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文档之家› 1.2.2刀具种类及选用(1)
1.2.2刀具种类及选用(1)
孔的加工方法很多。常见的有:钻孔、扩孔、 铰孔、镗孔、拉孔、磨孔、珩磨孔和研磨孔等, 还有电火花、超声波、激光加工等新工艺。 最常见的是在车床、钻床和镗床上进行 孔的加工。 在车床或镗床上加工孔的工艺方法
孔加工刀具按其用途一般分为两大类:
一类是从实体材料上加工出孔的刀具,如扁钻、 麻花钻、中心钻及深孔钻等。 另一类是对已有孔进行再加工的刀具,如扩孔钻、 铰刀及镗刀等。
前角0
在正交平面内测量的前刀面与基面间的夹角。 由于钻头的前刀面是螺旋面,且各点处的基面 和正交平面位置亦不相同,故主切削刃上各处的前 角也是不相同的,由外缘向中心逐渐减小。
标准麻花钻切削刃上各点的前角值变化很大 ,从钻头最外缘到钻心,前角值可由 30°逐渐变 为-30°,故靠近中心处的切削条件很差。
1) 成形车刀的类型和装夹
成形车刀按其结构和形状可分为下面三种:
(1)平体成形车刀:除刀刃具有复杂的形状外,外形和 普通车刀相似,如图8-11 只能用于加工外成形表面,且重磨次数少。它的装夹方 法和普通车刀一样。 (2)棱体成形车刀:它的外形为棱柱体,其重磨次数比 平体成形车刀多,刀具的刚性比平体的好。 使用时靠燕尾体与刀杆的燕尾槽联结。并用螺钉夹紧, 如图8—12所示。刀杆的燕尾槽制有一倾斜角,即图 8—12中的α f 。刀体下端的螺钉可用来调整刀尖的高 度.并可承受部分切削力,增加刀具的刚性。
三、中心钻
中心钻是用来加
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工各种工件的中心孔
用的刀具。 它主要有无护锥 复合中心钻及带护锥 复合中心钻两种。
四、深孔钻
孔深与孔径的比h/d10的孔,一般称为深 孔。钻削深孔的钻头称为深孔钻。 深孔钻的种类很多,常用的有内排屑深孔
钻、外排屑深孔钻及喷吸钻等。
五、扩孔钻
扩孔钻是用于对已钻孔进一步加工,以提高孔的加工质 量的刀具。其加工精度可达IT10~IT11,表面粗糙度可达 Ra6.3~3.2m。 扩孔钻的刀齿比较多,一般有3~4个,故导向性好,切 削平稳。由于扩孔余量较小,容屑槽较浅,刀体强度和刚性 较好;扩孔钻没有横刃,改善了切削条件,因此,可大大提 高切削效率和加工质量。
一)、孔加工的特点
孔加工刀具的工作部分在工件内表面里工作, 使刀具的某些结构尺寸受到限制,因而引起了一些 突出问题,如:容屑排屑问题、刀具的强度、刚度 及导向问题、散热冷却问题等。这些方面在设计和 使用孔加工刀具时都要特别注意。 1. 2. 3. 4. 刀具刚度差 排屑困难 直观性差 规格品种
二)、不同精度孔的工艺方法
4)刀杆可以多次使用,大大降低了刀杆材料的消耗量。
5)新型刀具材料(新型硬质合金,涂层硬质合金,新型陶瓷 等) 的耐用度较高,适宜制成可转位刀片。
6)可转位刀片的刀片、刀杆标准化程度高,可简化工具的 管理工作。
硬质合金可转位刀片
硬质合金可转位刀片已国家标准化。刀片的常用形状为:
可转位刀片的选用
选择刀片的形状时,主要是考虑加工工序 的性质、工件的形状、刀具的寿命和刀片的利 用率等因素。 选择刀片的尺寸时,主要是考虑切削刃工 作长度、刀片的强度、加工表面质量及工艺系 统剐性等因素。
切削平面
切削刃上任意一点的切削平面是包含该点切削速度方 向,而又切于该点加工表面的平面)。
切削刃上各点的切削平面与基面在空间互相垂直,且 位置是变化的。
麻花钻的主要几何参数
螺旋角
Pz tg 0 d
钻头螺旋槽最外缘处螺旋线的切线与钻头轴线间的夹角。
螺旋角对切削过程的影响
螺旋角的大小不仅影响排屑情况,而且它就是钻头的进给前角。 较大的螺旋角,使钻头的前角增大,故切削扭矩和轴向 力减小,切削轻快,排屑也较容易。 但是螺旋角过大,会削弱钻头的强度和散热条件,使钻 头的磨损加剧。 标准麻花钻的 =18°~30°,小直径钻头值较小。
顶角对切削过程的影响
顶角越小,切削刃长度增加,单位切削刃长度 上负荷降低,刀尖角r增大,改善了散热条件,提 高了钻头的耐用度且轴向力减小。 但顶角越小,切屑变薄,切屑平均变形增加, 故使扭矩增大。
端面刃倾角ST
在端面投影中主切削刃与基面间的夹角。
切削刃上不同点的端面刃倾角是不同的,
外缘处的ST最小,靠近钻心处的ST最大。 标准麻花钻主切削刃的端面刃倾角总为负值。
1.麻花钻的构造
标准麻花钻由3个部分组成:
尾部:是钻头的夹持部分,用于与机床联接,并传 递扭矩和轴向力。按麻花钻直径的大小,分为直柄 (直径<12mm)和锥柄(直径>12mm)两种。 颈部:是工作部分和尾部间的过渡部分,供磨削时 砂轮退刀和打印标记用。直柄钻头没有颈部。 工作部分:是钻头的主要部分,前端为切削部分, 承担主要的切削工作;后端为导向部分,起引导钻 头的作用,也是切削部分的后备部分。
钻头的工作部分
有两条对称的螺旋槽, 是容屑和排屑的通道。 导向部分磨有两条棱边,为了减少与加工孔壁 的摩擦,棱边直径磨有(0.03~0.12)/100的倒锥量 (即直径由切削部分顶端向尾部逐渐减小),从而形 成了副偏角κ'r。 麻花钻的两个主切削刃由钻芯连接, 为了增加钻头的强度和刚度,钻芯制成 正锥体(锥度为(1.4-2)/100)。
可避免焊接引起的缺陷,刀杆可多次重复使用。 结构较复杂,刀片重磨时仍有可能产生应力和裂纹。
3.机夹可转位式车刀
将预先加工好的有一定几何 角度的多角硬质合金刀片,用机 械的方法装夹在特制的刀杆上的 车刀。
由于刀具的几何角度是由刀片形状及其在刀 杆槽中的安装位置来确定的,故不需要刃磨。
当一个切削刃磨钝后,只要松开刀片夹紧元 件,将刀片转位,改用另一新切削刃,重新夹紧 后即可继续切削。待全部刀刃都磨钝后,再装上 新刀片又可继续使用
优点:
结构简单、刚性好、适应性强,可以根据 具体的加工条件和要求刃磨出合理的几何角度。
缺点:
1)切削性能主要取决于工人刃磨的技术水平。 2)经过高温焊接,硬质合金刀片易产生热应力, 严重时会出现裂纹,使硬质合金的切削性能 下降,对提高生产率不利。 3)刀杆不能重复使用,当刀片用完或崩坏后刀 杆也随之报废,造成很大浪费。
车刀的结构形式有整体式、焊接式、机夹 重磨式和机夹可转位式等。
1.硬质合金焊接式车刀
焊接式车刀就是在碳钢(一般用45钢)刀杆 上按刀具几何角度的要求开出刀槽,用焊料将硬 质合金刀片焊接在刀槽内,并按所选定的几何角 度刃磨后使用的车刀。
焊接式车刀结构简单、刚性好、适应性强, 可以根据具体的加工条件和要求刃磨出合理的几 何角度。
可转位刀片、刀垫、刀杆、夹紧机构
切削性能好,辅助时间短,生产率高
刀片夹紧方式: (1)上压式 夹紧力大,
定位可靠,阻碍流屑
(2)偏心式 结构简单,
不碍流屑,夹紧力不大
(3)综合式 (4)杠杆式
夹紧力大, 耐冲击,结构复杂
车刀是金属切削加工中应用最广泛的一种 刀具,是研究其他刀具的基础。 车刀可用于各种车床上,可用来加工外圆、 内孔、端面、螺纹及各种内、外回转体成形表 面,也可用于切断和切槽等,因此车刀类型很 多,形状、结构、尺寸也各异(见图所示)。
后角f
在假定工作平面(即以钻头轴线为轴心的圆柱面的切平 面)内测量的切削平面与主后刀面之间的夹角。 在切削过程中,f在一定程度上反映了主后刀面与工 件过渡表面之间的摩擦关系,而且测量也比较容易。
考虑到进给运动对工作后角的影响,同时为了补偿前角 的变化,使刀刃各点的楔角较为合理,并改善横刃的切削条 件,麻花钻的后角刃磨时应由外缘处向钻心逐渐增大。 一般后刀面磨成圆锥面,也有磨成螺旋面或圆弧面的。 标准麻花钻的后角(最外缘处)为8°~20°,大直径钻头取 小值,小直径钻头取大值。
(3)圆体成形车刀:它的外形是回转体,其重磨次数比棱体 的多.且可加工内成形表面。图8—13所示为加工外成形表 面时的装夹方法之一。
如图所示,工作时,将刀尖调整到工件中心高度上,用内 孔定位装夹。为防止因切削力使刀具转动,刀具一端制有 端面齿,和刀夹上的端面齿相啮合,由图可见,当工件顺 时针旋转时(主运动),刀具的中心应高于工件中心.以便 形成后角
选用:
1)硬质合金刀片型号(表示形状和尺寸)已经标 准化,可根据需要选用。
2)刀杆的截面形状有正方形、矩形和圆形,一 般是根据机床的中心高和切削力的大小来选 择其截面尺寸和长度。
2.硬质合金机夹重磨式车刀
用机械的方法将 硬质合金刀片夹固在 刀杆上的车刀。刀片 磨损后,可卸下重磨, 然后再安装使用。
优点:
1)车刀几何参数完全由刀片和刀槽保证,不受工人技术水 平的影响,因此其切削性能稳定,适于大批大量生产。 2)由于刀片上制有各种类型的断屑槽,而且几何形状尺寸 一致性好,只要合理选择刀片的型号就可达到稳定卷屑 和断屑的目的,不致因断屑不稳定而停机。
3)大大减少了刀杆的制造量,节省了刀具制造和管理费用, 也缩短了工人装刀、卸刀及刃磨等所需的辅助时间。
可转位刀片的夹紧机构要求
定位准确:刀片转位或更换刀片后,刀尖 位置的变化应在工件精度允许的范围内。
操作方便:刀片转位或更换刀片时,操作 应简便迅速。 动作可靠。夹紧元件的动作幅度应保证在 刀片和刀槽公差范围内将刀片夹紧。 结构合理:夹紧元件不应防碍切屑的流出。
4、成形车刀
刀刃形状决定于工件形状的车刀,称为成形车刀。 但它的廓形尺寸与工件的并不完全一致,需要进 行设计计算。成形车刀制成后,其后刀面为成形 表面,每次重磨时只磨前刀面。 成形车刀是一种专用刀具,它多用于车床、六角 车床、自动和半自动车床上加工内外回转体成形 表面。
1.2.4 常用刀具种类及选用
一、车刀
1. 车刀的种类
(1)直头外圆车刀; (2)弯头车刀;
(3)偏刀;
(4)切槽或切断刀; (5)镗孔刀; (6)螺纹车刀; (7)成形车刀;