《机械制造技术基础（3d版）》李凯岭06机械制造技术基础（3d）第6章其他金属切削机床及其常用刀具.ppt

第6章 其他金属切削机床及其常用刀具,,6.1 拉床与拉刀,,其他金属切削机床及其常用刀具,6.1.1 拉床的功用和类型,拉床(Broaching Machines) 用拉刀进行加工的机床 拉床用途：用于加工通孔、平面及成形表面(适于拉削的一些典型表面形状) 拉削运动：拉刀使被加工表面在一次走刀中成形，所以拉床只有主运动（拉刀应平稳的低速直线运动），没有进给运动 拉刀承受的切削力很大，拉床的主运动通常是由液压驱动（拉刀或固定拉刀的滑座通常由液压缸的活塞杆带动）其他金属切削机床及其常用刀具,拉削过程,其他金属切削机床及其常用刀具,拉削加工典型表面的形状,其他金属切削机床及其常用刀具,拉削特点： 拉削加工切屑薄，切削运动平稳，因而有较高的加工精度（IT6级或更高）和较好的表面粗糙度（Ra0.62m）； 粗精加工可在拉刀通过工件加工表面的一次行程中完成，因此生产率较高，是铣削的3～8倍； 拉刀结构复杂，拉削每一种表面都需要用专门的拉刀，因此仅适用于大批大量生产其他金属切削机床及其常用刀具,6.1.1 拉床的功用和类型,其他金属切削机床及其常用刀具,卧式拉床,其他金属切削机床及其常用刀具,特殊拉床,特殊多工位拉床Special multistation vertical broaching machine fixture 连续拉床Continuous chain broaching machine,其他金属切削机床及其常用刀具,6.1.2 拉刀(Broaches),1. 拉刀的类型及其应用 按受力拉刀、推刀；按加工工件表面的不同内拉刀、外拉刀。

内拉刀用于加工工件内表面，如圆孔拉刀、键槽拉刀及花键拉刀等 外拉刀加工外表面的拉刀，如平面拉刀、成形表面拉刀及齿轮拉刀等 按拉刀构造不同整体式、组合式 整体式主要用于中、小型尺寸的高速钢拉刀； 组合式主要用于大尺寸和硬质合金拉刀，这样不仅可以节省贵重的刀具材料，而且当拉刀刀齿磨损或破损后，能够更换，延长拉刀的使用寿命其他金属切削机床及其常用刀具,内拉刀,a) 键槽拉刀 b) 花键拉刀,其他金属切削机床及其常用刀具,2. 拉刀的结构,（圆孔拉刀）由头部、颈部、过渡锥部、前导部、切削部、校准部、后导部及尾部组成1）拉刀的组成部分：,其他金属切削机床及其常用刀具,头部—拉刀的夹持部分，用于传递拉力； 颈部—头部与过渡锥部之间的连接部分，便于头部穿过拉床挡壁，也是打标记的地方； 过渡锥部—使拉刀前导部易于进人工件孔中，起对准中心的作用； 前导部—起引导作用，防止拉刀进人工件孔后发生歪斜，并可检查拉前孔径是否符合要求；,拉刀的各部分功用如下,其他金属切削机床及其常用刀具,切削部—担负切削工作，切除工件上所有余量，由粗切齿、过渡齿与精切齿三部分组成 校准部—切削很少，只切去工件弹性恢复量，起提高工件加工精度和表面质量的作用，也作为精切齿的后备齿； 后导部—用于保证拉刀工作即将结束而离开工件时的正确位置，防止工件下垂而损坏已加工表面与刀齿； 尾部—只有当拉刀又长又重时才需要，用于支撑拉刀、防止拉刀下垂。

其他金属切削机床及其常用刀具,af—齿升量，即切削部相邻两刀齿（或刀齿组）高度差，它影响拉削力、拉刀长度、生产率和加工表面质量； p—齿距，即两相邻刀齿之间的轴向距离，它影响容屑空间、同时工作齿数及工作平稳性； b1—刃带宽度，用于在制造拉刀时控制刀齿直径，也为了增加拉刀校准齿前刀面的可重磨次数，还可提高拉削过程稳定性 0—拉刀前角，按工件材料选择； 0—拉刀后角，,（2）拉刀切削部分设计参数,其他金属切削机床及其常用刀具,内拉刀后角较小，重磨前刀面后尺寸变小较慢3. 拉削图形与种类,拉削图形—拉刀从工件上把拉削余量切下来的顺序，通常都用图形来表达，即所谓“拉削图形” 拉削图形选择合理与否，直接影响到刀齿负荷的分配、拉刀的长度、拉削力的大小、拉刀的磨损和耐用度、工件表面质量、生产率和制造成本等 拉削图形可分类：分层式、分块式及综合式三大类其他金属切削机床及其常用刀具,2019/9/23,17,(1) 分层式拉削—成形式、渐成式两种,其他金属切削机床及其常用刀具,成形式—每个刀齿的廊形与被加工表面最终要求的形状相同，切削部的刀齿高度向后递增，工件上的拉削余量被一层一层地切去，特点： 采用成形式拉刀，可获得较低的工件表面粗糙度； 为了避免出现环状切屑，便于容屑，成形式拉刀相邻刀齿的切削刃上磨有交错排列的狭窄分屑槽。

为了能容纳切屑，就需要较大的容屑空间，加工切屑很薄，需要足够多的刀齿才能把切削余量切完，因此拉刀就比较长 由于成形式拉刀的每个刀齿形状都与被加工工件最终表面形状相同，因此除圆孔拉刀外，制造都比较困难其他金属切削机床及其常用刀具,渐成式—刀齿的廊形与被加工工件最终表面形状不同，被加工工件表面的形状和尺寸由各刀齿的副切削刃所形成 特点： 拉刀刀齿可制成简单的直线形或弧形对于加工复杂成形表面的工件，拉刀的制造要比成形式简单； 缺点是在工件已加工表面上可能出现副切削刀的交接痕迹，因此加工出的工件表面质量较差渐成式拉削,其他金属切削机床及其常用刀具,（2）分块式,分块式——工件上的每层金属是由一组尺寸基本相同的刀齿切除，每个刀齿仅切去一层金属的一部分 第一齿与第二齿的直径相同，但切削刃位置互相错开，各切除工件上同一层金属中的几段材料，剩下的残留金属，由同一组的第三个刀齿切除这个齿不开分屑槽，考虑加工表面回弹，其直径略小于前两个齿其他金属切削机床及其常用刀具,与分层拉削方式相比较，虽然工件上的每层金属由一组（2—4个）刀齿切除，但由于每个刀齿参加工作的切削刃的长度较小，在保持相同的拉削力的情况下，允许较大的切削厚度（即齿升量）。

因此，在相同的拉削余量下，轮切式拉刀所需的刀齿总数要少很多，拉刀长度可以缩短 但由于切削厚度（即齿升量）大，拉后工件表面质量不如成形式拉刀好其他金属切削机床及其常用刀具,分块式拉削的特点：,（3）综合式,集中了成形式拉刀与轮切式拉刀的优点，即粗切齿制成轮切式结构，精切齿则采用成形式结构； 既缩短了拉刀长度，保持较高的生产率，又获得较好的工件表面质量，我国的圆孔拉刀较多地采取这种结构其他金属切削机床及其常用刀具,图中：粗切齿采取不分组的轮切式拉刀结构，即第一个刀齿切去一层金属的一半左右，第二个刀齿比第一个刀齿高出一个齿升量，除了切去第二层金属的一半左右外，还切去第一个刀齿留下的第一层金属的一半左右，后面的刀齿都以同样顺序交错切削，直到把粗切余量切完为止精切齿则采取成形式结构其他金属切削机床及其常用刀具,6.2 钻床与普通孔加工刀具,钻床是主要用钻头在实体工件上加工孔的机床钻床主要用来加工外形比较复杂、没有对称回转轴线的工件上的孔，如箱体、机架等零件上的孔钻削主要在钻床上进行其他金属切削机床及其常用刀具,6.2.1 钻床的功用和主要类型,钻床(Drilling Machine)主要用钻头在工件上加工孔的机床。

功用钻床可完成钻孔(Drilling)、扩孔(Enlarging hole)、铰孔(Reaming)、攻螺纹(Tapping)、钻埋头孔(Countersinking)、刮平面(Spotfacing)、锪沉头孔(Counterboring)等工作其他金属切削机床及其常用刀具,主运动刀具旋转 进给运动刀具轴向移动 钻床的加工精度不高，仅用于加工一般精度的孔 钻床类型立式钻床、台式钻床、摇臂钻床、深孔钻床等 立式钻床，钻小头孔 进给箱和工作台可沿立柱的导轨调整上下位置，以适应工件高度 钻不同的孔时，需要移动工件，因此，仅适用于中、小零件的单件、小批生产钻床的运动,其他金属切削机床及其常用刀具,台式钻床(Table Mounted Sensitive Drill),其他金属切削机床及其常用刀具,立式钻床(Vertical Sensitive Drill Press),其他金属切削机床及其常用刀具,摇臂钻床(Radial Drill),在大型零件上钻孔时，因工件移动不便，就希望工件不动，而钻床主轴能在空间任意调整其位置，这就产生了摇臂钻床 主轴箱可沿摇臂的导轨横向移动摇臂可沿外立柱上下移动。

外立柱及摇臂还可以绕内立柱2在180范围内任意转动 主轴的位置可在空间任意地调整 摇臂钻床加工灵活，被广泛地应用于一般精度的各种批量的大、中型零件的加工其他金属切削机床及其常用刀具,2019/9/23,30,1.底座 2.内立柱 3.外立柱 4.摇臂 5.主轴箱 6.主轴 7.工作台,摇臂钻床,其他金属切削机床及其常用刀具,6.2.2 麻花钻(Twist Drill),标准高速钢麻花钻组成：工作部分(Body)、颈部(Neck)和柄部(Shank)三部分 工作部分（切削部分和导向部分）担负切削与导向工作，为保证钻头必要的刚性和强度，其钻心直径d0向柄部方向递增 柄部是钻头的夹持部分，用于传递扭矩有带扁尾(Tang)的和直柄的(Straight Shank)两种 1. 麻花钻的结构,其他金属切削机床及其常用刀具,标准高速钢麻花钻,其他金属切削机床及其常用刀具,2019/9/23,33,麻花钻的切削刃两条主切削刃、两条副切削刃和一条横刃 前刀面 两条螺旋槽钻沟 主后刀面 在钻头端面上 副后刀面钻头外缘上两小段窄棱边形成的刃带，钻孔时刃带起着导向作用，为减小与孔壁的摩擦，向柄部方向有减小的倒锥量，从而形成副偏角kr。

横刃(Chisel Edge)在钻心上的切削刃，两条主切削刃通过横刃相连接其他金属切削机床及其常用刀具,2. 麻花钻的结构参数,麻花钻的结构参数是指钻头在制造中控制的尺寸或角度，它们是确定钻头几何形状和直径大小的独立参数，主要包括以下几项1）直径d指在切削部分测量的两刃带间距按标准尺寸系列或螺孔底径尺寸设计2）直径倒锥是指远离切削部分的直径逐渐减小，以减少刃带与孔壁间的摩擦，相当于副偏角钻头倒锥量约为0.03~0.12mm/100mm，直径大的钻头其倒锥量也大其他金属切削机床及其常用刀具,2. 麻花钻的结构参数,（3）钻芯直径d0是指钻芯处与两螺旋槽沟底相切圆的直径它影响钻头的刚性与容屑截面积的大小d13mm的钻头，d0=(0.125~0.15)d为提高钻头刚性，钻芯直径制成向钻柄方向逐渐增大的正锥度，尽可能符合等强度的结构一般钻芯正锥量为1.4~2mm/100mm （4）螺旋角ω钻头刃带棱边螺旋线展开成直线与钻头轴线的夹角它相当于副切削刃的刃倾角其他金属切削机床及其常用刀具,2. 麻花钻的结构参数,主切削刃上任意点x的螺旋角ωx可由下式计算：,式中：rx为x点半径；r为钻头半径；L为螺旋槽导程。

其他金属切削机床及其常用刀具,3. 麻花钻切削部分结构的几何角度,1）钻头正交平面参考系：基面、切削平面与正交平面 切削平面指主切削刃上选定点的切削平面，是包含该点切削速度方向，又切于过渡表面的平面； 基面指主切削刃上选定点的基面，即通过该点并垂直于该点切削速度方向的平面 切削刃上各点因其切削速度方向不同，切削平面位置也不同，同理，基面位置也不同，但基面总是包含钻头轴线的平面1)麻花钻几何角度参考系,其他金属切削机床及其常用刀具,麻花钻的正交平面参考系与测量平面,其他金属切削机床及其常用刀具,3. 麻花钻切削部分结构的几何角度,2）钻头刃磨几何角度测量平面 度量钻头的刃磨几何角度还需几个测量平面，如图6-15（b）所示： 端平面pt－与钻头轴线垂直的投影面； 中剖面pc－过钻头轴线与两切削刃平行的平面； 柱剖面pz－过切削刃上选定点与钻头轴线平行的直线绕钻头轴线旋转形成的圆柱面1)麻花钻几何角度参考系,其他金属切削机床及其常用刀具,(2)钻头的刃磨角度,普通麻花钻刃磨时只需刃磨两个后刀面，控制三个角度1)顶角2(Po。