装夹

(c) 3、4面有平行度要求的装夹（或薄板） (d) 空心框形工件的装夹`
图4-10　平口钳装夹工件　　　　　
4.3.1.2 工作台、压板、螺栓几及其装夹
当加工较大尺寸或形状特殊的工件时，平口钳不能满足装夹要求，可采用不同的工具直接将工件装夹在工作台上。常用的装夹工具有压板、螺栓、垫铁等，其装夹方法图4-11所示装夹时应注意以下几点：
（１）合理布置压板位置，尽量使其靠近切削面；同时压紧力的大小要适当，以防止工件变形；
（２）对薄壁等易变形工件，应在其空心位置上增加辅助支承（如千斤顶等）或垫铁，以防止振动或变形，如图4-12所示；
（３）工件装夹完毕后，应进行校对，以防变形或移位；
（4）压板必须安置在工件不易变形处（如垫铁处），以防工件因夹紧而变形。

(a)一般装夹及压板使用正误比较 (b)圆形工件的装夹

(c) 半圆工件的装夹板 （d）薄板的装夹报 (e) 空心框形工件的装夹`
图4-11工作台、压板、螺栓及辅具装夹
4.3.1.3 专用夹具及其装夹
专用夹具是根据工件的形状和加工要求专门设计制造的装夹工件的工具。它既能保证工件的加工质量，又装夹简便迅速，可显著提高劳动生产率，一般用于工艺稳定的大批量工件的生产。
4.3.2 刨削平面
4.3.2.1 刨削水平面
刨削平面的具体操作步骤如下：
（1）刀具的选择与装夹 根据工件的材料、加工表面的精度及表面粗糙度选择刨刀。粗刨时选用普通直头或弯头平面刨刀，精刨时选用较窄的圆头精刨刀（圆弧半径为３～５ｍｍ），刀具选好后正确装夹；
（２）工件的装夹　工件采用平口钳装夹；
（３）机床的调整　调整刨刀的行程长度、起始位置、行程速度、工作台的高度；
（４）进给量的选择及调整　粗刨时，ap和f取大值，vc取较低值；精刨时，一般ap＝０.２～０.５ｍｍ，f＝０.３３～０.６６ｍｍ／ｓｔｒ，vc＝１７～５０ｍ／ｍｉｎ。根据所选数值及时调整。
（５）加工　开车加工成形。　　
4.3.2.2刨削垂直面与斜面
（1）刨削垂直面 如图4-12所示，选用偏刀，装夹刀具时，刨刀伸出长度应大于整个刨削面的高度，刀座必须偏转一定的角度（一般为１０～１５°），使其偏离工件，。刨刀沿垂直方向进给，主要用于加工台阶面或长工件的端面。
（2）刨斜面 刨斜面与刨削垂直面大致相似。采用倾斜刀架法：将刀架偏转一定的角度（应等于工件的斜面与铅垂直面之间的夹角），同时刀座也偏转，其角度和方向与刨削垂直面相同。刨削的斜面可分为内斜面和外斜面，其刨削如图4-13所示。

（a）刨外斜面 （b）刨内斜面
图4-12 刨垂直面 图4-13 刨斜面
联想：刨斜面也可采用斜垫支承装夹，斜垫的倾角与所要加工的斜面倾角相同，对于较窄的斜面还可采用成形刀法加工。
4.3.3 刨沟槽
各类机床的工作台以及部分夹具的工作支承面上都有T型槽，它用来装夹固定工件或夹具。下面就以T型槽的刨削为例讲沟槽的刨削。
（1）预刨 先刨出各相关联的平面（如定位面、顶面等），并达到图样要求的精度和尺寸；
（2）划线 在工件的顶面和工作端面划出正确的加工线；
（3）工件的装夹 装夹时要正确地在T型槽中心线方向上进行找正或校对，然后夹紧；
（4）刨削 如图4-14所示。
a.先用切槽刀刨出直角槽，槽宽等于T型槽槽口宽度，槽深等于T型槽的深度；
b.用弯切刀刨削一侧凹槽。如果凹槽的高度较高，可分几次刨削，最后精垂直刀精
刨垂直面，使其平整；
c.换上方向相反的弯切刀，刨削另一侧；
d.换上45°刨刀进行槽口到角。
（5）检查 去刺修整，检查是否符合要求。

（a）T形槽划线（b）刨直槽
（c）刨右侧凹槽（d）刨左侧凹槽
（e）槽口倒角
图4-14 刨T型槽 图4-15刨燕尾槽 图4-16 刨V型槽
联想：刨削直槽(如图4-14所示)与刨削垂直面相似，不同之处在于选用切槽刀；刨削燕尾槽(如图4-15所示)、V型槽(如图4-16所示)与T型槽相似，不同之处在于要选用偏刀且要偏转一定的角度。
4.3.4 刨直线型成形面
直线形成形面的刨削一般要采用特殊刀具或特殊辅助装置加工。
（1）划线法加工 如图4-17所示，以所划的线为准，手动进给。加工质量不易保证，一般用于质量要求不高的单件生产。
（2）成形刀法加工 如图4-18所示，利用成形刀具直接加工成形。一般用于形状简单、横截面较小的中小批量工件生产。
（3）靠模法加工 如图4-19所示，利用成形靠模（高精度工件）直接加工成形。加工质量易保证且生产效率高，一般用于形状较复杂、大批量工件生产。

直线型成形面
图4-17 划线法加工 图4-18 成形刀法加工

（a）液压靠模加工 （b）刨削内圆弧 （c）刨削外圆弧
图4-19 靠模法加工
联想：1.除以上的几种加工外，还有液压、光电仿形加工。
2 .刨削薄板类零件时，由于工件易冷热变形，造成加工困难。通常要注意以下几点：
（a）装夹：较大工件直接装夹在工作台或磁力工作台上；较小工件装夹在平口钳上，垫铁宽度大于工件宽度。装夹时要使工件底面与定位面紧贴，不能敲打，可采取垫铁等增加其刚性，并防止装夹变形。
（b）刀具：前角和后角比一般刀具的大些，主偏角则小些。
（c）切削用量：尽量选用较小的背吃刀量和较小的进给量。
（d）需要再次或多次刨削。
4.3.5 刨削加工实例矩形工件
如图4-19所示的矩形工件全部在刨床上加工出来。为保证表面之间的垂直和平行，必须首先加工一个大平面（定位精度高）作为加工精基准，再加工其他各表面。因该零件加工批量较小，故采用通用的平口钳作为装夹的夹具，并调整好机床。

表4-2 矩形工件刨削加工步骤
序号
加工内容与简图
刀具与量具
加工说明
1
刨基准面1，
尺寸至41.5mm

图1
平面刨刀、游标卡尺
选3面（主定位）为定位粗基准，4面为辅助定位
2
刨削平面2，
尺寸至51.5mm

图2
同上
以平面1（主定位）为定位的精基准，紧贴固定钳口；4面为辅助定位
3
刨削平面4，
尺寸至50 mm；
保证4与1面垂直

图3
同上
以平面1（主定位）为定位的精基准，紧贴固定钳口；2面为辅助定位，使其紧贴垫铁
4
刨削平面3，
尺寸至40 mm；
保证3与1面平行

图4
同上

5
刨削端面5，
尺寸至102 mm；

图5
左偏刀、
游标卡尺
调整平口钳，使固定钳口与刀具行程方向相垂直。以平面1（主定位）为定位的精基准，紧贴固定钳口；4面为辅助定位，紧贴平口钳导轨面。
6
刨削端面6，
尺寸至100 mm；

图6
右偏刀、
游标卡尺
同上
7
成品检测，检测后入库
直角尺、带表卡尺
可使用辅具
4.4 龙门刨削、插削、拉削
除了在牛头刨床上进行的刨削外，还有龙门刨削、插削及与刨削相似的拉削，其对比如表4-3。
表4-3 龙门刨削、插削、拉削的比较
名称项目
龙 门 刨 削
插 削
（又称立式刨削）
拉 削
含义
用刨刀在龙门刨床加工工件
插刀在插床作上下直线往复运动的加工工件，又叫立体刨削
用拉刀在拉床上加工工件内外表面，近似多刀成形刨削加工
加工范围

主要用于加工大型或重型以及多个中小型工件上的各种平面、直线形沟槽和直线形成形面等

用于单件小批量生产或维修工件内外面的加工，如各种多边形孔、孔内键槽、花键、齿轮、外轮廓面等

图1插削加工范围
用于大批量加工各种型孔和外成形面

图2拉削加工范围
切削运动

主运动为工件随滑枕的直线往复运动，进给运动为刨刀的间歇移动
主运动为插刀随滑枕的上下直线往复运动，进给运动为工件随工作台的横向、纵向和圆周运动

图3
主运动为拉刀的直线运动，没有进给运动

图4

机床

图5 B2010A型龙门刨床

图6 B5020型插床

图7 卧式拉床
刀具

与牛头刨床所用刀具一样，但其刀杆的横截面积比牛头刨床的大

插刀多为成形刀，如图3所示

拉刀为多齿刀具且相邻刀齿有一个高度差（或半径差）。其制造工艺复杂，成本高。

图8拉刀
装夹

与牛头刨床所用装夹工具和装夹方法一样
除与牛头刨床所用装夹工具和装夹方法一样之外，还有三爪卡盘、四爪定心卡盘、回转工作台、插床分度头等

专用装夹工具

图9 拉削工件的装夹
应用实例
机床床身上导轨面的刨削

图10
大批量生产四方孔工件
复习思考题
4.1 刨削的加工质量怎样？它的加工范围是什么？
4.2刨削的主运动和进给运动是什么？龙门刨削、插削与牛头刨床刨削的主运动、进给运动有何区别？
4.3牛头刨床主要有哪几部分组成？其主要作用是什么？
4.4刨削前，牛头刨床要作哪些调整？
4.5 刨刀有何结构特点？为什么刨刀的刀杆要做成弯曲状？
4.6龙门刨削、插削、拉削有何不同？
4.7 矩形工件的如何工艺？