Saturday,September16,2023機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)第五章專(zhuān)用刀具設(shè)計(jì)

本章講授內(nèi)容第一節(jié)孔加工復(fù)合刀具設(shè)計(jì)第二節(jié)拉刀設(shè)計(jì)第五章專(zhuān)用刀具設(shè)計(jì)

孔加工復(fù)合刀具

指由兩把單個(gè)孔加工刀具結(jié)合在一個(gè)刀體上形成的專(zhuān)用刀具。一、孔加工復(fù)合刀具的分類(lèi)1．按工藝類(lèi)型分類(lèi)同類(lèi)工藝復(fù)合刀具不同類(lèi)工藝復(fù)合刀具第一節(jié)孔加工復(fù)合刀具3．按組成單個(gè)刀具的數(shù)目分類(lèi)2．按結(jié)構(gòu)形式分類(lèi)整體式復(fù)合刀具兩階復(fù)合刀具裝配式復(fù)合刀具三階復(fù)合刀具第一節(jié)孔加工復(fù)合刀具二、孔加工復(fù)合刀具的應(yīng)用與優(yōu)點(diǎn)孔加工復(fù)合刀具廣泛應(yīng)用于組合機(jī)床及自動(dòng)線(xiàn)上。1.生產(chǎn)效率高能使機(jī)動(dòng)時(shí)間重合，能減少（換刀等）輔助時(shí)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，減少機(jī)床或工位數(shù)量。4.加工范圍廣第一節(jié)孔加工復(fù)合刀具三、孔加工復(fù)合刀具設(shè)計(jì)要點(diǎn)孔復(fù)合刀具各個(gè)刀具的刀刃形狀、幾何參數(shù)、刀齒數(shù)、切削錐部的長(zhǎng)度及配合直徑

等參數(shù)可參照標(biāo)準(zhǔn)刀具來(lái)確定。根據(jù)復(fù)合刀具的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用，應(yīng)考慮的設(shè)計(jì)要點(diǎn)：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(dǎo)向、正確確定刀具工作長(zhǎng)度。第一節(jié)孔加工復(fù)合刀具

（4）兼顧工藝和成本，刀具的切削部分和刀桿部分應(yīng)分別采用不同的材料。

（3）結(jié)構(gòu)復(fù)雜的多階復(fù)合刀具，為獲得較高的刀具使用壽命，應(yīng)選用耐磨性較好的刀具材料。1．合理選擇刀具材料

（1）同時(shí)加工多層壁孔的復(fù)合刀具，需承受較大扭矩，應(yīng)選用強(qiáng)度較高的刀具材料。

（2）若各單個(gè)刀具的直徑和切削時(shí)間相差很大，為使耐用度接近，應(yīng)選用不同的刀具材料。直徑大、切削時(shí)間長(zhǎng)的單個(gè)刀具選用高溫硬度、耐磨性較好的材料。第一節(jié)孔加工復(fù)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(qiáng)度和剛度

復(fù)合刀具所承受的轉(zhuǎn)矩和軸向力都較大。對(duì)于強(qiáng)度和剛度較差的刀具（如加工細(xì)長(zhǎng)孔刀具），應(yīng)采用整體式結(jié)構(gòu)。

（2）保證工件加工精度復(fù)合刀具的位置精度要求較高。如果其中有一個(gè)是精加工刀具，應(yīng)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近，盡量采用鑲焊或裝配結(jié)構(gòu)，以便于按各單個(gè)刀具的工作條件，采用不同的刀具材料。第一節(jié)孔加工復(fù)合刀具

3．可靠的容屑和排屑

復(fù)合刀具同時(shí)參加切削的刀齒較多，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮刀具的容屑和排屑。

（1）加大容屑空間

在刀齒強(qiáng)度允許且不影響加工精度的前提下，適當(dāng)減小刀齒數(shù)或加大容屑槽深度。（2）排屑通暢

①

前、后刀具的排屑槽圓滑連通，以便控制流向，使切屑互不干涉，順利排出。

②

增大刀具排屑槽的螺旋角，寬度較大切削刃開(kāi)分屑槽。第一節(jié)孔加工復(fù)合刀具4.保證良好的導(dǎo)向復(fù)合刀具的軸向尺寸較長(zhǎng)，剛度較差，需要良好的導(dǎo)向，才能保證切削時(shí)的正確位置，提高切削過(guò)程的穩(wěn)定性。（1）固定式導(dǎo)向裝置固定式導(dǎo)向裝置有兩種使用方式：①刀具本身在導(dǎo)向套內(nèi)工作；②以刀桿作為導(dǎo)向部分。第一節(jié)孔加工復(fù)合刀具

如圖示，鏜孔的旋轉(zhuǎn)式導(dǎo)向裝置。因?qū)蜓b置中有軸承，故適用于較高切削速度。

內(nèi)滾式回轉(zhuǎn)鏜套（2）旋轉(zhuǎn)式導(dǎo)向裝置導(dǎo)向裝置的旋轉(zhuǎn)部分可設(shè)計(jì)在鏜桿上（內(nèi)滾式），也可設(shè)計(jì)在夾具鏜模支架上（外滾式）。第一節(jié)孔加工復(fù)合刀具

前一把刀具切入工件一定深度后，后一把刀具才開(kāi)始切入。即，以減少刀具的振動(dòng)，保證加工精度。確定刀具長(zhǎng)度還要考慮5.正確確定刀具工作長(zhǎng)度確定復(fù)合刀具的長(zhǎng)度應(yīng)考慮：刀具的工作行程、刀具備磨量、導(dǎo)向裝置尺寸等因素。

（1）同類(lèi)工藝復(fù)合刀具加工零件多層壁上的同軸孔時(shí)，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(fù)合刀具

（2）不同類(lèi)工藝復(fù)合刀具順序加工同一個(gè)孔時(shí)，應(yīng)避免粗加工、半精加工或精加工刀具同時(shí)切入。

（3）當(dāng)組合機(jī)床主軸箱上還有其它類(lèi)刀具同時(shí)工作時(shí)，應(yīng)統(tǒng)一考慮工作行程，最后確定刀具長(zhǎng)度。如圖示，設(shè)計(jì)一個(gè)鉆—擴(kuò)復(fù)合刀具時(shí)，確定刀具長(zhǎng)度要考慮鉆頭完全切出后，擴(kuò)孔鉆頭再開(kāi)始切削。第一節(jié)孔加工復(fù)合刀具

（1）進(jìn)給量按復(fù)合刀具中最小直徑單個(gè)刀具選擇，同時(shí)應(yīng)考慮直徑最?。ɑ虮吵缘读孔畲螅┑毒叩膹?qiáng)度。6.切削用量的選擇

（2）切削速度按復(fù)合刀具中最大直徑的單個(gè)刀具選擇。

例如：同類(lèi)工藝的多級(jí)階梯復(fù)合刀具

①進(jìn)給量應(yīng)選擇其小直徑允許上限。

②切削速度應(yīng)選擇其大直徑允許上限。

（3）為適應(yīng)組合機(jī)床的特點(diǎn)，合理組合刀具的轉(zhuǎn)速與進(jìn)給量。第一節(jié)孔加工復(fù)合刀具如：鉆-鉸復(fù)合刀具

①切削速度按鉸刀直徑來(lái)選擇，且比一般單個(gè)鉸刀的速度稍高，以適當(dāng)照顧鉆削的要求。

②

進(jìn)給量按鉆頭直徑來(lái)選擇。為什么？第一節(jié)孔加工復(fù)合刀具

（5）整體小直徑復(fù)合刀具的強(qiáng)度一般較低，切削速度應(yīng)選得稍低一些。（4）要考慮各單個(gè)刀具的特點(diǎn)來(lái)選擇切削用量。對(duì)于不同工藝的孔加工復(fù)合刀具：一、拉刀的用途及拉削特點(diǎn)拉削時(shí)，可以是工件固定不動(dòng)，拉刀作直線(xiàn)主運(yùn)動(dòng)。也有采取將工件裝在連續(xù)運(yùn)動(dòng)的鏈?zhǔn)絺魉蛶У碾S行夾具上作直線(xiàn)主運(yùn)動(dòng)。第二節(jié)拉刀設(shè)計(jì)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(guò)拉刀與工件之間的相對(duì)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，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(yīng)用廣泛，如下圖所示。第二節(jié)拉刀設(shè)計(jì)2.拉削特點(diǎn)（2）拉削后工件精度與表面質(zhì)量高

拉削速度較低，每個(gè)刀齒的切削厚度小，拉削平穩(wěn)。（1）生產(chǎn)率高

拉刀同時(shí)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(gè)刀齒實(shí)際切削的時(shí)間短。第二節(jié)拉刀設(shè)計(jì)（4）拉削加工應(yīng)用范圍廣

可加工各種形狀的通孔及沒(méi)有障礙的外表面。

（5）拉削運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)單拉削只有直線(xiàn)主運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)靠相鄰刀齒的齒升量完成。二、拉刀的種類(lèi)和應(yīng)用范圍

內(nèi)拉刀有圓孔拉刀、花鍵拉刀、方孔拉刀和鍵槽拉刀。1.按加工工件表面的不同分為：內(nèi)拉刀和外拉刀

（1）圓孔拉刀

其刀齒做成和被加工的孔形相同。第二節(jié)拉刀設(shè)計(jì)

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(qiáng)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(shí)由導(dǎo)向套的矩形槽定位，以保證鍵槽和孔的相對(duì)位置。第二節(jié)拉刀設(shè)計(jì)

外拉刀

有平面拉刀、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(shè)計(jì)2.按拉刀結(jié)構(gòu)型式分為：整體式和組合式

組合式

主要用于大尺寸和硬質(zhì)合金拉刀。利于節(jié)省貴重刀具材料、更換刀齒及延長(zhǎng)拉刀的使用壽命。第二節(jié)拉刀設(shè)計(jì)

整體式

主要用于中、小型尺寸的高速鋼拉刀。如：發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)線(xiàn)上拉削“柴油機(jī)”缸體外表面所用的硬質(zhì)合金組合式拉刀。

推刀

是從后面推動(dòng)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(zhǎng)徑比L/d≤12~15。

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(shè)計(jì)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(dòng)力。

頸部——頭部與過(guò)渡錐的連接部分。便于夾頭夾住拉刀頭部。第二節(jié)拉刀設(shè)計(jì)

前導(dǎo)部——引導(dǎo)工件，防止拉刀進(jìn)入工件孔后發(fā)生歪斜。

過(guò)渡錐——易于拉刀前導(dǎo)部進(jìn)入工件孔，并對(duì)準(zhǔn)中心。

后導(dǎo)部——用于保證拉刀工作結(jié)束之前，離開(kāi)工件時(shí)拉刀的正確位置，防止工件下垂而損傷已加工表面及拉刀刀齒。第二節(jié)拉刀設(shè)計(jì)

校準(zhǔn)齒——刀齒直徑相同，大小等于工件拉削后孔的直徑。只切除工件彈性恢復(fù)量，起校準(zhǔn)、修光和備用齒作用。

切削齒——擔(dān)負(fù)切削工作。2.拉刀切削部分幾何參數(shù)——前角——后角——主偏角——副偏角第二節(jié)拉刀設(shè)計(jì)

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(guò)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(shè)計(jì)

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