第1章 机械加工工艺装备-2.ppt

机械加工工艺装备第一章机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院机械加工工艺装备1.1 机床1.2 刀具1.3 夹具机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院刀具1.2 机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院1.2.1 金属切削加工的基本概念1.2.2 刀具材料1.2.3 刀具几何角度1.2.4 刀具种类及选用1.2.5 砂轮1.2 刀具机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院金属切削刀具利用刀具切去工件毛坯上多余的金属层 机械加工工艺装备之一机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院1.2.1 金属切削加工的基本概念切削运动刀具与工件间的相对运动1.主运动速度最高、消耗机床功率最多的运动2.进给运动金属层不断投入切削的运动3.合成运动主运动、进给运动合成的运动4.加工表面待加工表面、过渡表面、已加工表面机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院1.2.1 金属切削加工的基本概念切削参数切削用量1.切削速度 vc切削刃上点在主运动方向的瞬时速度2.进给量 f每转刀具相对工件的位移量进给速度vf3.背吃刀量 ap垂直于主运动和进给运动的切削层最大尺寸俗称切削深度机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院1.2.1 金属切削加工的基本概念切削参数切削用量切削层参数1.切削层公称厚度 hD垂直于过渡表面测量的切削层尺寸hD f sinr2.切削层公称宽度 bD沿过渡表面测量的切削层尺寸bD ap/sinr3.切削层公称横截面积 AD切削层横截面积ADhDbD apf机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院1.2.2 刀具材料刀具材料应具备的性能足够的硬度和耐磨性足够的强度和韧性足够的热硬性良好的工艺性经济性机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院1.2.2 刀具材料常用刀具材料碳素工具钢 合金工具钢 高速钢 硬质合金其它刀具材料手工工具和切削速度较低的刀具机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院1.2.2 刀具材料高速钢普通高速钢：W6Mo5Cr4V2和W18Cr4V等高性能高速钢 高碳高速钢（如9W18Cr4V）高钒高速钢(如W12Cr4V4Mo)钴高速钢（如W2Mo9Cr4VCo8）铝高速钢（如W6Mo5Cr4V2Al）表面涂层高速钢 氮化钛（TiN）碳化钛（TiC）机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院1.2.2 刀具材料硬质合金钨钴类硬质合金（YG）切削铸铁等脆性材料和有色金属及其合金 精加工YG3，半精加工YG6，粗加工YG8 机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院1.2.2 刀具材料硬质合金钨钴类硬质合金（YG）钨钛钴类硬质合金（YT）切削塑性金属材料精加工YT30，半精加工YT15，粗加工YT5机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院1.2.2 刀具材料硬质合金钨钴类硬质合金（YG）钨钛钴类硬质合金（YT）添加稀有金属碳化物的硬质合金（YA、YW）切削难加工材料机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院1.2.2 刀具材料硬质合金钨钴类硬质合金（YG）钨钛钴类硬质合金（YT）添加稀有金属碳化物的硬质合金（YA、YW）镍钼钛类硬质合金（YN）切削碳钢、合金钢等（精加工）机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院1.2.2 刀具材料硬质合金钨钴类硬质合金（YG）钨钛钴类硬质合金（YT）添加稀有金属碳化物的硬质合金（YA、YW）镍钼钛类硬质合金（YN）复合材料表面涂层硬质合金刀具TiC、TiN、A12O3等机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院1.2.2 刀具材料其它刀具材料 陶瓷以Al2O3或Si3N4为基体，添加少量金属，高温烧结而成，高的硬度和耐热性，可切削高硬度材料。性脆，抗冲击韧性差。机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院1.2.2 刀具材料其它刀具材料 陶瓷金刚石自然界最硬的材料。耐磨性极好，价格昂贵，用于制造加工精度和表面粗糙度要求极高的零件。人造金刚石有色金属及非金属材料的超精加工、磨料，不宜加工含碳的黑色金属机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院1.2.2 刀具材料其它刀具材料 陶瓷金刚石立方氮化硼（CBN）六方氮化硼（白石墨）高温高压下转化而成。硬度与耐磨性仅次于金刚石，一般用于高硬度、难加工材料的精加工。机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院1.2.3 刀具几何角度车刀的组成 前刀面 A切屑流出经过的刀具表面后刀面 A与工件过渡表面相对的刀具表面副后面 A与工件已加工表面相对的刀具表面主切削刃 s前刀面与后刀面的交线副切削刃 s前刀面与副后面的交线刀尖主切削刃与副切削刃汇交处机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院1.2.3 刀具几何角度车刀的标注角度参考系 用于定义和规定刀具角度的基准坐标平面静止参考系工作参考系 定义刀具标注角度定义刀具工作角度假设条件：不考虑进给运动的影响，即f=0车刀底面水平放置，刀柄与进给方向 垂直；刀尖与工件回转中心等高。机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院1.2.3 刀具几何角度正交平面参考系基面 Pr 过主切削刃一点，垂直该点切削速度方向的平面切削平面 Ps过主切削刃一点，与主切削刃相切 并垂直该点基面的平面正交平面 PO过主切削刃一点，垂直基面与切削 平面的平面机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院1.2.3 刀具几何角度正交平面参考系标注角度在正交 平面内：前角o指前刀面与基面之间的夹角后角o后刀面与切削平面之间的夹角在基 面内：主偏角r主切削刃与进给方向之间的夹角副偏角r副切削刃与进给反方向之间的夹角在切削 平面内：刃倾角s主切削刃与基面之间的夹角在副正交 平面内：副后角o副后刀面与副切削平面之间的夹角机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院1.2.3 刀具几何角度前角、后角、刃倾角的角度前角：前面与基面平行时前角为零刀尖位于前刀面最高点时，前角为正刀尖位于前刀面最低点时，前角为负后角：后面与切削平面重合时后角为零刀尖位于后刀面最前点时，后角为正刀尖位于后刀面最后点时，后角为负刃倾角：切削刃与基面平行时，刃倾角为零刀尖位于刀刃最高点时，刃倾角为正刀尖位于刀刃最低点时，刃倾角为负机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院1.2.3 刀具几何角度刀具的工作角度刀刃安装高度的影响机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院1.2.3 刀具几何角度刀具的工作角度刀柄安装偏斜的影响机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院1.2.3 刀具几何角度刀具的工作角度横向进给的影响 机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院1.2.3 刀具几何角度刀具的工作角度纵向进给的影响 机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院1.2.4 刀具种类及选用车刀按用途分：外圆车刀内孔车刀端面车刀切断车刀螺纹车刀按结构分：整体式 焊接式机夹重磨式可转位式等机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院1.2.4 刀具种类及选用车刀可转位车刀刀具寿命高，能使用大切削用量刀杆可重复使用，节约大量材料切削性能稳定，断屑可靠刀片转位方便迅速，生产率高刀片不焊接不刃磨，有利涂层刀片的使用减少了硬质合金及超硬材料的消耗便于刀具的管理机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院1.2.4 刀具种类及选用车刀成形车刀特点：加工质量稳定生产效率高刀具使用寿命长类型：平体成形车刀棱体成形车刀圆体成形车刀机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院1.2.4 刀具种类及选用孔加工刀具麻花钻组成：柄部颈部工作部分切削部分承担切削导向部分引导钻头为提高钻孔的精度和效率 修磨成“群钻”三尖七刃锐当先，月牙弧槽分两边，一侧外刃开屑槽，横刃磨得低窄尖。机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院1.2.4 刀具种类及选用孔加工刀具扩孔钻 用于扩大孔径类型：特点：高速钢整体式硬质合金镶齿套式形与麻花钻相似，但齿数较多（34齿）容屑槽较浅，无横刃，导向性好加工质量好，生产率高机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院1.2.4 刀具种类及选用孔加工刀具锪钻用于加工圆柱形沉头孔、锥形沉头孔和凸台面等类型：高速钢整体结构硬质合金镶齿结构机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院1.2.4 刀具种类及选用孔加工刀具铰刀用于中小孔的半精加工和精加工结构：切削部分校准部分圆柱部分倒锥部分工作部分颈部柄部特点：齿数多（612个），齿槽浅，刚性和导向性好，加工精度高。机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院1.2.4 刀具种类及选用孔加工刀具镗刀用于箱体孔及较大直径孔的粗精加工结构分为：结构简单、制造方便 可加工尺寸不同的孔径 调整费时，精度不易控制可消除镗孔力的影响单刃镗刀双刃镗刀机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院1.2.4 刀具种类及选用孔加工刀具复合孔加工刀具特点：保证各加工面间的相互位置精度生产率高，可减少机床台数制造复杂重磨和调整尺寸较困难同类工艺复合孔加工刀具 不同类工艺复合孔加工刀具按工艺分：两把或以上同类或不同类刀具组合而成机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院1.2.4 刀具种类及选用拉刀利用拉刀相邻齿尺寸变化来切除加工余量可加工各种形状的内外表面精度和生产率高、寿命长制造较复杂，成本高用于成批大量生产圆孔拉刀 花键拉刀键槽拉刀四方拉刀平面拉刀等按用途分为：特点：机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院1.2.4 刀具种类及选用铣刀多刃回转刀具(2)硬质合金面铣刀 加工中、大平面(3)三面刃铣刀 加工沟槽和台阶面(5)立铣刀 加工平面、凹槽、台阶面及成形面(4)锯片铣刀 切窄槽或切断工件(1)圆柱形铣刀 加工平面(6)模具铣刀 加工模具型腔或凸模成形面(7)键槽铣刀 加工圆头封闭键槽(8)角度铣刀 加工带角度的沟槽和斜面(9)成形铣刀 加工成形表面机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院1.2.4 刀具种类及选用螺纹刀具螺纹车刀 螺纹刃形的成形车刀螺纹梳刀 多齿的成形车刀丝锥 加工内螺纹的标准刀具板牙 加工外螺纹的标准刀具加工内、外螺纹表面螺纹铣刀 粗切蜗杆或梯形螺纹螺纹滚压工具 无屑加工螺纹的高效工具机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院1.2.4 刀具种类及选用齿轮刀具成形法 展成法刀具刃形与齿槽形状相同利用齿轮的啮合原理来加工齿轮盘状齿轮铣刀指状齿轮铣刀齿轮拉刀等用于切削齿轮齿形滚刀加工直齿、斜齿圆柱齿轮插齿刀加工直齿轮、内齿轮、多联齿轮、齿条剃齿刀未淬硬的直齿、斜齿圆柱齿轮精加工机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院1.2.5 砂轮特性：磨料粒度结合剂 硬度 组织 硬质磨料中加入结合剂，经压坯、干燥、焙烧而制成机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院表表1.7 1.7 砂轮特性、代号和适用范围砂轮特性、代号和适用范围机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院1.2.5 砂轮即砂粒，是构成砂轮的主要成分分为：磨料氧化物系碳化物系超硬材料棕刚玉白刚玉钢高速钢黑碳化硅绿碳化硅铸铁硬质合金人造金刚石立方氮化硼高硬材料难加工材料机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院1.2.5 砂轮即磨料颗粒的大小分为：粒度磨粒微粉每英寸筛网长度上的筛孔数表示30#46#一般磨削54#100#半精磨、精磨120#240#精密磨、超精磨以颗粒最大尺寸的微米数表示W60W28 精密磨、超精磨W20W0.5 超精磨、镜面磨机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院1.2.5 砂轮起粘结磨粒的作用分为：结合剂 陶瓷结合剂树脂结合剂橡胶结合剂金属结合剂耐酸碱、强度较高、较脆 各种砂轮不耐酸碱、强度高、有弹性 切断砂轮、高速砂轮等不耐酸碱、强度高、弹性好 薄片砂轮、抛光砂轮等金刚石砂轮机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院1.2.5 砂轮磨粒从砂轮表面脱落的难易程度取决于磨粒与粘合剂的粘结强度硬度砂轮硬度高，磨粒不易脱落 硬度低，磨粒易脱落磨未淬硬钢 LN 磨淬硬钢 HK磨硬质合金 HJ 精密磨 KL超软软中软中中硬硬超硬DEFGHJKLMNPQRS TY机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院1.2.5 砂轮磨料、结合剂、气孔三者之间的比例关系磨料所占比例越大，组织越紧密，气孔少 反之，组织疏松，气孔多组织 组织号：014组织号大，磨料所占体积小，砂轮疏松常用：47机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院表表表表1.8 1.8 1.8 1.8 常用砂轮的形状及用途常用砂轮的形状及用途常用砂轮的形状及用途常用砂轮的形状及用途机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院1.2.5 砂轮PSA400100127A60L5B35PSA砂轮形状：双面凹砂轮砂轮特性代号实例：400尺寸外径：400mm100厚度：100mm127内径：127mmA磨料：棕刚玉60粒度：60#L硬度：中软5组织号：5号（中等）B结合剂：树脂（B）35最高线速度：35m/s机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院谢 谢机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院图图1.19 1.19 切削运动与加工表面切削运动与加工表面 机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院图1.20 切削用量和切削层参数机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院表表1.5 1.5 常用高速钢的化学成分、常用高速钢的化学成分、性能和用途性能和用途机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院表表1.6 1.6 常用硬质合金的牌号、性能及使用范围常用硬质合金的牌号、性能及使用范围机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院图1.21 车刀切削部分的构成机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院图1.22 正交平面参考系机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院图1.23 正交平面参考系标注角度机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院几种常见车刀几种常见车刀螺纹车刀直头外圆车刀弯头外圆车刀90外圆车刀宽刃外圆车刀内孔车刀端面车刀切断车刀机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院图图1.30 1.30 车刀结构车刀结构a)整体式 b)焊接式 c)机夹重磨式 d)可转位式机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院图图1.311.31可转位可转位车刀组成车刀组成1.刀片2.刀垫3.卡簧4.杠杆5.弹簧6.螺钉7.刀杆机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院图图1.32 1.32 成形车刀类型成形车刀类型a）平体 b）棱体 c）圆体机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院图图1.33 1.33 麻花钻的组成麻花钻的组成机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院图图1.34 1.34 基本型群钻基本型群钻1、1 外刃 后刀面 2、2月牙槽 3、3 内刃 前刀面 4、4分屑槽机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院图图1.35 1.35 扩孔钻扩孔钻a)高速钢整体式 b)硬质合金镶齿套式机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院图图1.36 1.36 锪钻及加工示意图锪钻及加工示意图a)带导柱平底锪钻 b)锥面锪钻 c)端面锪钻机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院图图 1.37 1.37 铰刀的结构铰刀的结构机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院图图1.38 1.38 铰刀的类型铰刀的类型a）机用铰刀 b）套式铰刀 c）手用铰刀 d）锥度铰刀机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院图图1.39 1.39 单刃镗刀单刃镗刀机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院图图1.401.40微调镗刀微调镗刀1.紧固螺钉2.微调螺母 3.镗刀头 4.刀片 5.镗杆 6.导向键机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院图图1.411.41浮动镗刀浮动镗刀机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院图图1.42 1.42 同类工艺复合孔加工刀具同类工艺复合孔加工刀具a）复合铰刀 b）复合镗刀机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院图图1.43 1.43 不同类工艺复合孔加工刀具不同类工艺复合孔加工刀具a）钻镗 b）钻扩铰机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院图图1.44 1.44 拉削的各种表面拉削的各种表面机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院图图1.45 1.45 圆孔拉刀结构与切削部分的主要几何参数圆孔拉刀结构与切削部分的主要几何参数1.前柄 2.颈部 3.过渡锥 4.前导部 5.切削齿 6.校准齿 7.后导部 8.后柄机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院图图1.46 1.46 常用的几种铣刀常用的几种铣刀a)圆柱形铣刀b)硬质合金面铣刀c)错齿三面刃铣刀d)锯片铣刀e)立铣刀f)模具铣刀g)键槽铣刀h)单角铣刀i)双角铣刀j）成形铣刀机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院图图1.47 1.47 圆板牙圆板牙机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院图图1.48 1.48 常用的几种丝锥常用的几种丝锥a)手用丝锥 b）机用丝锥 c）螺母丝锥 d）锥形丝锥机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院图图1.49 1.49 螺纹铣刀螺纹铣刀机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院图图1.501.50 螺纹滚压工具螺纹滚压工具a）滚丝轮 b）搓丝板机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院图图1.511.51 成形齿轮铣刀成形齿轮铣刀a)盘形铣刀 b)指状铣刀机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院图图1.521.52 齿轮滚刀齿轮滚刀机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院图图1.531.53 硬质合金刮削滚刀硬质合金刮削滚刀机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院涂层滚刀机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院图图1.54 1.54 插齿刀的类型插齿刀的类型a)盘形 b)碗形 c)带锥柄形机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院图图1.55 1.55 硬质合金插齿刀硬质合金插齿刀机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院图图1.561.56 剃齿刀剃齿刀机械制造技术基础机械制造技术基础福建工程学院