機床專用刀具設計課件

1、Saturday, September 3, 2022機械制造裝備設計 第 五 章 專用刀具設計 本章講授內(nèi)容第一節(jié) 孔加工復合刀具設計第二節(jié) 拉刀設計 第五章 專用刀具設計 孔加工復合刀具 指由兩把單個孔加工刀具結(jié)合在一個刀體上形成的專用刀具。一、孔加工復合刀具的分類1按工藝類型分類 同類工藝復合刀具不同類工藝復合刀具 第一節(jié) 孔加工復合刀具二、孔加工復合刀具的應用與優(yōu)點 孔加工復合刀具廣泛應用于組合機床及自動線上。1.生產(chǎn)效率高 能使機動時間重合，能減少（換刀等）輔助時間。 2.加工精度高 能保證工件加工表面之間較高的位置精度，能減少工件和夾具的安裝、定位誤差。 3.加工成本低 使工序集中

2、，減少機床或工位數(shù)量。 4.加工范圍廣 第一節(jié) 孔加工復合刀具 三、孔加工復合刀具設計要點 孔復合刀具各個刀具的刀刃形狀、幾何參數(shù)、刀齒數(shù)、切削錐部的長度及配合直徑 等參數(shù)可參照標準刀具來確定。 根據(jù)復合刀具的結(jié)構(gòu)和應用，應考慮的設計要點： 合理選擇刀具材料、正確選擇結(jié)構(gòu)形式、保證可靠的容屑和排屑、保證良好的導向、正確確定刀具工作長度。 第一節(jié) 孔加工復合刀具 （4）兼顧工藝和成本，刀具的切削部分和刀桿部分應分別采用不同的材料。 （3）結(jié)構(gòu)復雜的多階復合刀具，為獲得較高的刀具使用壽命，應選用耐磨性較好的刀具材料。1合理選擇刀具材料 （1）同時加工多層壁孔的復合刀具，需承受較大扭矩，應選用強度較

3、高的刀具材料。 （2）若各單個刀具的直徑和切削時間相差很大，為使耐用度接近，應選用不同的刀具材料。直徑大、切削時間長的單個刀具選用高溫硬度、耐磨性較好的材料。 第一節(jié) 孔加工復合刀具 在加工孔徑允許下，盡量采用裝配式結(jié)構(gòu)。便于刃磨，避免刀齒之間、刀齒與刀桿之間的相互干擾。 （4）保證刃磨方便 2正確選擇結(jié)構(gòu)形式（1）保證刀具足夠強度和剛度 復合刀具所承受的轉(zhuǎn)矩和軸向力都較大。對于強度和剛度較差的刀具（如加工細長孔刀具），應采用整體式結(jié)構(gòu)。 （2）保證工件加工精度 復合刀具的位置精度要求較高。如果其中有一個是精加工刀具，應考慮采用整體式結(jié)構(gòu)，以保證加工質(zhì)量。 （3）保證合理耐用度 為使刀具壽命接

4、近，盡量采用鑲焊或裝配結(jié)構(gòu)，以便于按各單個刀具的工作條件，采用不同的刀具材料。 第一節(jié) 孔加工復合刀具4.保證良好的導向 復合刀具的軸向尺寸較長，剛度較差，需要良好的導向，才能保證切削時的正確位置，提高切削過程的穩(wěn)定性。 （1）固定式導向裝置 固定式導向裝置有兩種使用方式：刀具本身在導向套內(nèi)工作；以刀桿作為導向部分。 第一節(jié) 孔加工復合刀具 前一把刀具切入工件一定深度后，后一把刀具才開始切入。即 ，以減少刀具的振動，保證加工精度。 確定刀具長度還要考慮5.正確確定刀具工作長度 確定復合刀具的長度應考慮：刀具的工作行程、刀具備磨量、導向裝置尺寸等因素。 （1）同類工藝復合刀具加工零件多層壁上的同

5、軸孔時，刀具工作行程由其中較大的壁厚確定。 工作行程 L = l1 + l2 + l3 第一節(jié) 孔加工復合刀具 （1）進給量按復合刀具中最小直徑單個刀具選擇，同時應考慮直徑最小（或背吃刀量最大）刀具的強度。6.切削用量的選擇 （2）切削速度按復合刀具中最大直徑的單個刀具選擇。 例如：同類工藝的多級階梯復合刀具 進給量應選擇其小直徑允許上限。 切削速度應選擇其大直徑允許上限。 （3）為適應組合機床的特點，合理組合刀具的轉(zhuǎn)速與進給量。 第一節(jié) 孔加工復合刀具 如：鉆-鉸復合刀具 切削速度按鉸刀直徑來選擇，且比一般單個鉸刀的速度稍高，以適當照顧鉆削的要求。 進給量按鉆頭直徑來選擇。 為什么？ 第一節(jié)

6、 孔加工復合刀具 （5）整體小直徑復合刀具的強度一般較低，切削速度應選得稍低一些。 （4）要考慮各單個刀具的特點來選擇切削用量。 對于不同工藝的孔加工復合刀具： 一、拉刀的用途及拉削特點 拉削時，可以是工件固定不動，拉刀作直線主運動。也有采取將工件裝在連續(xù)運動的鏈式傳送帶的隨行夾具上作直線主運動。 第 二 節(jié) 拉 刀 設 計 拉刀是一種多齒刀具，從頭部向尾部方向的刀齒齒升量是逐漸增加的。通過拉刀與工件之間的相對直線運動，一層層地從工件上切下多余金屬。工件拉刀拉刀工件夾具1.拉刀的用途 拉削加工方法應用廣泛，如下圖所示。 第 二 節(jié) 拉 刀 設 計2.拉削特點（2）拉削后工件精度與表面質(zhì)量高 拉

7、削速度較低，每個刀齒的切削厚度小，拉削平穩(wěn)。（1）生產(chǎn)率高 拉刀同時切削的刀齒多，一次行程完成可粗-半精-精加工 。 （3）拉刀耐用度高 拉削速度低，切削溫度低，每個刀齒實際切削的時間短。 第 二 節(jié) 拉 刀 設 計（4）拉削加工應用范圍廣 可加工各種形狀的通孔及沒有障礙的外表面。 （5）拉削運動簡單 拉削只有直線主運動，進給運動靠相鄰刀齒的齒升量完成。 注意： 一般鍵槽拉刀的刀體制成與鍵槽等寬，如果鍵槽寬度很小拉刀強度不夠，可加寬刀體。 （2）鍵槽拉刀 用于加工圓孔中的鍵槽。鍵槽拉刀做成扁平體結(jié)構(gòu)，工作時由導向套的矩形槽定位，以保證鍵槽和孔的相對位置。 第 二 節(jié) 拉 刀 設 計 外拉刀 有

8、平面拉刀、成形拉刀及齒輪拉刀等。 平面拉刀成形拉刀齒輪拉刀 第 二 節(jié) 拉 刀 設 計 推刀 是從后面推動完成切削的刀具。為避免推刀在工作中受壓彎曲，一般推刀較短，其長徑比 L/d 1215。 推刀只用于加工余量較小的內(nèi)表面和修整熱處理后（硬度小于HRC45）的變形量。 3.按拉刀的工作狀態(tài)分為：推刀和拉刀 第 二 節(jié) 拉 刀 設 計F0 三、拉刀的結(jié)構(gòu) 1. 拉刀的組成 頭部 拉刀的夾持部分，傳遞動力。 頸部 頭部與過渡錐的連接部分。便于夾頭夾住拉刀頭部。 第 二 節(jié) 拉 刀 設 計 前導部 引導工件，防止拉刀進入工件孔后發(fā)生歪斜。 過渡錐 易于拉刀前導部進入工件孔，并對準中心。 2.拉刀切

9、削部分幾何參數(shù) 前角 后角 主偏角 副偏角 第 二 節(jié) 拉 刀 設 計 ba 刃帶寬度，用于控制刀齒直徑，增加刀齒前刀面的重磨次數(shù)，提高拉刀使用壽命及拉削過程的穩(wěn)定性。 3.拉刀切削部分主要結(jié)構(gòu)參數(shù) fz 齒升量，即切削部的前、后刀齒高度差。 p 齒距，即兩相鄰刀齒之間的軸向距離。 第 二 節(jié) 拉 刀 設 計 h 容屑槽深度，從頂刃到容屑槽底之間的距離。 四、拉削方式和拉削圖形 拉削方式指拉刀從工件上切除余量的順序。 拉削方式 關(guān)聯(lián)刀齒負荷的分配、拉刀長度、拉削力的大小、拉刀的磨損與耐用度、工件加工表面質(zhì)量、生產(chǎn)率和制造成本。 拉削方式分為：分層式、分塊式、綜合式。 第 二 節(jié) 拉 刀 設 計

10、 拉削圖形用于表示拉削方式的圖形。 刀齒的輪廓形狀需要和最終工件的孔形相似，除圓孔拉刀其它孔形拉刀制造困難。 能獲得較高的工件加工表面精度；加工平面和圓孔的拉刀齒形簡單，制造容易。 分屑槽使切屑表面形成一條加強筋，卷屑困難，需加大容屑空間。則每個刀齒切除的切屑很薄，需較多的刀齒來切完余量。故成形式拉刀較長，耗費刀材，拉削生產(chǎn)率較低。 第 二 節(jié) 拉 刀 設 計 成形式拉削的優(yōu)點和缺點 分屑槽與切削刃交界處呈尖角，其散熱條件差，刀齒磨損較快。 （2）漸成式拉削 拉刀刀齒的廓形與工件最終表面形狀完全不同，工件表面的形狀和尺寸由各刀齒的副切削刃形成。 優(yōu)點 拉刀的刀齒只需制成簡單的直線形或圓弧形。對

11、于復雜工件表面的加工，漸成式拉刀的制造比成形式簡單。 缺點 在工件已加工表面上可能出現(xiàn)副切削刃的交接痕跡，使工件的加工表面質(zhì)量稍差。 第 二 節(jié) 拉 刀 設 計如圖所示 2.分塊式拉削方式 分塊式拉削 工件上的每一層金屬由一組尺寸基本相同的刀齒切去，每個刀齒僅切去一層金屬的一部分。 第 二 節(jié) 拉 刀 設 計如圖，三個刀齒為一組的圓孔拉刀刀齒構(gòu)造及拉削圖形。 余下的殘留金屬6 由同一組的刀齒3切除，該刀齒不需要圓弧分屑槽。為避免形成整圈金屬，其直徑應比同組1、2刀齒的直徑小0.02 0.05mm。因此，分塊式拉削也稱為輪切式拉削。 圖中：第1、2 齒的直徑相同，但切削刃位置相互錯開，分別切除工

12、件上同一層金屬的 4、5 部分。 第 二 節(jié) 拉 刀 設 計工件切削層刀齒 分塊式拉削方式的優(yōu)點和缺點 優(yōu)點：切削刃的圓弧長度（即切削寬度）較短，允許的切削厚度較大，故拉刀長度縮短。 缺點：因拉削厚度大，故拉削后的工件表面質(zhì)量稍差。 第 二 節(jié) 拉 刀 設 計 3.組合式拉削方式 組合式拉削 將拉刀的粗切齒采用分塊式（輪切式）結(jié)構(gòu)，精切齒采用成形式結(jié)構(gòu)。 如圖：A 部分為粗切齒；B 部分為過渡齒；C 部分為精切齒；D 部分為校準齒。 第 二 節(jié) 拉 刀 設 計 綜合式拉削的特點：縮短了拉刀的長度，可保持較高的生產(chǎn)率，獲得較好的工件加工精度和表面質(zhì)量。 刀齒1切除第一層金屬的一半左右，刀齒2 比刀齒1高出一個齒升量，既要切除本層金屬的一半左右，還要切除刀齒1留下的一半左右金屬層，刀齒3與刀齒2一樣交錯切削，直至粗切余量切完。 （2）精