第八講 其它常用加工方法與裝備

金屬切削與機(jī)床

MetalCutting&MachineTools第八講其它常用加工方法與裝備主要內(nèi)容拉削、刨削加工工藝與裝備齒輪加工工藝與裝備數(shù)控刀具與工具系統(tǒng)拉削加工工藝特點(diǎn)一、拉床結(jié)構(gòu)簡單；通常只有一個主運(yùn)動，進(jìn)給運(yùn)動由拉刀的齒升量完成。二、加工精度與表面質(zhì)量高；一般拉床采用液壓系統(tǒng)，傳動平穩(wěn)；拉削速度較低，一般為0.04～0.2m/s，不會產(chǎn)生積屑瘤，切削厚度很小,一般精切齒的切削厚度為0.005～0.015mm，因此拉削精度可達(dá)IT7、表面粗糙度值Ra=2.5～0.88μm。

拉削加工工藝特點(diǎn)三、生產(chǎn)率高；由于拉刀是多齒刀具，同時參加工作的刀齒多，切削刀總長度大，一次行程能完成粗、半精及精加工，因此生產(chǎn)率很高。四、拉刀耐用度高，使用壽命長；由于拉削速度較低，拉刀磨損慢，因此拉刀耐用度較高，同時，拉刀刀齒磨鈍后，還可磨幾次。因此，有較長的使用壽命。典型拉刀拉削加工工藝特點(diǎn)a)圓拉刀b)花鍵拉刀典型拉刀拉削加工工藝特點(diǎn)c)方拉刀d)鍵槽拉刀e)外平面拉刀典型拉刀拉削加工工藝特點(diǎn)b)硬質(zhì)合金鑲齒平面拉刀刀齒裝夾a)裝配式內(nèi)齒輪拉刀拉削加工工藝特點(diǎn)拉削加工典型內(nèi)外表面拉刀的結(jié)構(gòu)頭部：頭部拉刀與機(jī)床的聯(lián)接部分，用以夾持拉刀、傳遞動力。頸部：頭都與過渡錐之間的聯(lián)接部分，此處可以打標(biāo)記(拉刀的材料、尺寸規(guī)格等)。拉削加工工藝特點(diǎn)拉削加工工藝特點(diǎn)拉刀的結(jié)構(gòu)過渡部分：頸部與前導(dǎo)部分之間的錐度部分，起對準(zhǔn)中心的作用；使拉刀易于進(jìn)人工件孔。前導(dǎo)部：引導(dǎo)拉刀的切削齒正確地進(jìn)人工件孔，防止刀具進(jìn)入工件孔后發(fā)生歪斜，同時還可以檢查預(yù)加工孔尺寸是否過小，以免拉刀的第一個刀齒負(fù)荷過重而損壞。拉削加工工藝特點(diǎn)拉刀的結(jié)構(gòu)切削部：擔(dān)負(fù)切削工作，切除工件上全部的拉削余量，由粗切齒、過渡齒和精切齒組成。校準(zhǔn)部：用以校正孔徑、修光孔壁，以提高孔的加工精度和表面質(zhì)量，也可以作精切齒的后備齒拉削加工工藝特點(diǎn)拉刀的結(jié)構(gòu)后導(dǎo)部：用于保證拉刀最后的正確位置，防止拉刀在即將離開工件時，因工件下垂而損壞已加工表面和刀齒。尾部：用于支撐拉刀，防止其下垂而影響加工質(zhì)量和損壞刀齒。只有拉刀既長又重才需要。拉削加工工藝特點(diǎn)拉刀工作部分參數(shù)齒升量fz、前角γo、后角αo、刃帶寬度bα1

齒距P、拉削長度L拉削加工工藝特點(diǎn)拉削方式定義：拉削過程中，拉削余量在各個刀齒上切下順序和方式。分層式：

分層拉削是拉刀的刀齒把拉削余量一層一層地依次切去，每個刀齒根據(jù)齒升量的多少切去一層余量。同廓式、漸成式

各刀齒的廓形與加工表面的最終廓形相似，最終廓形由最后一個切削拉削后形成拉削加工工藝特點(diǎn)拉削方式同廓式、漸成式拉削方式加工表面最終廓形是由各刀齒拉削后銜接形成的。拉削加工工藝特點(diǎn)同廓式、漸成式拉削方式分塊式（輪切式）：拉刀取多組刀齒，齒組間有較大齒升量fz，每組由三個齒組成，前兩齒刃交錯分布，最后一圓形齒起修光作用。拉削加工工藝特點(diǎn)拉削方式綜合式：綜合式拉削集中了分層式拉削與輪切式拉削的優(yōu)點(diǎn)，即粗切齒和過渡齒制成輪切式結(jié)構(gòu)，精切齒則采用分層式結(jié)構(gòu)。拉削加工工藝特點(diǎn)拉削加工工藝特點(diǎn)拉刀容屑槽a）直線齒背型b）

曲線齒背型c）加長齒背型拉削加工工藝特點(diǎn)拉刀分屑槽a）弧形槽b）角度槽c）直行槽刨削加工工藝刨削加工適用刨刀對工件做水平相對直線往復(fù)運(yùn)動的切削加工方法。刨削加工特點(diǎn)：機(jī)床與刀具結(jié)構(gòu)簡單，通用性好；生產(chǎn)率低；加工精度可達(dá)IT8-IT7表面粗糙度可控制在Ra6.3-1刨削加工裝備一、牛頭刨床

牛頭刨床由床身5、滑枕4、刀架3、滑板2、工作臺1及底座6等部件組成。牛頭刨床適用于加工單件小批生產(chǎn)的中小件。主參數(shù)：最大刨削長度。刨削加工裝備二、龍門刨床龍門刨床由立柱3和7、床身10、頂梁4、橫梁2、兩個立刀架5和6、工作臺9及兩個橫刀架1和8等部件組成。龍門刨床主要用于中、小批生產(chǎn)及修理車間，加工大平面，特別是長而窄的平面；也可在工作臺上安裝幾個中、小型零件，同時切削。齒輪加工工藝齒輪的種類很多，加工要求又各有不同，因此齒輪刀具的品種極其繁多。通常按加工齒輪的品種和加工原理的方法來分類。按加工齒輪的品種分類1）加工漸開線圓柱齒輪的刀具：滾齒刀，插齒刀2）加工蝸輪的刀具：蝸輪滾刀、飛刀等3）加工錐齒輪的刀具：弧齒錐齒輪銑刀盤等4）加工非漸開線齒形工件的刀具：花鍵滾刀等齒輪加工工藝按加工加工原理分類1）成形齒輪刀具刀具的切削刃廓形與被加工的直齒齒輪端剖面內(nèi)的槽形相同。這類刀具中有盤形齒輪銑刀、指形齒輪銑刀等。①.盤形成形齒輪銑刀。②.指形齒輪銑刀。齒輪加工工藝按加工加工原理分類

2）展成齒輪刀具刀具切削刃的廓形不同于被切齒輪任何剖面的槽形。切齒時除主運(yùn)動外，還需有刀具與齒坯的相對嚙合運(yùn)動，稱展成運(yùn)動。在展成運(yùn)動中若干位包絡(luò)切削形成齒形。a)滾齒刀b)插齒刀c)剃齒刀等齒輪加工工藝按加工加工原理分類3）齒輪刀具選用根據(jù)不同生產(chǎn)要求和條件，選用合適的齒輪刀具，這類刀具中，又以齒輪滾刀最為常用。插齒刀的優(yōu)越性主要在于既可加工外嚙合齒輪，也能加工內(nèi)嚙合齒輪，還能加工有臺階的齒輪如雙聯(lián)齒輪、三聯(lián)齒輪等?？讖叫〉膬?nèi)齒輪或漸開線花鍵孔，用拉刀來拉削是唯一的方法。對于精度要求不高的單件或小批量齒輪，采用盤形齒輪銑刀加工是比較方便和經(jīng)濟(jì)合算的。齒輪加工工藝齒輪滾刀

一、應(yīng)用范圍與滾齒運(yùn)動滾刀可用來加工外嚙合的直齒輪、斜齒輪、標(biāo)準(zhǔn)齒輪和變位齒輪，加工齒輪的范圍很大。模數(shù)m=0.1～40mm一把滾刀可加工模數(shù)相同的人任意齒數(shù)齒輪。齒輪加工工藝齒輪滾刀

二、滾刀工作原理齒輪滾刀按螺旋齒輪嚙合原理加工齒輪。它本身也具有漸開線齒輪的特性。齒輪加工工藝齒輪滾刀

三、典型齒輪滾刀結(jié)構(gòu)整體式滾刀、鑲齒式滾刀

齒輪加工裝備一、Y3150型滾齒機(jī)由床身1、前立柱2、后立柱8、滾刀主軸4、刀架溜板3、刀架5、支架6、工件心軸7及床鞍等部件組成。工作時，滾刀安裝在滾刀主軸上作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；后立柱可以連同工作臺一起作水平方向移動.

機(jī)床主參數(shù)：

最大工件直徑普通滾齒機(jī)齒輪加工工藝齒輪插刀

一、應(yīng)用范圍與插齒運(yùn)動

插齒刀形狀如齒輪，有前角和后角以形成切削刃，用展成原理來插制齒輪。插齒時插齒刀本身有往復(fù)的切削運(yùn)動。同一插齒刀可以加工模數(shù)和齒形角相同而齒數(shù)不同的齒輪?？梢约庸?biāo)準(zhǔn)齒輪，也可加工變位齒輪。齒輪加工工藝齒輪插刀

二、插刀工作原理齒輪滾刀按螺旋齒輪嚙合原理加工齒輪。它本身也具有漸開線齒輪的特性。齒輪滾刀

三、插齒刀類型齒輪加工工藝齒輪加工工藝齒輪滾刀

四、插齒刀的應(yīng)用

插齒刀可以用于加工斜齒外齒輪和斜齒內(nèi)齒輪，這時可使用斜齒插齒刀。工作原理如下圖。齒輪加工工藝齒輪插刀

四、插齒刀的應(yīng)用

插齒刀還可以加工帶錐度的外齒輪和內(nèi)齒輪，如圖a所示；加工端面齒的非漸開線齒輪，如圖b所示。齒輪加工工藝齒輪精整

數(shù)控刀具工具系統(tǒng)——由于數(shù)控設(shè)備特別是加工中心加工內(nèi)容的多樣性，使其配備的刀具和裝夾工具的種類也很多，并且要求刀具更換迅速。因此，刀、輔具的標(biāo)準(zhǔn)化和系列化十分重要。把通用性較強(qiáng)的刀具和配套裝夾工具系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，就成為通常所說的數(shù)控工具系統(tǒng)。目前數(shù)控刀具主要采用機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具：數(shù)控刀具與工具系統(tǒng)數(shù)控刀具選擇——

數(shù)控刀具與工具系統(tǒng)1）銑較大平面時

為了提高生產(chǎn)效率和提高加工表面粗糙度，一般采用刀片鑲嵌式盤形銑刀。數(shù)控刀具工具系統(tǒng)——數(shù)控刀具與工具系統(tǒng)2）曲面類零件加工曲面類零件時，為了保證刀具切削刃與加工輪廓在切削點(diǎn)相切，而避免刀刃與工件輪廓發(fā)生干涉，一般采用球頭銑刀。粗加工用兩刃銑刀，半精加工和精加工用四刃銑刀。數(shù)控刀具工具系統(tǒng)——數(shù)控刀具與工具系統(tǒng)3）銑小平面或臺階面銑小平面或臺階面一般采用通用銑刀，如圖所示。數(shù)控刀具工具系統(tǒng)——數(shù)控刀具與工具系統(tǒng)4）鍵槽銑鍵槽時，為了保證槽的尺寸精度、一般用兩刃鍵槽銑刀，如圖所示。

數(shù)控工具系統(tǒng)——用來連接機(jī)床主軸和刀具之間的輔助系統(tǒng)。針對數(shù)控機(jī)床要求與之配套的刀具必須可快換和高效切削而發(fā)展起來的，是刀具與機(jī)床的接口。數(shù)控工具系統(tǒng)除刀具本身以外，還包括實(shí)現(xiàn)刀具快換所必需的定位、夾持、拉緊、動力傳遞和刀具保護(hù)等部分。數(shù)控刀具與工具系統(tǒng)典型工具系統(tǒng)的種類：車削類工具系統(tǒng)、TSG整體式鏜銑類工具系統(tǒng)、TMG鏜銑類模塊式工具系統(tǒng)。

車削類工具系統(tǒng)——臥式多刀位刀架+方刀體或圓柱刀桿

數(shù)控刀具與工具系統(tǒng)

數(shù)控刀具工具系統(tǒng)——TSG整體式鏜銑類工具系統(tǒng)

工具系統(tǒng)柄部與夾持刀具的工作部分煉成整體。

數(shù)控刀具與工具系統(tǒng)

數(shù)控刀具工具系統(tǒng)——TMG鏜銑類模塊式工具系統(tǒng)

模塊式工具系統(tǒng)的柄部與工作部分分開，制成主柄模塊、中間模塊和工作模塊三大系列化模塊。

數(shù)控刀具與工具系統(tǒng)

工具系統(tǒng)型號表示方法——

數(shù)控刀具與工具系統(tǒng)JT40-XS16-751231.柄部型式及尺寸JT：表示采用國際標(biāo)準(zhǔn)ISO7388號加工中心機(jī)床用錐柄柄部；40號錐柄。2.刀柄用途及主參數(shù)XS：

裝三面刃銑刀刀柄，用途后的數(shù)字表示工具的工作特性，其含義隨工具不同而異3.

工作長度

常用數(shù)控刀具系統(tǒng)——

數(shù)控刀具與工具系統(tǒng)主要由兩部分組成：一是刀具部分，二是接桿(接柄)、工具柄部(刀柄)、夾頭、拉釘?shù)裙ぞ卟糠帧?/p>

常用數(shù)控刀具系統(tǒng)——

數(shù)控刀具與工具系統(tǒng)面銑刀刀具系統(tǒng)鉆夾頭刀具系統(tǒng)

常用數(shù)控刀具系統(tǒng)——

數(shù)控刀具與工具系統(tǒng)ER彈簧夾頭刀柄系統(tǒng)側(cè)壓立銑刀具系統(tǒng)

常用數(shù)控刀具系統(tǒng)——液壓夾頭

數(shù)控刀具與工具系統(tǒng)

常用數(shù)控刀具系統(tǒng)——可調(diào)式刀柄

數(shù)控刀具與工具系統(tǒng)

常用數(shù)控刀具系統(tǒng)——拉釘種類

數(shù)控刀具與工具系統(tǒng)ISO7388及DIN69871

的A型拉釘

ISO7388及DIN69871

的B型拉釘

MASBT的拉釘

拉釘是帶螺紋的零件，常固定在各種工具柄的尾端。機(jī)床主軸內(nèi)的拉緊機(jī)構(gòu)借助它把刀柄拉緊在主軸中。數(shù)控機(jī)床刀柄有不同的標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)床刀柄拉緊機(jī)構(gòu)也不統(tǒng)一，故拉釘有多種型號和規(guī)格重點(diǎn)掌握拉削、刨削加工工藝特點(diǎn)齒輪加工方法工藝與裝備數(shù)控刀具與工具系統(tǒng)國外先進(jìn)的數(shù)控工具系統(tǒng)

Novex工具系統(tǒng)

Novex工具系統(tǒng)是由德國Walter公司開發(fā)的，其接口型式為圓錐定心，錐孔、錐體與所在模塊同軸，軸線上用螺釘拉緊，錐孔端面與錐孔軸線垂直，錐體根部環(huán)形端面與錐體軸線垂直，并可與錐孔端面貼合，如圖(a)所示。Walter公司于1989年又推出徑向鎖緊的Novex-RADIAL結(jié)構(gòu)，如圖(b)所示。ABS工具系統(tǒng)

ABS工具系統(tǒng)是由德國KOMET公司開發(fā)的，如圖(c)所示，其接口型式為兩模塊之間有一段圓柱配合，起定心作用。MC工具系統(tǒng)

MC工具系統(tǒng)是由德國HERTEL公司于1989年開發(fā)的，如圖(d)所示，其接口的定心方式與ABS相同，夾緊方式相仿，把錐面、錐孔接觸改為可轉(zhuǎn)動鋼球與夾緊銷斜面的面接觸。

WidaflexUTS(美國叫KM)工具系統(tǒng)

WidaflexUTS工具系統(tǒng)是由德國KRUPP公司與美國KENNAMETAL公司合作開發(fā)的一種新的工具系統(tǒng)，如圖(e)所示，其接口是用圓錐定心(錐角5°43’)端面壓緊來保證軸向定位精度并加大剛度。Varilock工具系統(tǒng)

Varilock工具系統(tǒng)是由瑞典SANDVIK公司于1980年研制成的軸向拉緊工具系統(tǒng)，如圖(g)所示，它是雙圓柱配合，起導(dǎo)向及定心作用，用中心螺釘拉緊，模塊裝卸顯得不太方便。1988年該公司研制成徑向鎖緊的Varilock工具系統(tǒng)，如圖(h)所示。本章小結(jié)齒輪刀具的種類，按加工齒輪的品種分，可分為：加工漸開線圓柱齒輪的刀具：齒輪銑刀、插齒刀、