切削加工方式與刀具

切削加工方式與刀具第1頁/共50頁1.車削加工刀具車削是定義相對簡單且最直接的金屬切削方法,也是應用最廣泛的工藝,易于開發(fā)，車削的基本定義是用單點刀具生成回轉面形狀的加工方法，并且在大多數(shù)情況下，刀具是固定的，而工件是旋轉的。車削可完成工件內外表面的圓柱體、端面、圓錐面、球面、橢圓、溝槽和其它特殊型面等不同形式的加工，車削刀具最常用的是可轉位車刀。內圓柱體第2頁/共50頁為優(yōu)化車削過程,國際標準化委員會按照刀具的主偏角將刀具進行分類車刀的頭部形式及用途第3頁/共50頁車刀的頭部形式及用途(續(xù)表)第4頁/共50頁車刀的頭部形式及用途(續(xù)表)第5頁/共50頁2.切斷切槽刀具切斷的目的是盡可能有效且可靠地將工件的兩部分分開，直線切削所能達到的深度等于工件半徑。在切槽工序中，除切削要淺并且不能達到中心外其原理與切斷大致相同切斷、切槽方式可實現(xiàn)工序第6頁/共50頁切削加工方式與刀具應用切斷刀具目前常用的切斷刀的夾緊方式有上壓式、自緊式等第7頁/共50頁3.孔的鉆削加工刀具3.1孔加工特點

孔加工在金屬切削加工應用很廣泛，包括鉆孔、套孔、擴孔、鉸孔和鏜孔等，其中鏜孔與車削加工方式相同。所有這些孔加工工藝的共同點是旋轉主運動和線性進給運動相結合，其加工工藝簡圖和特點見表第8頁/共50頁工藝簡圖特點第9頁/共50頁切削加工方式與刀具應用3.2整體式普通型鉆頭第10頁/共50頁3.3可轉位刀片鉆頭第11頁/共50頁3.4深孔加工刀具，槍鉆是一種有效的外排屑深也加工刀具，由三部分組成：切削部分鉆桿、傳動部。第12頁/共50頁3.5套孔鉆加工大直徑孔時，為了節(jié)省材料的要求，發(fā)展了套料加工。第13頁/共50頁4.孔的精加工刀具對精度和表面質量要求較高的孔加工，需要相應的孔加工工藝和切削加工刀具來完成，常用的切削加工精密孔的方法有：鏜削、擴孔、鉸孔，其中鏜削既適宜于孔的精加工，專門設計的粗鏜刀又可用于以加工效率為目標的粗加工。鏜削及鏜刀鏜削工序主要用于加工已經(jīng)過預加工、鑄造、擠壓以及氣割的孔，以達到孔的小公差和高表面的質量要求，孔徑精度可達IT6~IT7，孔距誤差不超過0.015mm,表面粗糙度Ra可達1.6~0.8um第14頁/共50頁4.1根據(jù)鏜刀的不同，鏜削工序可分為：單刃鏜削、多刃鏜削、階梯鏜削第15頁/共50頁4.2鏜削刀具通常是模塊化刀具，由刀柄、接桿、和以刀卡形式的切削單元、滑塊或精鏜單元組成。精鏜單元帶有半徑可調裝置，可在特定的直徑范圍內對刀具進行徑向調整。第16頁/共50頁鉸刀的結構及參數(shù)4.3鉸刀采用多刃刀具的輕型精加工工序，它可形成高精度的孔，能在高進給下獲得極好的表面粗糙度和精度。預加工孔需要有一定的余量和公差要求。鉸刀結構圖第17頁/共50頁切削加工方式與刀具應用5.銑削加工刀具

銑削是非常普遍的加工方式，通過旋轉的多切削刃刀具（刀具繞自身軸線的轉動為主切削運動），沿著工件在設定的方向進給動，從而完成金屬切削，形成已加工表面。銑刀的第一個刀齒都可以看成為一把車刀，因此銑削過程有很多現(xiàn)象與車削相似，如切屑的變形、切削熱、積屑瘤、以及加工表面硬化等。銑削還有以下特點：①銑削屬斷續(xù)切削，沖擊載荷較大，易發(fā)生振動，刀齒的切削厚度和切削面積在切削過程中是變化的，因而切削力變化較大。②銑削時參加工作的切削刃總長度較長，銑削面積較寬，單位時間內金屬切除率高，生產效率高。5.1銑削加工及特點：第18頁/共50頁5.2銑削方式及影響5.2.1銑削方式在進行銑削工序時，根據(jù)刀刃切削過程的變化特點，銑削方式可分為：順銑、逆銑、對稱銑、非對稱銑，銑削方式的不同會影響切削的起始和完成特點，因此其選擇十分重要。1.工件的進給方向與切削區(qū)域的銑刀旋轉方向相同2.刀片從最大切屑厚度處開始切削，直至零為止。會降低熱量和減弱加工硬化趨勢3.加工時切削力容易將工件推入銑刀，銑削直分力向下,加工平穩(wěn),有利于刀片進行切削4.在機床、夾具和工件剛度等滿足工藝要求時，順銑是首選方式5.2.1.1順銑順銑時切削點的切削速度方向在進給方向上的分量與進給速度方向一致。順銑是為獲得良好的表面質量而經(jīng)常采用的加工方法。它具有較小的后刀面磨損、機床運行平穩(wěn)等優(yōu)點，適用于在較好的切削條件下加工高合金鋼。使用說明：不宜加工表面具有硬化層的工件(如鑄件)，因為這時的刀刃必須從外部通過工件的硬化表層，從而產生較強的磨損。如采用普通機床加工，應設法消除進給機構的間隙。逆銑第19頁/共50頁切削加工方式與刀具應用1。工件的進給方向與切削區(qū)域的銑刀旋轉方向相反2。切屑厚度開始為零，然后隨著切削過程漸增加，這會產生很高的切削力，從而推動銑刀和工件彼此遠離。刀片漸強行推入切削區(qū)域，首先切入硬化層，同時在磨擦力和高溫的作用下產生磨擦和擠壓，產生新的加工硬化表面3。切削力也更容易將工件從工作臺舉起，但在工作臺進給有間隙的情況下選用逆銑更為有利逆銑逆銑時切削點的切削速度方向在進給方向上的分量與進給速度方向相反。鑒于采用這種方式會產生一些副作用，諸如后刀面磨損加快從而降低刀片耐用度，在加工高合金鋼時產生表面硬化，表面質量不理想等，所以的加工中不常使用。使用說明：必須將工件完全夾緊，否則有抬起工作臺的危險。5.2.1.2逆銑第20頁/共50頁5.2.1.2逆銑示例第21頁/共50頁5.2.1.3對稱銑，銑刀位于工件寬度的對稱線上，切入處切屑厚度由小變大，切出處切屑厚度由大變小，刀具受沖擊小，對銑削強度、硬度較高的工件有利5.2.1.4非對稱銑一，刀具切入工件過程中，切削層厚度變化率較對稱小，小了沖擊，提高了刀具壽命，適合于一般合金鋼和碳鋼5.2.1.5非對稱銑二,刀具切入過程中，切削層厚度變化率較大，切入過程有一定沖擊，但可避免刀刃切入冷硬層，適全于不銹鋼、耐熱合金及冷硬材料的加工銑刀盤工件工件工件銑刀盤銑刀盤第22頁/共50頁5.2.2銑刀刀齒的切入和切出銑刀是刀齒的斷續(xù)切削，刀齒進入和退出切削區(qū)的接觸類型對刀齒壽命有極為重要的影響。當銑削寬度已給定時，銑刀直徑與吃刀關系的方案有1.用很大的直徑的銑刀進行順銑（銑刀直徑的大小相對銑削寬度而言）這個方案是最好的2.用直徑比銑削寬度稍大的銑刀進行對稱銑，這是次好的方案3.用大直徑進行對稱銑，是不好的方案4.用大直徑進行逆銑，是最差的方案第23頁/共50頁5.3常用銑刀類型5.3.1端面銑刀5.3.1.1端銑刀主偏角大小對切屑厚度、切削力和刀具壽命有重要影響。在給定的進給量下減小主偏角，則切屑厚度會減??；并且薄屑效應會使切削刃在更大的范圍內與工件接觸。較小的主偏角也可使刀片更為平緩的進入切口，這有助于減小徑向壓力和保護刀片的切削刃。但是，軸向力太大會增加工件上的壓力。常用端銑刀主偏角的特點及應用第24頁/共50頁5.3.1.2常用端銑刀主偏角的特點及應用第25頁/共50頁5.3.1.3常見銑刀主偏角及其對切削力和切屑厚度的影響第26頁/共50頁5.3.1.4平面銑削加工中常出現(xiàn)的問題及解決措施第27頁/共50頁5.3.2立銑刀立銑刀切削形式及吃刀量示意第28頁/共50頁5.3.2.1槽銑槽銑示意圖第29頁/共50頁5.3.2.3側銑側銑示意圖第30頁/共50頁5.3.2.4端銑端銑示意圖第31頁/共50頁5.3.3整體式立銑刀第32頁/共50頁焊刃式硬質合金立銑刀。包括焊接式硬質合金斜齒立銑刀、焊接式硬質合金螺旋齒立銑刀、焊接式硬質合金螺旋玉米齒立銑刀等。5.3.4焊接式硬質合金立銑刀焊接式硬質合金立銑刀第33頁/共50頁5.3.5機夾可轉位立銑刀，機夾可轉位立銑刀。機夾可轉位立銑刀的適宜直徑范圍可達D10~50mm，根據(jù)直徑的不同有1~6個刀齒，廣泛用于銑削平面、溝槽、臺肩等。第34頁/共50頁立銑加工常見問題及解決措施第35頁/共50頁5.4.1三面刃銑刀三面刃銑削主要利用刀具周邊的切削刃進行切削，開放式的容屑槽使排屑更順暢，常用于銑槽和切斷。三面刃銑刀的進給量較大，可達到每齒進給0.4mm，提高了生產效率。第36頁/共50頁插銑法（又稱Z軸銑削法），主要利用刀具端面或末端的切削刃，并通過軸向進給，來執(zhí)行局部銑削作用。插銑是實現(xiàn)高金屬切除率最有效的方法之一，常于難加工材料的曲面加工、切槽加工、型腔加工以及刀具懸伸較大的加工.5.5.1插銑刀第37頁/共50頁切削加工方式與刀具應用仿形銑刀仿形銑削主要是指對凸形、凹腔和曲面的銑削刀片采用自定位雙刃刀片，一個切削刃用于同邊切削，一個切削刃用于中心部位切削，切削過程平穩(wěn)，工作臺進給率可達單刃的二倍。5.6.1仿形銑刀第38頁/共50頁5.7.1車銑復合銑刀車-銑加工，即在工件旋轉的同時，使用一把旋轉著的銑刀進行切削，工件的轉速必須與刀片的推薦進給一致。其優(yōu)點：大金屬切除率加工；具有銑刀良好斷續(xù)切削性；優(yōu)良的斷屑性；通過多刃切削的載荷分配，刀具壽命高，切削效率增加；能進行偏心或異形加工復雜零件的外形輪廓。第39頁/共50頁5.8.1銑削操作要點①檢查功率和機床剛性，確保機床可充分適宜于所需的刀具直徑。②在主軸上以盡可能短的刀具懸伸進行切削。③使用正確的刀具齒距進行切削以避免振動，同時，對于狹窄工件表面或當銑削超過空間時應確保刀片吃刀充足.④確保使用正確進給量,選用推薦的最大進給量,獲得大的切削厚度,高生產率⑤優(yōu)先使用順銑⑥使用正前角槽形的可轉位刀片,可獲得輕快的切削效果和最低功耗.⑦選擇與工件寬度相對應的正確刀具直徑⑧選擇最合適的主偏角.⑨正確定位銑刀.⑩遵守刀片維護建議,并監(jiān)控刀具磨損5.8.銑刀的應用第40頁/共50頁5.8.2銑刀的走刀路線第41頁/共50頁5.8.2.2坡走銑

坡走銑是在工件上加工凹窩，型腔的一種常用有效方法，在X-Y和Z方向進行線性坡走銑的最大坡角由刀具直徑所決定。走刀路線的主要選擇標準是如何最通暢地排出切屑。在連續(xù)切削情況下應該采用順銑。

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對于大直徑孔，螺旋插補是一種加工柔性良好的高效銑削方法，刀具的適宜直徑約為工件孔徑的1/2。確定加工參數(shù)時應參考該刀具允許的最大坡走角，加工時僅用一把刀具便可完成，通常沒有斷屑、排屑或振動等問題。第43頁/共5