Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.为 了尽可能长时间地以良好状态维持轴承本来的性能,须保养、检修、以求防事故于未然,确保运转的可靠性,提高生产性、经济性。保养最好相应机械运转条件的 作业标准,定期进行。内容包括监视运转状态、补充或更换润滑剂、定期拆卸的检查。作为运转中的检修事项,有轴承的旋转音、振动、温度、润滑剂的状态等等。
轴承的清洗:拆卸下轴承检修时,首先记录轴承的外观,确认润滑剂的残存量,取样检查用的润滑剂之后,洗轴承。作为清洗剂,普通使用汽油、煤油。
拆下来的轴承的清洗,分粗清洗和细清洗,分别放在容器中,先放上金属的网垫底,使轴承不直接接触容器的脏物。粗清洗时,如果使轴承带着脏物旋转,会损伤轴承的滚动面,应该加以注意。在粗清洗油中,使用刷子清除去润滑脂、粘着物,大致干净后,转入精洗。
精洗,是将轴承在清洗油中一边旋转,一边仔细的清洗。另外,清洗油也要经常保持清洁。
轴承的检修和判断:为了判断拆卸下来的轴承是否可以使用,要在轴承洗干净后检查。检查滚道面、滚动面、配合面的状态、保持架的磨损情况、轴承游隙的增加及有无关尺寸精度下降的损伤,异常。非分离型小型球轴承,则用一只手将内圈支持水平,旋转外圈确认是否流畅。
圆锥滚子轴承等分离形轴承,可以对滚动体、外圈的滚道面分别检查。
大型轴承因不能用手旋转,注意检查滚动体、滚道面、保持架、挡边面等外观,轴承的重要性愈高愈须慎重检查。
轴承润滑的目的:
滚动轴承的润滑目的是减少轴承内部摩擦及摩损,防止烧粘、其润滑效用如下。
(1)、减少摩擦及摩损。在构成轴承的套圈、滚动体及保持器的相互接触部分,防止金属接触,减少摩擦、磨损。
(2)、延长疲劳寿命。 轴承的滚动疲劳寿命,在旋转中,滚动接触面润滑良好,则延长。相反地,油粘度低,润滑油膜厚度不好,则缩短。
(3)、排出摩擦热、冷却。循环给油法等可以用油排出由摩擦发生的热,或由外部传来的热,冷却。防止轴承过热,防止润滑油自身老化。
(4)、其他。也有防止异物侵入轴承内部,或防止生锈、腐蚀之效果。
润滑方法:
轴承的润滑方法,分为脂润滑和油润滑。为了使轴承很好地发挥机能,首先,要选择适合使用条件、使用目的的润滑方法。若只考虑润滑,油润滑的润滑性占优势。但是,脂润滑有可以简化轴承周围结构的特长,将脂润滑和油润滑的利弊比较。
轴承的安装:
轴承的安装是否正确,影响着精度、寿命、性能。因此,设计及组装部门对于轴承的安装要充分研究。希望要按照作业标准进行安装。作业标准的项目通常如下:
(1)、清洗轴承及轴承关连部件;
(2)、检查关连部件的尺寸及精加工情况;
(3)、安装;
(4)、安装好轴承后的检查;
(5)、供给润滑剂。
希望在即将安装前,方才打开轴承包装。一般润滑脂润滑,不清洗,直接填充润滑脂。润滑油润滑,普通也不必清洗,但是,仪器用或高速用轴承等,要用洁净的油 洗净,除去涂在轴承上的防锈剂。除去了防锈剂的轴承,易生锈,所以不能放置不顾。 再者,已封入润滑脂的轴承,不清洗直接使用。
轴承的安装方法,因轴承结构、配合、条件而异,一般,由于多为轴旋转,所以内圈需要过盈配合。圆柱孔轴承,多用压力机压入,或多用热装方法。锥孔的场合,直接安装在锥度轴上,或用套筒安装。
安装到外壳时,一般游隙配合多,外圈有过盈量,通常用压力机压入,或也有冷却后安装的冷缩配合方法。用干冰作冷却剂,冷缩配合安装的场合,空气中的水分会凝结在轴承的表面。所以,需要适当的防锈措施。

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Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.机 械制造技术从提 高精度与生产率两个方面同时迅速发展起来。在提高生产率方面,提高自动化程度是各国致力发展的方向,近年来,从C N C到C I M S发展迅速,并且在一定范围内得到了应用。从提高精度方面,从精密加工发展到超精密加工,这也是世界各主要发达国家致力发展的方向。其精度从微米到亚微 米,乃至纳米,其应用范围日趋广泛,在高技术领域和军用工业以及民用工业中都有广泛应用。如激光核聚变系统、超大规模集成电路、高密度磁盘、精密雷达、导 弹火控系统、惯导级陀螺、精密机床、精密仪器、录象机磁头、复印机磁鼓、煤气灶转阀等都要采用超精密加工技术。
它与当代一些主要科学技术的发展有密切的关系,是当代科学发展的一个重要环节,超精密加工技术的发展促进了机械、液压、电子、半导体、光学、传感器和测量技术以及材料科学的发展。 1超精密加工技术概述

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切削加工是机械加工应用最广泛的加工方法之一,而高速是它的重要发展方向,其中包括高速软切削、高速硬切削、高速干切削、大进给切削等。高速切削能够大幅度提高生产效率和单位时间内材料切除率,改善加工表面质量降低加工费用。

高速切削的概念与高速切削技术

高速切削是一个相对概念,如何定义,目前尚无共识。而且由于不同的加工方式、不同工件有不同的高速切削范围,因而也很难就高速切削的速度范围给出一个确切的定义。
高 速切削技术是在机床结构及材料、机床设计制造技术、高速主轴系统、快速进给系统、高性能CNC控制系统、高性能刀夹系统、高性能刀具材料及刀具 设计制造技术、高效高精度测量测试技术、高速切削机理、高速切削工艺等诸多相关硬件与软件技术均得到充分发展的基础之上综合而成的。因此,高速切削加工是 一个复杂的系统工程,涉及机床、刀具、工件、加工工艺过程参数及切削机理等诸多方面。

2 高速切削技术国外发展现状

从 德国 Carl. J. Salomon博士提出高速切削概念,并于同年申请了专利以来,高速切削技术的发展经历了高速切削的理论探索阶段、高速切削应用探索阶段、高速切削的初步 应用阶段、高速切削的较成熟阶段等四个阶段,现已在生产中得到推广应用。特别是20世纪80年代以来各工业发达国家相继投入大量人力、财力,研究开发高速 切削技术及相关技术,发展迅速。
国外近几年来高速加工机床发展迅速,美国、法国、德国、日本、瑞士、英国、加拿大、意大利等国家相继 开发了各自的高速切削机床。高速主轴是高速切 削技术最重要的关键技术,通常采用主轴、电动机一体化的电主轴部件,实现无中间环节的直接传动,主轴支承一般使用陶瓷轴承、静压轴承、动压轴承、空气轴承 以及油0气润滑、喷射润滑等技术,也有使用磁力轴承的。进给系统则开始采用直线电动机或小导程大尺寸高质量的滚珠丝杠或大导程多头丝杠,以提供更高的进给 速度和更好的加、减速特性,最大加速度可达2~10g。CNC控制系统则使用多片32位或64位CPU,以满足高速切削加工对系统快速数据处理能力的要 求,并采用前馈和大量超前程序段处理功能,以保证高速加工时的插补精度。采用强力高压、高效的冷却系统以解决极热切屑问题。采用温控循环水(或其它介质) 来冷却主轴电动机、主轴轴承、直线电动机、液压油箱、电气柜,有的甚至冷却主轴箱、横梁、床身等大构件。采取更完备的安全保障措施保证机床操作者及机床周 围现场人员的安全,避免机床、刀具、工件及有关设施的损伤;识别和避免可能引起重大事故的工况;保证产品产量与质量。
研究工件的材料 特性对加工方法的影响,一些难加工材料如镍基合金、钛合金和纤维增强塑料等,在高速条件下变得易于切削。另外,不同材料最佳切削速 度也不同,工件材料还是选择刀具及加工参数的重要依据,一般在高速加工中,宜采用高转速、中小切深、快进给、多行程,但是在高速加工的工艺参数选择方面, 目前国际上没有面向生产实用的数据库可以参考。
高速切削机理的研究主要包括高速切削过程中的切屑成形机理、切削力、切削热变化规律及 刀具磨损机理对加工效率、加工精度和加工表面完整性的影响规 律。目前对铝合金的高速切削机理研究,已取得了较为成熟的结论,并已用于指导铝合金的高速切削生产实践。但对黑色金属及难加工材料的高速切削加工机理研究 尚在探索阶段,其高速切削工艺规范还很不完善,是目前高速切削生产中的难点,也是切削加工领域研究的焦点。另外,高速切削已进入铰孔、攻丝等的应用中,其 机理也都在不断研究之中。就目前而言,对高速切削时的切削力、切削温度、刀具磨损与刀具寿命、加工表面质量与加工精度的变化规律还需要做更加深入的研究和 探讨。

3 高速切削技术国内发展现状

高 速切削在国内的研究及应用起步较晚,但进入20世纪90年代以来已普遍引起关注。目前全国大约有300多万台机床,大部分还是通用机床,数控机 床包括经济型在内大致占10%左右,在航空、航天、汽车、模具、机床和工程机械等行业进口数控机床和加工中心占了较大比例。现在国内 10000~15000r/min的立式加工中心和18000r/min的卧式加工中心已开发成功并生产问世,生产的高速数字化仿形铣床最高转速达到了 40000r/min, 3500~4000r/min的数控车床和车削中心已成批生产,8000r/min的数控车床也已问世。高速机床的高档数控系统和开放式数控系统正在深入 研究中,但目前主要还是依赖进口。目前国内正逐步开始推广应用高速切削技术,主要是应用在航空航天、模具和汽车工业,加工铝合金和铸铁较多,但采用的刀具 以进口为主。
国内刀具材料目前仍以高速钢、硬质合金刀具为主,先进刀具材料(如涂层硬质合金、金属陶瓷、陶瓷刀具、CBN和PCD刀 具等)虽有一定基础,但应 用范围不够广泛。总的来说,切削速度普遍偏低,切削水平和加工效率较低。高速切削基础理论研究起步较晚,80年代以来,国内对陶瓷刀具高速硬切削时的切屑 形成、切削温度、切削力、刀具磨损与破损、刀具寿命和加工表面质量等规律进行了系统研究,并已在生产中得到较多应用。自90年代以来,对高速切削铝合金、 钢、铸铁、高温合金、钛合金等的切削力、切削温度、刀具磨损与破损和刀具寿命进行了一定研究和探讨,但还没有进行全面系统的研究。对切削加工过程的监控技 术研究较多,但投入生产使用的较少。
附表 各种加工方法的高速切削速度范围
加工方式 切削速度(m/min)
车削 700~7000
铣削 300~6000
钻削 200~1100
拉削 30~75
铰削 20~500
磨削 5000~10000

4 高速切削的应用

由 于高速切削机床和刀具技术及相关技术的迅速进步,高速切削技术已应用于航空、航天、汽车、模具、机床等行业中,车、铣、镗、钻、拉、铰、攻丝、 磨削铝合金、钢、铸铁、钛合金、镍基合金、铅、铜及铜合金、纤维增强的合成树脂等几乎所有传统切削能加工的材料,以及传统切削很难加工的材料。刀具材料主 要使用碳素工具钢、超高速钢、硬质合金、涂层刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼、天然金刚石、人工金刚石、聚晶金刚石等。
目前国际上高速切削加工技术主要应用于汽车工业、工件本身或刀具系统刚性不足的加工领域及加工复杂曲面的领域。不同加工方式、不同工件材料有不同的高速切削范围。不同加工方式高速切削线速度的范围见附表,附图所示为几种常见工件材料高速铣削时的速度范围。
高 速切削还在进一步发展中,预计铣削加工铝的切削速度可达到10000m/min,加工铸铁可达到5000m/min,加工普通钢也将达到 2500m/min;钻削加工铝切削转速可达到30000r/min,加工铸铁达到20000r/min,加工普通钢达到10000r/min。

5 高速切削存在的问题及发展展望

高 速切削是切削加工发展的主要方向之一,它除依赖于数控技术、微电子技术、新材料和新颖构件等基础技术的发展外,自身亦存在着一系列亟待攻克的技 术问题,如刀具磨损严重,高速切削刀具切入切出时破损问题,高速切削用刀具材料价格昂贵,铣、镗等回转刀具及主轴需要动平衡,刀具夹持要牢靠安全,主轴系 统昂贵且寿命短,而且所用高速加工机床及其控制系统价格昂贵,使得高速切削的一次性投入较大,这些问题制约着高速切削的进一步推广应用。高速切削发展趋势 和未来研究方向归纳起来主要有:(1)新一代高速大功率机床的开发与研制;(2)高速切削动态特性及稳定性的研究;(3)高速切削机理的深入研究;(4) 新一代抗热振性好、耐磨性好、寿命长的刀具材料的研制及适宜于高速切削的刀具结构的研究;(5)进一步拓宽高速切削工件材料及其高速切削工艺范围;(6) 开发适用于高速切削加工状态的监控技术;(7)建立高速切削数据库,开发适于高速切削加工的编程技术以进一步推广高速切削加工技术;(8)基于高速切削工 艺,开发推广干式(准干式)切削绿色制造技术;(9)基于高速切削,开发推广高能加工技术。

6 结语

发 展先进制造技术,振兴我国制造业,迎接新世纪的挑战乃是建立强大工业国家的根本。高速切削技术是先进的制造技术,有广阔的应用前景。推广应用高 速切削技术不但可以大幅度提高机械加工的效率、质量,降低成本,而且可以带动一系列高新技术产业的发展。加强高速切削技术的基础研究,建立高速切削数据 库、高速切削安全技术标准,提高机床和工具行业的开发创新能力,加快高速切削刀具系统、高速切削机床系统的研究开发与产业化,已是当务之急。
歡迎來到Bewise Inc.的世界,首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力,我們是提供專業刀具製造商,應對客戶高品質的刀具需求,我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求,我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質,這是現有相關技術無法比擬的,我們成功的滿足了各行各業的要求,包括:精密HSS DIN切削刀具協助客戶設計刀具流程DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計超高硬度的切削刀具醫療配件刀具設計汽車業刀具設計電子產業鑽石刀具木工產業鑽石刀具等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計;從微細刀具到大型刀具;從小型生產到大型量產;全自動整合;我們的技術可提供您連續生產的效能,我們整體的服務及卓越的技術,恭迎您親自體驗!!

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Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.切削加工是机械加工应用最广泛的加工方法之一,而高速是它的重要发展方向,其中包括高速软切削、高速硬切削、高速干切削、大进给切削等。高速切削能够大幅度提高生产效率和单位时间内材料切除率,改善加工表面质量降低加工费用。 高速切削的概念与高速切削技术 高速切削是一个相对概念,如何定义,目前尚无共识。而且由于不同的加工方式、不同工件有不同的高速切削范围,因而也很难就高速切削的速度范围给出一个确切的定义。 高 速切削技术是在机床结构及材料、机床设计制造技术、高速 主轴系统、快速进给系统、高性能CNC控制系统、高性能刀夹系统、高性能刀具材料及刀具设计制造技术、高效高精度测量测试技术、高速切削机理、高速切削工 艺等诸多相关硬件与软件技术均得到充分发展的基础之上综合而成的。因此,高速切削加工是一个复杂的系统工程,涉及机床、刀具、工件、加工工艺过程参数及切 削机理等诸多方面。

2 高速切削技术国外发展现状

从 德国 Carl. J. Salomon博士提出高速切削概念,并于同年申请了专利以来,高速切削技术的发展经历了高速切削的理论探索阶段、高速切削应用探索阶段、高速切削的初步 应用阶段、高速切削的较成熟阶段等四个阶段,现已在生产中得到推广应用。特别是20世纪80年代以来各工业发达国家相继投入大量人力、财力,研究开发高速 切削技术及相关技术,发展迅速。 国外近几年来高速加工 机床发展迅速,美国、法国、德 国、日本、瑞士、英国、加拿大、意大利等国家相继开发了各自的高速切削机床。高速主轴是高速切削技术最重要的关键技术,通常采用主轴、电动机一体化的电主 轴部件,实现无中间环节的直接传动,主轴支承一般使用陶瓷轴承、静压轴承、动压轴承、空气轴承以及油0气润滑、喷射润滑等技术,也有使用磁力轴承的。进给 系统则开始采用直线电动机或小导程大尺寸高质量的滚珠丝杠或大导程多头丝杠,以提供更高的进给速度和更好的加、减速特性,最大加速度可达2~10g。 CNC控制系统则使用多片32位或64位CPU,以满足高速切削加工对系统快速数据处理能力的要求,并采用前馈和大量超前程序段处理功能,以保证高速加工 时的插补精度。采用强力高压、高效的冷却系统以解决极热切屑问题。采用温控循环水(或其它介质)来冷却主轴电动机、主轴轴承、直线电动机、液压油箱、电气 柜,有的甚至冷却主轴箱、横梁、床身等大构件。采取更完备的安全保障措施保证机床操作者及机床周围现场人员的安全,避免机床、刀具、工件及有关设施的损 伤;识别和避免可能引起重大事故的工况;保证产品产量与质量。 研 究工件的材料特性对加工方法的影响,一些难加工材料 如镍基合金、钛合金和纤维增强塑料等,在高速条件下变得易于切削。另外,不同材料最佳切削速度也不同,工件材料还是选择刀具及加工参数的重要依据,一般在 高速加工中,宜采用高转速、中小切深、快进给、多行程,但是在高速加工的工艺参数选择方面,目前国际上没有面向生产实用的数据库可以参考。 高 速切削机理的研究主要包括高速切削过程中的切屑成形 机理、切削力、切削热变化规律及刀具磨损机理对加工效率、加工精度和加工表面完整性的影响规律。目前对铝合金的高速切削机理研究,已取得了较为成熟的结 论,并已用于指导铝合金的高速切削生产实践。但对黑色金属及难加工材料的高速切削加工机理研究尚在探索阶段,其高速切削工艺规范还很不完善,是目前高速切 削生产中的难点,也是切削加工领域研究的焦点。另外,高速切削已进入铰孔、攻丝等的应用中,其机理也都在不断研究之中。就目前而言,对高速切削时的切削 力、切削温度、刀具磨损与刀具寿命、加工表面质量与加工精度的变化规律还需要做更加深入的研究和探讨。

3 高速切削技术国内发展现状

高 速切削在国内的研究及应用起步较晚,但进入20世纪90年代以来已普遍 引起关注。目前全国大约有300多万台机床,大部分还是通用机床,数控机床包括经济型在内大致占10%左右,在航空、航天、汽车、模具、机床和工程机械等 行业进口数控机床和加工中心占了较大比例。现在国内10000~15000r/min的立式加工中心和18000r/min的卧式加工中心已开发成功并生 产问世,生产的高速数字化仿形铣床最高转速达到了40000r/min, 3500~4000r/min的数控车床和车削中心已成批生产,8000r/min的数控车床也已问世。高速机床的高档数控系统和开放式数控系统正在深入 研究中,但目前主要还是依赖进口。目前国内正逐步开始推广应用高速切削技术,主要是应用在航空航天、模具和汽车工业,加工铝合金和铸铁较多,但采用的刀具 以进口为主。 国内刀具材料目前仍以高速钢、硬质合金刀 具为主,先进 刀具材料(如涂层硬质合金、金属陶瓷、陶瓷刀具、CBN和PCD刀具等)虽有一定基础,但应用范围不够广泛。总的来说,切削速度普遍偏低,切削水平和加工 效率较低。高速切削基础理论研究起步较晚,80年代以来,国内对陶瓷刀具高速硬切削时的切屑形成、切削温度、切削力、刀具磨损与破损、刀具寿命和加工表面 质量等规律进行了系统研究,并已在生产中得到较多应用。自90年代以来,对高速切削铝合金、钢、铸铁、高温合金、钛合金等的切削力、切削温度、刀具磨损与 破损和刀具寿命进行了一定研究和探讨,但还没有进行全面系统的研究。对切削加工过程的监控技术研究较多,但投入生产使用的较少。
附表 各种加工方法的高速切削速度范围
加工方式 切削速度(m/min)
车削 700~7000
铣削 300~6000
钻削 200~1100
拉削 30~75
铰削 20~500
磨削 5000~10000

4 高速切削的应用

由 于高速切削机床和刀具技术及相关技术的迅速进步,高速切削技术已应用于 航空、航天、汽车、模具、机床等行业中,车、铣、镗、钻、拉、铰、攻丝、磨削铝合金、钢、铸铁、钛合金、镍基合金、铅、铜及铜合金、纤维增强的合成树脂等 几乎所有传统切削能加工的材料,以及传统切削很难加工的材料。刀具材料主要使用碳素工具钢、超高速钢、硬质合金、涂层刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼、天然金 刚石、人工金刚石、聚晶金刚石等。 目前国际上高速切削加工技术主要应用于汽车工业、工件本身或刀具系统刚性不足的加工领域及加工复杂曲面的领域。不同加工方式、不同工件材料有不同的高速切削范围。不同加工方式高速切削线速度的范围见附表,附图所示为几种常见工件材料高速铣削时的速度范围。 高 速切削还在进一步发展中,预计铣削加工铝的切削速度可达 到10000m/min,加工铸铁可达到5000m/min,加工普通钢也将达到 2500m/min;钻削加工铝切削转速可达到30000r/min,加工铸铁达到20000r/min,加工普通钢达到10000r/min。

5 高速切削存在的问题及发展展望

高 速切削是切削加工发展的主要方向之一,它除依赖于数控技术、微电子技 术、新材料和新颖构件等基础技术的发展外,自身亦存在着一系列亟待攻克的技术问题,如刀具磨损严重,高速切削刀具切入切出时破损问题,高速切削用刀具材料 价格昂贵,铣、镗等回转刀具及主轴需要动平衡,刀具夹持要牢靠安全,主轴系统昂贵且寿命短,而且所用高速加工机床及其控制系统价格昂贵,使得高速切削的一 次性投入较大,这些问题制约着高速切削的进一步推广应用。高速切削发展趋势和未来研究方向归纳起来主要有:(1)新一代高速大功率机床的开发与研制; (2)高速切削动态特性及稳定性的研究;(3)高速切削机理的深入研究;(4)新一代抗热振性好、耐磨性好、寿命长的刀具材料的研制及适宜于高速切削的刀 具结构的研究;(5)进一步拓宽高速切削工件材料及其高速切削工艺范围;(6)开发适用于高速切削加工状态的监控技术;(7)建立高速切削数据库,开发适 于高速切削加工的编程技术以进一步推广高速切削加工技术;(8)基于高速切削工艺,开发推广干式(准干式)切削绿色制造技术;(9)基于高速切削,开发推 广高能加工技术。

6 结语

发 展先进制造技术,振兴我国制造业,迎接新世纪的挑战乃是建立强大工业国 家的根本。高速切削技术是先进的制造技术,有广阔的应用前景。推广应用高速切削技术不但可以大幅度提高机械加工的效率、质量,降低成本,而且可以带动一系 列高新技术产业的发展。加强高速切削技术的基础研究,建立高速切削数据库、高速切削安全技术标准,提高机床和工具行业的开发创新能力,加快高速切削刀具系 统、高速切削机床系统的研究开发与产业化,已是当务之急。

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Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.近十多年来,由于刀具、驱动、控制和机床等技术的不断进步,高速加工和高效加工,特别是高速硬铣已在模具制造业中得到了广泛应用和推广,传统的电火花加工在很多场合已被高速硬铣所替代。
通过高速硬铣对一次装夹下的模具坯件进行综合加工,不仅大大提高了模具的加工精度和表面质量,大幅度减少了加工时间,而且简化了生产工艺流程,从而显著缩短了模具的制造周期,降低了模具生产成本。
高速加工中心不断提高的工作性能是模具制造业得以高效和高精度加工模具的重要前提。近年来,在驱动技术的推动下,涌现出结构创新、性能优良的众多不同类型 的高速加工中心。90年代中后期出现的三轴高速加工中心(如瑞士Mikron公司在1996年末推出的HSM700型高速加工中心)现已发展到五轴高速加 工中心。在驱动方式上,已从直线运动(X/Y/Z轴)的伺服电机和滚珠丝杠驱动发展到目前的直线电机驱动,回转运动(A和C轴)采用了直接驱动的转矩电 机,有的公司并通过直线电机和转矩电机使加工中心发展成全采用直接驱动的五轴加工中心。显著提高了加工中心的行程速度、动态性能和定位精度。
高速加工中心的结构特点及优点
用于模具加工的高速加工中心,一个普遍的结构特点是采用龙门式框架结构,以此增强机床刚性,且便于充分利用加工区的空间。机床床身的材料则多数采用了聚合物混凝土,由于这种材料具有较好的阻尼性能和较低的热传导率,故有利于提高模具的加工精度。
目前,根据坐标轴的配置,五轴加工中心基本上可分为两种结构型式。一种是,三个直线轴(X/Y/Z)用于刀具运动和两个附加旋转轴(A和C)用于工件的回 转和摆动的结构型式。这种类型的高速加工中心,如德国 Rder公司的RXP500DS/RXP800DS,德国Alzmetall公司的GS1000/5-T,瑞士Mikro的 HSM400U/HSM600U和称之为超高速加工中心的XSM400U/XSM600U,以及德国Hermle的C30U/C40U/C50U等。另一 种是,五个坐标轴中的一个摆动轴(A)设置在主轴头上的结构型式,通过叉形主轴头实现主轴刀具的摆动,而摆动主轴头也可通过牢固夹紧,使其定位在摆动角度 范围内的任意位置上。
这种类型的机床如德国德马吉公司的DMC75Vlinear/DMC105Vlinear,Mikro的HPM1850U和德国RolfWisser的高 速铣床GAMMA605/1200等。有个别机床有把摆动轴和回转轴均设置在主轴头上,如德国Parat公司的G996V/BSH/5A高速铣削中心和德 国Edel公司的五轴或六轴龙门铣床。
五轴高速加工中心在价格上要比三轴加工中心高很多,据德马吉DMC75V系列的五轴加工中心与三轴加工中心进行价格比较,五轴要比三轴的价格约高50%。 五轴高速加工中心价格虽高,但这种高档机床特别适合用来加工几何形状复杂的模具。五轴加工中心在加工较深、较陡的型腔时,可以通过工件或主轴头的附加回转 及摆动为立铣刀的加工创造最佳的工艺条件,并避免刀具及刀杆与型腔壁发生碰撞,减小刀具加工时的抖动和刀具破损的危险,从而有利于提高模具的表面质量、加 工效率和刀具的耐用度。用户在采购加工中心时,是选用三轴加工中心还是五轴加工中心,应根据模具型腔几何形状的复杂程度和精度等要求来决定。 从高速加工中心不断创新的过程中可以看出,充分利用当今技术领域里的最新成就,特别是利用驱动技术和控制技术的最新成果,是不断提高加工中心高速性能、动 态特性和加工精度的关键。
电主轴
高速电主轴是高速加工中心的核心部件。在模具自由曲面和复杂轮廓的加工中,常常采用2~12mm较小直径的立铣刀,而在加工铜或石墨材料的电火花加工用的 电极时,要求很高的切削速度,因此,电主轴必须具有很高的转速。目前,加工中心的主轴转速大多在18000~42000r/min,瑞士Mikro的高速 加工中心XSM400U/XSM600U其主轴转速已达54000r/min。而对于模具的微细铣削(铣刀直径一般采用0.1~2mm),则需要更高的转 速。如德国KUGler公司的五轴高精度铣床,其最高主轴转速达160000r/min(采用空气轴承),这样的高转速,当采用0.3mm直径的铣刀加工 钢模时,就可达到150m/min的切削速度。目前,德国Fraunhofer生产技术研究所正在开发转速为300000r/min的空气轴承支撑的主 轴。
加工模具时,总是采用很高的转速,而高转速产生的发热,以及切削时可能产生的振动是影响模具加工精度的重要因素。为保证高速电主轴工作的稳定性,在主轴上 装有用来测量温度、位移和振动的传感器,以便对电机、轴承和主轴的温升、轴向位移和振动进行监控。由此为高速加工中心的数控系统提供修正数据,以修改主轴 转速和进给速度,对加工参数进行优化。当主轴产生轴向位移,则可通过零点修正或轨迹修正来进行补偿。
直线电机
目前,模具加工用的高速加工中心或铣床上多数还是采用伺服电机和滚珠丝杠来驱动直线坐标轴,但部分加工中心已采用直线电机,例如德国Rders公司的 RXP500DS/RXP800DS型高速铣床和德吉马公司的DMC75Vlinear型高速加工中心(其轴加速度达2g和快速行程速度达 90m/min)。由于这种直线驱动免去了将回转运动转换为直线运动的传动元件,从而可显著提高轴的动态性能、移动速度和加工精度。
采用直线电机驱动的机床可显著提高生产率。例如在加工电火花加工用的电极时,加工时间要比采用传统高速铣床减少50%。
直线电机可以显著提高高速机床的动态性能。由于模具大多数是三维曲面,刀具在加工曲面时,刀具轴要不断进行制动和加速。只有通过较高的轴加速度才能在很高 的轨迹速度情况下,在较短的轨迹路径上确保以恒定的每齿进给量跟踪给定的轮廓。如果曲面轮廓的曲率半径愈小,进给速度愈高,那么要求的轴加速度愈高。因 此,机床的轴加速度在很大程度上影响到模具的加工精度和刀具的耐用度。
转矩电机
在高速加工中心上,回转工作台的摆动以及叉形主轴头的摆动和回转等运动,已广泛采用转矩电机来实现。转矩电机是一种同步电机,其转子直接固定在所要驱动的 部件上,所以没有机械传动元件,它像直线电机一样是直接驱动装置。转矩电机所能达到的角加速度要比传统的蜗轮蜗杆传动高6倍,在摆动叉形主轴头时加速度可 达到3g。由于转矩电机可达到极高的静态和动态负载刚性,从而提高了回转轴和摆动轴的定位精度和重复精度。 目前,已有部分厂家的高速加工中心,已采用直线电机和转矩电机来分别驱动直线轴(X/Y/Z)和回转摆动轴(C和A)。如R?er的 RXP500DS/RXP800DS,德马吉的DMC75Vlinear和Edel的CyPort五轴龙门铣床。
应该提及的是,直接驱动的直线轴与直接驱动的回转轴相组合,使机床所有的运动轴具有较高的动态性能和调节特性,从而为高速度、高精度和高表面质量加工模具自由曲面提供了最佳条件。
控制系统
CNC控制系统是高速加工中心的重要组成部分,它在很大程度上决定着机床加工的速度、精度和表面质量。因此,对于加工模具自由曲面的高速机床,数控系统的性能具有特别重要的意义。
加工高精度自由曲面时,由微段直线和圆弧构成的刀具轨迹造成庞大的零件程序,这些数据流需要由机床控制系统来储存和处理,因此,程序段处理时间的长短是决 定CNC控制系统工作效率的重要指标。目前,高档 CNC控制系统的程序段处理时间一般可达0.5ms(如海德汉的iTNC530数控系统),而个别数控系统的程序段处理时间已缩短到0.2~0.4ms。
应用于模具高速加工的现代CNC数控系统,除了具有为确保高速进给速度所必要的很短程序处理时间外,还应具有Nurbs和样条插补功能,并能以纳米的分辨率进行工作,以便在高速加工的情况下获得高的加工精度和表面质量。
目前,高档的数控系统也都能与不同厂家的 CAD/CAM系统进行连接,数据从CAD/CAM系统经以太网以很高的速度传送到控制系统上。CAD/CAM集成到控制系统上,在很大程度上能使模具复 杂轮廓的加工获得良好的效果,并对缩短调整时间和编程时间做出十分重要的贡献。
在上述所引述的五轴高速机床上,除R?er公司是采用自己开发的数控系统外,其它主要是采用了西门子的840D和海德汉公司的iTNC530数控系统。
近十年来,驱动技术和控制系统的长足进步,推动了加工中心结构的不断创新和性能的不断提高。电主轴、直线电机、转矩电机和快速数控系统的应用对提高加工中 心的高速、高动态和高加工精度起了决定性的作用。而在模具加工机床的多种结构创新中,转矩电机起到了特别重要的作用。它不仅应用于回转工作台的回转和摆动 驱动,而且还应用于叉形主轴头的摆动或主轴头的摆动和回转驱动,由此构成各种不同类型的五轴加工中心。而回转和摆动主轴头的应用,又为发展加工大型模具的 五轴龙门式高速精密铣床提供了技术支持。
今后,进一步提高主轴转速、动态性能和行程速度仍是高速加工中心的发展重点,这不仅仍要依赖于驱动技术和数控技术的进一步发展,还要有赖于机床构件轻量化 的发展和并联机床的开发。可以预料,在今后5年中,高速加工中心或高速铣床的轴加速度有望达到3~4g,坐标轴的快速行程速度达到 100~140m/min。
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Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.1金刚石刀具的研磨方法
单晶金刚石刀具的制造工序一般包括选料、定向、锯割、开坯、装卡、粗磨、精磨和检验。将选定的金刚石原石经定向后沿最大平面锯割开,可得到两把刀具的坯 料,这样既能提高金刚石材料的利用率,又可减少总研磨量。通过开坯可使刀具形状达到装卡(镶嵌或钎焊)要求。开坯和粗、精磨加工均采用研磨的方法。
金刚石的研磨加工在铸铁研磨盘上进行。研磨盘的直径约为300mm,由材料组织中孔隙的形状、大小和比例均经过优化的研磨金刚石专用高磷铸铁制成。研磨盘 的表面镶嵌有金刚石研磨粉,其颗粒尺寸可从小于1µm直到40µm。粗颗粒的金刚石粉具有较高的研磨速率,但研磨质量较差,因此粗磨时一般采用粗粉,而精 磨时则采用尺寸小于1µm的细粉。研磨前,首先将金刚石粉与橄榄油或其它类似物质混合成研磨膏,然后涂敷在研磨盘表面,放置一段时间使研磨膏充分渗入研磨 盘的铸铁孔隙中,再用一较大的金刚石在研磨盘表面进行来回预研磨,以进一步强化金刚石粉在铸铁孔隙中的镶嵌作用。研磨时,一般将被研磨的金刚石包埋在锡斗 中,只露出需研磨的面。研磨时的研磨盘转速约为2500r/min,研磨压力约为 1kg/mm2。
金刚石的研磨与其它刀具材料的加工有很大区别,其研磨机理至今尚未得到令人信服的阐释,影响研磨质量的因素也是多方面的。下面就金刚石刀具研磨的一些工艺问题进行讨论。
2磨削量的影响因素
通过实验发现,磨削量与研磨条件的关系为V=kv式中V??研磨体积k??磨削率v??磨削速度p??研磨压力此外,金刚石的磨向、磨料的粒度、磨粒在铸铁孔隙中的镶嵌状况等因素也会改变磨削率的大小,从而影响磨削量。
3研磨质量的影响因素
金刚石硬度高、脆性大,研磨时虽然刀具表面粗糙度较易保证,但刀刃容易出现崩口,刀刃锯齿度不易降低。超精密加工要求刀具刃口在500倍显微镜下观察无崩口,因此需要从各方面优化研磨过程,以获得平直完美的刀刃
研磨粉粒度和研磨盘表面状态对研磨质量的影响
可以看出,由于粗粉对刀刃的冲击性较大,研磨后刀刃锯齿度也较大,基本上难以研磨出无崩口的刀刃;而采用细粉时,经过几分钟的研磨后刀刃即变得平直,锯齿度趋向于零。
新制造的研磨盘因加工精度的限制,其盘面不平度较大,对于研磨的稳定性有一定影响。此外,刚涂敷在盘面上的磨粒本身的等高性也较差。经过一段时间的研磨 后,盘面上的高点被研平,磨粒中的较大颗粒也被打碎或铲离盘面,从而使磨粒的等高性得到改善,刀刃锯齿度稳定减小。所以对于金刚石刀具的开刃或精磨等关键 工序,必须在稳定的研磨盘盘面上进行。
由于研磨过程中磨粒会被不断打碎或损失,若不及时加以补充,将导致因盘面磨粒密度不够而使金刚石直接与铸铁接触,不但会影响刀具研磨质量,还会因金刚石的 挤刮作用破坏或堵塞盘面上的孔隙,从而降低研磨盘的使用寿命。因此,在研磨过程中需要经常向盘面添加新的研磨膏。
此外,在涂粉之前对研磨盘盘面的预处理也至关重要,一般需用油石或较粗的SiC研磨粉对盘面进行推磨,以去除车削沟纹,提高盘面的平整性。通过用各种油石 和SiC粉研磨盘面的比较试验,发现用TL280ZY1油石推磨盘面1小时后再涂以W1细金刚石粉,可获得最理想的研磨盘面,此时盘面达到稳定的时间最 短,研磨后的刀刃锯齿度最小。而采用游离的SiC研磨粉则容易堵塞盘面上的孔隙,使金刚石粉难以大量而牢固地镶嵌于研磨盘上。
刃磨角对研磨质量的影响
刃磨角q是研磨的线速度方向与刀刃的夹角。当q>0°时,研磨方向从刀体指向刀刃,称为顺磨;当q<0°时,研磨方向从刀刃指向刀体,称为逆 磨。图2所示为刀刃锯齿度与刃磨角的关系。由于金刚石的抗拉强度极高,顺磨时,刀刃承受拉应力,因此磨后锯齿度较小;逆磨时,刀刃承受压应力,因此磨后锯 齿度较大。从图2可看出,当q大于且接近于0°时刀刃可获得最小的锯齿度,此时刃口处的应力方向与刀刃基本平行,而刀刃在此方向上有最高的抗拉应力强度。 平行于刀刃研磨的另一个好处是刀面的磨痕也与刀刃平行,在切削加工中不会复映到已加工表面,有助于提高切削加工质量。
盘面端跳和机床振动对研磨质量的影响
研磨盘面的端跳和机床的振动会引起研磨时盘面对刀刃的冲击,从而破坏刀刃的平直性,其中尤以盘面端跳的影响更为直接,这是因为由端跳引起的冲击方向垂直于 盘面。图3和图4分别为刀刃锯齿度与盘面端跳和机床振动的关系。从图中可见,盘面端跳和机床振动对刀刃锯齿度的影响都分别存在一个临界值,当小于临界值 时,刀刃锯齿度趋向于零;而当大于临界值时,刀刃锯齿度急剧上升。
为了减小盘面端跳,在用油石研磨盘面时,应同时检测盘面的端跳情况,并尽可能通过研磨消除端跳。然后还需进行研磨盘的在线动平衡,以减小运转时因机构不平衡而产生的振动。
端跳和振动还与研磨机的精度及减振性能有关。传统的木制顶尖研磨机因顶尖与转轴之间需要垫以纤维衬垫,同时由于木材刚性的限制,会导致研磨盘在高速旋转时 产生0.05~0.1mm的动态跳动;此外,木材和纤维物质的耐热性差,在高速滑动条件下很容易磨损而使转轴与顶尖之间产生间隙,因此需要经常调整间隙、 更换衬垫或木制顶尖。由于使用此类设备时不稳定因素较多,只有在设备状态最佳的某些不长的时间段内才能研磨出基本合格的天然金刚石刀具,即使是技术熟练的 操作人员,也只能达到30%~50%的加工合格率。
静压空气轴承的精度高于0.5µm,旋转平稳,且承托主轴的高压空气具有较强的吸振能力。所以采用静压空气轴承的研磨机即使研磨刀刃楔角只有45°的金刚石刀具,也能获得完美无缺的刀刃。对于一般的民用金刚石刀具,基本上可以达到100%的加工合格率。
偏向角对研磨质量的影响
偏向角w是在金刚石的被研磨面上实际研磨方向与最好磨方向之间的夹角。对于 (110)面,当在最好磨方向(w=0°)研磨时,金刚石表面非常光洁,且表面有较大起伏,这是因为在最好磨方向上,研磨盘面的不平度在金刚石表面得到了 充分复映;当w=45°时,金刚石表面仍然相当光洁,但起伏程度变小,并出现细小沟痕;当w=60°时,金刚石表面产生密集的深沟,研磨速率变得很低;在 最难磨方向,金刚石表面充满一个个凹坑,研磨速率基本为零。w<45°的区域均可认为是好磨方向,可以获得光洁的表面。对于(100)面,其好磨区 域为w<15°。在好磨区域内锯齿度趋向于零,当w>45°后,刀刃上迅速出现较大崩口。对于(100)面同样可得到类似结果。 偏向角对表面质量的影响规律还可用于判断金刚石的最好磨方向,因为在最好磨方向研磨时,金刚石表面光亮且有较大起伏。
综上所述,金刚石刀具的研磨质量对各种加工条件都相当敏感,特别在研磨小刀刃楔角的金刚石刀具(如眼科手术刀、光纤切割刀和生物切片刀等)时尤其如此。因 此,在研磨时必须仔细处理研磨盘表面,使用极细的金刚石研磨粉,找到最好磨方向,并采用精度高、运转平稳且振动小的研磨机床(如空气静压轴承研磨机),在 保证各种加工条件处于较理想状态时,即可研磨出无崩口、刀刃锯齿度小的高质量金刚石刀具。
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Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.
Imme R 100,Jerman, 1948/1949

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Sebuah motor 125 cc, Produsen Italia Cagiva Planet.

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Gottlieb Daimler
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Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.Motocikl ili Motorkotač je putničko vozilo s dva kotača jedan iza drugoga koje se pokreće motorom. Namijenjen je prijevozu jedne (ili dviju) osobe. Vozač na njemu sjedi (jaše) obuhvaćajući šasiju nogama.

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Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet. אופנוע כביש בעל מנוע בנפח 600 סמ"ק מתוצרת הונדה

אופנוע כביש בעל מנוע בנפח 600 סמ"ק מתוצרת הונדה

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Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet. Unha motocicleta de 125 cc Cagiva Planet, de orixe italiano.

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Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.车 刀
车刀是用于普通车床、转塔车床、自动车床和数控车床的刀具,它是生产中加工回转面工件时应用最为广泛的一种刀具。车刀在形式上,通常根据加工表面特征可分 为外圆车刀、端面车刀、螺纹车刀、切断刀、内孔切槽刀等。也可以从结构上分为整体式、焊接式、机夹式和可转位车刀。
本节主要介绍焊接式、机夹式和可转位三类车刀的结构特点与设计要点。
一、焊接式车刀
焊接式车刀是将具有一定形状的硬质合金刀片,用紫铜或其它焊料钎焊在普通(常为45钢)刀杆上而成。焊接车刀由于结构紧凑、制造方便,目前在我国仍广泛使用。
焊接式车刀的设计包括选择车刀类型、刀片材料与型号、刀杆材料、确定刀杆外形尺寸、选择合理几何参数、确定刀槽参数、绘制工作图、选择焊料、制定技术条件等。下面就其中主要项目作必要介绍。
1.硬质合金刀片型号及选用
硬质合金各种型号刀片的主要用途为:A型用于90°外圆车刀、端面车刀等;B型用于直头外圆车刀、端面车刀、镗孔刀等;C型用于直头、弯头外圆镗孔、宽刃刀等;D型用于切断、切槽刀等;E型用于螺纹车刀。
2.刀杆外形及尺寸的确定
普通车刀外形尺寸主要有长、宽、高尺寸,刀杆断面形状为矩形或方形,一般选矩形,刀杆高度H按机床中心选。当高度尺寸受限制时,可加宽为方形,以提高其刚性。
刀杆外形分为直头和弯头两类。直头简单便于制造,弯头通用性好,既能车端面又能车外圆。
对于镗孔刀杆,其工作部分断面一般为圆形,直径与长度应按加工孔径与深度尺寸来选择。
3.刀槽的形式及参数确定
为使刀片焊接牢固,刃磨量小,故要在刀杆上加工出槽形,常见刀槽形式有以下几种。
(1)开口槽 形状简单,加工容易,但焊接面积小,适用于C型刀片。
(2)半封闭槽 制造较困难,但焊接刀片牢固,适用于A、B型刀片。
(3)封闭槽 夹持刀片牢固,焊接可靠,用于螺纹刀具,适用于E型刀片。
(4)切口槽 用于底面积较小的切断刀、切槽刀,从而增大焊接面积提高结合强度,适用于D型刀片。
二、机夹式车刀
为了避免焊接车刀因焊接使硬质合金刀片产生裂纹、降低刀具耐用度,使用时出现脱焊和刀杆只能使用一次等缺点。机夹车刀采用将刀片用机械夹持的方法固定在刀杆上,刀片用钝后可更换新刃磨好的刀片。
下面仅对常用的几种作一简单介绍。
1、上压式
这种形式是采用螺钉和压板从上面压紧刀片,通过调整螺钉来调节刀片位置的一种机夹车刀。其特点是结构简单,夹固牢靠,使用方便,刀片平装,用钝后重磨后面。上压式是加工中应用最多的一种。
2.侧压式
这种形式一般多利用刀片本身的斜面,由楔块和螺钉从刀片侧面来夹紧刀片。其特点是刀片竖装,对刀槽制造精度的要求可适当降低,刀片用钝后重磨前面。
3.切削力夹固式
这种形式通常是指切削力自锁车刀,它是利用车刀车削过程中的切削力,将刀片夹紧在1:30的斜槽中。其特点是结构简单,使用方便,但要求刀槽与刀片紧密配合,切削时无冲击振动。
三、可转位车刀
可 转位车刀是将可转位的硬质合金刀片用机械方法夹持在刀杆上形成的。刀片具有供切削时选用的几何参数(不需磨)和三个以上供转位用的切削刃。当一个切削刃磨 损后,松开夹紧机构,将刀片转位到另一切削刃后再夹紧,即可进行切削,当所有切削刃磨损后,则可取下再代之以新的同类刀片。
可转位车刀是一种先进刀具,由于其不需重磨、可转位和更换刀片等优点,从而可降低刀具的刃磨费用和提高切削效率。
几种典型的夹紧结构:
(1)偏心式 它是利用螺钉上端部的一个偏心销,将刀片夹紧在刀杆上。该结构靠偏心夹紧,靠螺钉自锁,结构简单,操作方便,但不能双边定位。由于偏心量过小,容易使刀片松动,故偏心式夹紧机构一般适用于连续平稳切削的场合。
(2)杠杆式 应用杠杆原理对刀片进行夹紧。当旋动螺钉时,通过杠杆产生的夹紧力将刀片定位夹紧在刀槽侧面上;旋出螺钉时刀片松开。该结构特点是:定位精度高,夹固牢靠,受力合理,使用方便,但工艺性较差,适合于专业工具厂大批量的生产。
(3)楔块式 该结构是把刀片通过内孔定位在刀杆刀片槽的销轴上,由压紧螺钉下压带有斜面的楔块,使其一面紧靠在刀杆凸台上,另一面将刀片推往刀片中间孔的圆柱销上,将刀片压紧。该结构简单易操作,但定位精度较低,且夹紧力与切削力相反。
第二次课
§6-2 麻 花 钻
麻花钻作为一种重要的孔加工刀具,它既可在实心材料上钻孔,也可在原有孔的基础上扩孔。它可用来加工钢材、铸铁,也可以加工铝、铜及其合金,甚至还可加工有机材料和木材等非金属材料。因此,从18世纪至今,麻花钻一直得以广泛应用。
一、钻削运动
钻削是一种常用的切削加工方法,在孔加工中占有相当大的比重,它是一种使用钻头在实体材料上加工出孔(一般加工精度为ITll~ITl2,表面粗糙度值为Ra100~50μm),或作为攻丝、扩孔、铰孔和镗孔前的预加工。
钻削运动由主运动νc。(钻头或工件的旋转运动)和进给运动νf (钻头的轴向运动)所组成,其合成运动为νe,如下图所示。
二、麻花钻的组成
如下图为麻花钻外形图。由图可知,麻花钻由柄部、颈部和工作部分三部分组成。
1.柄部
钻头的装夹部分,用来传递力和力偶矩。当钻头直径小于13mm时通常采用直柄(即圆柱柄),大于12mm时则采用圆锥柄。工作时扁尾部分位于机床主轴孔的扁槽内,防止在机床主轴中转动,而且顶端还作为卸取的敲击部分。
2.颈部
柄部和工作部分的连接处,并作为磨削外径时砂轮退刀和打标记的地方,也是柄部与工作部分不同材料的焊接部位。
3.工作部分
由导向部分和切削部分组成。
(1)导向部分 钻头的导向部分由两条螺旋槽所形成的两螺旋形刃瓣组成,两刃瓣由钻芯连接。为减小两螺旋形刃瓣与已加工表面的摩擦,在两刃瓣上制出了两条螺旋棱边(称为刃 带),用以引导钻头并形成副切削刃;螺旋槽用以排屑和导入切削液,从而形成前面;导向部分的直径向柄部方向逐渐减小,形成倒锥,其倒锥量为(O. 05~O.12)/lOOmm,类似于副偏角,以减小刃带与工件孔壁间的摩擦;钻芯直径(即与两槽底相切圆的直径)影响钻头的刚性和螺旋槽截面积。对标准 麻花钻而言,为提高钻头的刚性,钻芯直径制成向钻柄方向增大的正锥,其正锥量一般为(1.4~2)/100mm。此外,导向部分也是切削部分的备磨部分。
(2)切削部分 钻头的切削部分由两个螺旋形前面、两个由刃磨得到的后面、两条刃带(副后面)、两条主切削刃、两条副切削刃(前面与刃带的交线)和一条横刃组成。
三、麻花钻的几何角度
尽 管麻花钻的结构较车刀复杂,但从切削刃来看,麻花钻只是有两条对称的主切削刃、两条对称的副切削刃和一条横刃。因此,讨论麻花钻的几何角度,同样可按确定 车刀几何角度的方法,即以切削刃为单元确定选定点,根据该点处假定的主运动方向和进给运动方向建立坐标平面,给定测量平面,从而确定其相应的几何角度。麻 花钻的主要几何角度如下图所示。
1.坐标平面与测量平面
为了确定切削部分各面在空间的位置,要人为地建立一些坐标平面和测量平面,并由这些平面构成参考系,从而可以确定刀具的各个几何角度以及各面所在的空间位置。
由于刀具的几何角度是在切削过程中起作用,因而坐标平面的建立应以切削运动为依据,即首先要在钻头切削刃的选定点D上假定主运动方向和进给运动方向,而后则可建立D点的坐标平面,它包括基面PrD和切削平面PsD,如图所示。
(1)基面PrD 它是指经过D点且包括钻头轴线在内的平面,显然,它与主运动方向垂直,如图中的PrD。由于钻头主切削刃上各点的主运动方向不同,因而基面的位置也不相同。
(2)切削平面PsD 它是指经过D点,与主切削刃相切,且垂直于该点基面PrD的平面。由于主切削刃上各点基面不同,切削平面的位置也就不同,如图中的PsD。
在研究钻头的几何角度时,除了假定钻头的主运动方向和进给运动方向、确定选定点、建立坐标平面外,还必须给定测量平面。此外,确定钻头的刃磨角度时,也须给出测量平面。除主剖面、进给剖面外,常用的测量平面还有三个,如图所示。
(1)端平面Pt 指与钻头轴线垂直的端面投影平面。
(2)中剖面Pc 指过钻头轴线与两主切削刃平行的平面。
(3)柱剖面Pz 指过主切削刃上某选定点作与钻头轴线平行的直线,该直线绕钻头轴线旋转所形成的圆柱面。
2.主切削刃几何角度
(1)主偏角κr 钻头主切削刃上选定点D的主偏角是指主切削刃在该点基面PrD上的投影与进给运动方向间的夹角,如图所示。由于主切削刃上各点基面位置不同,因而主切削刃上各点的主偏角κrD随钻头半径R的变化而变化,外径处大,钻芯处小。
(2)刃倾角λs 钻头主切削刃上选定点D的刃倾角λsD是指在该点的切削平面PsD内,切削刃与基面PrD之间的夹角;而端面刃倾角λstD则是该点的刃倾角λsD在端平面Pt中的投影。若该点处主偏角κrD已知,则λsD和λstD有如下关ω系:
tanλstD=tanλsD sinκrD
由于钻头主切削刃的刀尖(钻头外径处的转折点)是主切削刃上的最低点,因而钻头主切削刃刀尖处的刃倾角为负值。对于标准麻花钻,其刃倾角λsD在钻头外径处约为一4° 30',在切削刃与横刃交界处约为一40° 31'。主切削刃刃倾角λs的变化范围很大。
(3)前角γo 钻头主切削刃上选定点D的前角γoD是指主剖面P。内前面与基面PrD间的夹角。
标准麻花钻主切削刃各点的前角变化很大,从外径到钻芯处,约由+30。减小到-30°。此外,由于主切削刃前角不是直接刃磨得到的,因而钻头的工作图上一般不标注前角。
(4)后角αo 钻头主切削刃选定点D的后角αoD是指在主剖面Po内后面与切削平面PrD间的夹角。但为了测量方便,麻花钻常采用进给剖面Pf内的进给后角αf。钻头切削刃的后角通过刃磨得到。
3.横刃几何角度
钻头的横刃是由两条主切削刃的后面相交而成的。按照横刃的工作情况,以钻头轴线为界进行分区,即分为四个区域,其中Ⅱ、Ⅳ为前面,I、Ⅲ为后面。这样便可得到横刃的几何角度。
(1)主偏角κrψ κrψ=90°。
(2)刃倾角λsψ λsψ=0°。
(3)前角γoψ γoψ=-(90°-αoψ)。
(4)后角αoψ 十横刃后角αoψ是钻头经刃磨后得到的,一般αoψ取30°~36°,则横刃前角γoψ=-(90°-αoψ)=一54°~-60°。
(5)横刃斜角ψ 钻头的横刃斜角ψ是指在端平面中横刃与中剖面间的夹角,该角度通过刃磨得到。
第三次课
四、麻花钻刃磨角度
麻花钻在制造或发生允许范围内的磨损时,都需要进行刃磨。麻花钻的一些几何角度,如主切削刃上的后角αf,只能通过刃磨来得到。
下面简述麻花钻的三个刃磨角度。
1.锋角2φ
锋 角2φ是指钻头两主切削刃在中剖面Pс上的夹角。加工钢、铸铁的标准麻花钻的锋角(即钻头的设计角度)称为原始锋角2φ。=118°,麻花钻在使用或用钝 后根据加工条件刃磨后得到的锋角称为使用锋角2φ,当标准麻花钻的使用锋角2φ< 2φ。时,主切削刃为凸形;当2φ=2φ。时,主切削刃为直线;当2φ>2φ。时,主切削刃为凹形。
麻花钻在磨出锋角2φ之后,主切削刃上各点的主偏角κrD也随之确定。
由前述可知,由于λstD在钻芯处大,而外径处小,故使κrD在外径处大,而钻芯处小。通常可取κr=φ。
2.后角αf
后角αf是指主切削刃上选定点D在对应的柱剖面中所测量的后面与端平面的夹角。在刃磨钻头时,要注意使后角αf沿主切削刃各点不能相等,外径处小而内径处大。这样做还可起到:
(1)与主切削刃前角γοD的变化相适应,使主切削刃各点的楔角基本相等,有利于主切削刃的强度和传热的均匀性;
(2)横刃处的后角大,使横刃前角增大,改善了横刃的切削条件。
麻花钻的名义后角αf是指钻头外径处的后角。
3.横刃斜角
横刃斜角ψ(其定义前面已述)是在刃磨钻头时形成的,其值大小与锋角2φ、横刃后角αοψ有关。生产中经常通过检验ψ角的数值来控制横刃后角αοψ值的大小。ψ值愈小,αοψ值愈大,横刃愈锋利;但若ψ值过小,则横刃过长,钻头在引钻时不易定中心。
普通麻花钻标准中规定ψ=47°~55°(对于直径小的钻头,ψ角允许较小),此时钻头锋角值2φ=116°~118°,横刃后角值αοψ=36°~39°。
五、钻削用量和切削层参数
1.钻削用量
钻削用量同车削一样,也包括切削深度ap、进给量f和钻削速度νc。
(1)切削深度ap 即为钻削时的钻头半径, 即ap=dο/2,单位为mm。
(2)进给量 钻削的进给量有以下三种表示方式。
①每齿进给量fz 指钻头每转一个刀齿,钻头与工件间的相对轴向位移量,单位为mm/z。
②每转进给量f 指钻头或工件每转一转,它们之间的轴向位移量,单位为mm/r。
③进给速度νf 是在单位时间内钻头相对于工件的轴向位移量,单位为mm/min或mm/s。
以上三种进给量的关系为:
式中 n——钻头或工件转速,r/min; z——钻头齿数,即切削刃数,对于麻花钻,z=2。
(3)钻削速度νc 指钻头外缘处的线速度,其计算公式为:
式中d。——钻头外径,mm; n——工件或钻头的转速,r/rain。
2.切削层横截面要素
钻孔时切削层横截面要素是在基面内度量的,但为了便于测量与计算,切削层横截面要素常取在中剖面中度量,它包括切削厚度hD、切削宽度bD和切削面积AD,如图6—25所示。
(1)切削厚度hD
(2)切削宽度bD
(3)切削层横截面积AD 钻削中的切削层横截面积AD有下述两种表达方式。
①每齿切削面积AD
②切削总面积ADΣ
六、钻削力和功率
1.钻削力
钻 头切削时要受到工件材料变形抗力和切屑与孔壁间摩擦力的影响,从而使钻头主切削刃、副切削刃和横刃都要承受轴向抗力Ff、径向抗力FΡ和主切削力(切向 力)Fc。其中,径向抗力FΡ对钻孔质量影响很大,会造成孔的扩大与偏斜,但在比较理想的情况下,即刃磨正确,各切削刃都相互对称,该力基本上相互平衡而 抵消;其余的轴向抗力Ff和主切削力Fc分别合并成轴向力F和力偶矩Mc。
取不同的加工材料,在固定的钻孔条件下,改变切削用量,从而测出钻削轴向力和力偶矩,经过数据回归处理则可得到钻削力的实验计算公式如下:
式中,CF和cM均为系数;xF和yF,xM和yM均为指数;KF和KM均为修正系数乘积。
2.钻削功率
钻削功率是指钻削过程中消耗的功率。根据上述经验公式计算出力偶矩Mc,则可计算钻削功率,计算公式为:
式中Mc——力偶矩,N·m; n——工件或钻头的转速,r/min。
七、麻花钻的修磨与群钻
(一)麻花钻的修磨
麻花钻的修磨是指在普通刃磨的基础上,根据具体加工要求对其参数不够合理的部分进行的补充刃磨。
标准麻花钻本身存在一些缺陷:
(1)主切削刃上各点前角相差较大(由30。~一30。),切削能力悬殊;
(2)横刃前角小(负值)而长,钻削轴向力大,定心差;主切削刃长,切削宽度大,切屑卷曲困难,不易排屑;
(3)主切削刃与副切削刃转角处(即刀尖)切削速度最高,但该处后角为零,因而刀尖磨损最快等。
这些缺陷的存在,严重地制约了标准麻花钻的切削能力,影响了加工质量和切削效率。因此,必须对标准麻花钻进行修磨。常见的修磨有以下几种。
1.修磨出过渡刃(即双重刃)
在钻头的转角处磨出过渡刃(其锋角值2φ1=70°~75°),从而使钻头具有了双重刃。由于锋角减小,相当于主偏角κr减小,同时转角处的刀尖角εr′增大,改善了散热条件。
2.修磨横刃
将原来的横刃长度修磨短,同时修磨出前角,从而有利于钻头的定心和轴向力减小。
3.修磨分屑槽
在原来的主切削刃上交错地磨出分屑槽,使切屑分割成窄条,便于排屑。主要用于塑性材料的钻削。
4.修磨棱边
在加工软材料时,为了减小棱边(其后角等于零)与加工孔壁的摩擦,对于直径大于12mm以上的钻头,可对棱边进行修磨,这样可使钻头的耐用度提高一倍以上。
(二)群钻(简介)
群钻是对麻花钻经合理修磨后而创造的一种新钻型,在长期的生产实践中已演化扩展成一整套钻型。与普通麻花钻比较,群钻具有以下一些优点:
①钻削轻快,轴向力和力偶矩分别下降35%~50%和lO%~30%:
②钻孔进给量较普通麻花钻可提高3倍,大大提高钻孔效率;
③耐用度约提高2~3倍,钻头寿命延长;
④钻孔尺寸精度提高,形位误差和加工表面粗糙度值减小;
⑤使用不同钻型,可改善对不同材料如铜、铝合金、有机玻璃等的钻孔质量,并能满足薄板、斜面、扩孔等多种情况的加工要求。
群钻的种类很多,标准群钻(即钢群钻)应用最广,是其中的基本形式。下面就标准群钻的几何形状、刃磨参数和结构特点作一介绍。
1.标准群钻的几何形状
标准群钻在主切削刃、横刃等几何形状上,与普通麻花钻显著不同。
(1)主切削刃分成三段(即“三刃”),并形成三个尖
①外刃 AB段主切削刃长度为ι。
②圆弧刃 BC段切削刃是月牙槽后面2与螺旋槽的交线,其圆弧半径为R。
③内刃 CD段切削刃是修磨的内刃前面7与月牙槽后面2的交线。
形成的三个尖分别是钻心尖(0点)和两边的刀尖(B点)。
(2)横刃变窄、变尖、变低
①变窄 由于磨出内刃前面7,使横刃变窄,约为标准麻花钻横刃的1/4~1/6。
②变尖由于磨出了月牙槽后面2,从而使横刃变尖。
③变低 由于月牙槽后面2向内凹,使横刃降低(其尖高h=O.04do)。
(3)在一边的外刃上磨出分屑槽
2.标准群钻的刃磨参数(略)
3.标准群钻的结构特点
由上述可见,群钻的结构概括为“三尖七刃(两条外刃、两条圆弧刃、两条内刃,再另加一横刃)”,用顺口溜可总结为:三尖七刃锐当先,月牙弧槽分两边,一侧外刃开屑槽,横刃磨低窄又尖。其特点为:
(1)外刃上不对称地开出分屑槽,可有效地将宽切屑分割成窄切屑,而且在外刃与圆弧刃的转折点处切屑流向变化也增大,形成自然分屑点,从而使切屑容易折断排出;
(2)圆弧刃可增大中段切削刃的前角,使切削刃锋利,而且由圆弧刃切出的加工表面有一圈凸起的圆环筋镶嵌在圆弧中,可有效定心,防止钻头轴线偏斜,提高钻孔精度,同时圆弧刃还分别控制钻尖和外刃,使钻刃的高度下降,内刃锋角增大,保证钻头强度不致降低;
(3)内刃是修磨横刃时形成的,它大大缩短了横刃长度,其前角较横刃前角大,从而改善了切削条件;
(4)横刃在磨短、磨低的同时也增大了前角,可降低轴向力。
八、硬质合金钻头简介
加工硬脆材料如铸铁、绝缘材料、玻璃、淬硬钢等,当采用硬质合金钻头时,可显著提高切削效率。
对于小直径(即d0≤5mm)硬质合金钻头都做成整体结构,除用于加工硬材料外,也适用于非金属压层材料的加工,效果较好。
当 直径大于6mm时,硬质合金钻头都做成镶片结构。与高速钢麻花钻相比,镶片式硬质合金钻头的钻芯较粗,dc=(O.25~O.3)do,工作部分缩短,加 宽容屑槽,增大倒锥量,制成双螺旋角;刀片采用YG8,刀体采用9SiCr合金钢,并淬硬到50~52HRC。这些措施都是为了提高钻头的刚性和强度,减 小振动,便于排屑,防止刀片崩裂。
目前国内外还出现了许多不同结构的硬质合金可转位刀片钻头。它装有两个凸三角形刀片,用沉头螺钉夹紧在刀体上,一个刀片靠近中心,另一个在外径处,切削时可起分屑作用。该钻头的几何角度可由刀体上的安装角度来决定。
第四次课
§6-3 深孔钻、套料钻与扩孔钻简介
一、深孔钻
深孔是指孔深与孔径比超过5的孔,加工深孔用的刀具称为深孔刀具。这里只介绍深孔的类型及特点、深孔钻的结构与工作原理。
(一)深孔的类型与加工特点
1.深孔的类型
深孔按长度与直径之比(L/D)分为三类。
(1)L/D=5~20属一般深孔。这类零件在普通车床、钻床上用深孔刀具或用接长麻花钻就可以加工。
(2)L/D=20~30属中等深孔。如各类机床主轴内孔。这类零件可在普通车床上加工,但须使用深孔刀具。
(3)L/D=30~100属特殊深孔,如枪管、炮管、电机转子等。这类零件必须使用深孔机床或专用设备,并须用深孔刀具加工。
2.深孔加工的特点
深孔加工有很多不同于一般孔加工的特点和不利因素,应特别注意:
(1)不易观测刀具切削情况,只能靠听声音、看出屑、测油压等手段来判断排屑与刀具磨钝情况;
(2)切削热不易传散,须采用有效冷却方式;
(3)切屑排出困难,必须设计合理的切削图形,保证断屑与排屑通畅;
(4)加工时孔易偏斜,刀具结构上应有导向装置;
(5)刀杆细长,刚性差,易振动,精深孔的表面粗糙度也难控制,需选择合理的加工工艺与切削用量。
以上诸点以排屑、导向和冷却最为重要,它们是保证加工精度、提高刀具耐用度及生产率的关键。
(二)三种典型深孔钻
下面仅介绍三种典型深孔钻的结构特点与工作原理。
1.枪钻
枪 钻是一种单刃外排屑小深孔钻,因最早用于钻枪孔而得名。它主要用来加工直径约1~35mm 的小深孔。枪钻工作部分采用高速钢或硬质合金与用无缝钢管压制成形的钻杆对焊而成。钻杆滚压出120°排屑槽,钻头中心制有120°凹槽,外径有 1/1000倒锥。工作时工件旋转,钻头进给,同时高压切削液由钻杆尾部注入,冷却切削区后沿钻杆外部凹槽将切屑冲刷出来呈外排屑。枪钻切削部分主要特点 是:仅在轴线一侧有切削刃,没有横刃。将切削刃分成外刃和内刃。钻尖偏心距为e,此外,切削刃的前面偏离钻头中心一个距离h。
由于枪钻外 刃所受径向力略大于内刃的径向力。这样使钻头的支撑面始终紧贴于孔壁,从而保证了钻削时具有良好的导向性,并可防止孔径扩大。此外,由于钻头前面及切削刃 不通过中心,避免了切削速度为零的不利情况,并在孔底形成一直径为2h的芯柱,此芯柱在切削过程中具有阻抗径向振动的作用。在切削力的作用下,小芯柱达到 一定长度后会自行折断。
2.错齿内排屑深孔钻(BTA深孔钻)
直径大一些的孔,例如从20~70mm,可以用内排屑深孔 钻。工作时,压力切削液从钻杆外圆与工件孔壁之间的间隙流入,冷却润滑切削区后挟带着切屑从钻杆内孔排出。钻杆外径比外排屑钻增大,因而钻杆刚性较大,允 许的进给量大,钻孔效率高;冷却排屑效果较好,也有利于钻杆稳定。但是内排屑钻头必须装置一套供液系统,如受液器、油封头等。
3.喷吸钻
喷 吸钻是一种新型内排屑深孔钻,适用于加工直径为20~65mm的深孔。它的切削部分与 BTA深孔钻相同。喷吸钻的钻杆由内钻管和外钻管组成,二钻管之间留有环形空隙。工作时,高压切削液从进液口进入连接套,其中1/3从内钻管四周月牙形喷 嘴喷人内管。由于月牙槽隙缝很窄,切削液喷出时产生喷射效应,使内管里被抽吸形成负压区。另外2/3的切削液经内、外管壁间进入切削区,汇同切屑被吸入内 管,并迅速向后排出。这种喷吸效应有效地改善了排屑条件。
普通喷吸钻由于采用双钻管结构,故加工直径较小时排屑空间受到限制。近年来出现的DF深孔钻采用单钻管双加油器实现喷吸效应,较好地解决了这一问题。
二、套料钻
在实心材料上加工直径较大(50mm以上)的孔时,可采用套料钻。因为它只切出一环形孔而留下一个料芯,这样不仅可以减少切削工作量,提高生产效率,中间留下的芯材还可以利用,这对于节约贵重材料尤为重要。
套 料钻是空心圆柱体,在其端面固定有切削齿,齿数一般为3~12齿。当被钻的孔较深时,断屑和排屑仍然是首先要解决的问题。钻孔时钻杆的内、外圆柱面与被加 工表面的间隙较小,排屑困难,往往需要强迫注入高压切削液,通过钻杆内部(称内排屑)或钻杆外部(称外排屑)将切屑排出。
设计套料钻时,为保证排屑通畅,一般采用多刃分段切削法,将实际切屑的宽度控制为排屑间隙尺寸的1/3左右。
三、扩孔钻
扩孔钻是用来扩大孑L径、提高孔的加工精度的刀具。它用于孔的最终加工或铰孑L、磨孔前的预加工。扩孔钻与麻花钻相似,但齿数较多,一般有3~4齿。主切削刃不通过中心,无横刃,钻心直径较大,因此扩孔钻的强度和刚性均比麻花钻好,可获得较高的加工质量及生产效率。
§6-4 铰 刀
铰刀是对预制孔进行半精加工或精加工的多刃刀具。铰孔是一种操作方便、生产率高、能够获得高质量孔的切削方式,故在生产中应用极为广泛。
一、各种铰刀简介
根据使用方法铰刀可分为手用和机用两大类。手用铰刀工作部分较长,齿数较多;机用铰刀工作部分较短。按铰刀结构有整体式(锥柄和直柄)和套装式。
铰刀常见类型如图6所示。选用铰刀时,要根据生产条件及加工要求而定。单件或小批量生产时,选用手用铰刀;成批大量生产时,采用机用铰刀。
铰刀的精度等级分为H7、H8、H9三级,其公差由铰刀专用公差确定,分别适于铰削H7、H8、H9公差等级的孔。上述的多数铰刀,每一类又可分为A、B两种类型,A型为直槽铰刀,B型为螺旋槽铰刀。螺旋槽铰刀切削过程稳定,故适于加工断续表面。
二、铰刀外径
铰刀的结构,一般它由工作部分、颈部及柄部组成。工作部分包括引导锥、切削部、校准部,其中校准部由圆柱与倒锥两部分组成。为了使铰刀易于切入预制孔,在 铰刀前端制出引导锥。圆柱部分用来校准孑L的直径尺寸并提高孔的表面质量,以及切削时增强导向作用。倒锥用以减少摩擦。
铰刀直径公差对被 加工孔的尺寸精度、铰刀制造成本和铰刀的使用寿命有直接影响。铰孔时,由于铰刀径向跳动等因素的影响会使铰出孔的直径往往大于铰刀直径,称为铰孔“扩 张”;而由于已加工表面的弹性变形恢复和热变形恢复等原因,会使孔径缩小,称为铰孔“收缩”。铰孔后是扩张还是收缩由实验或凭经验确定。经验表明,用高速 钢铰刀铰孔一般会发生扩张,用硬质合金铰刀铰孔一般会发生收缩。
铰刀直径的基本尺寸等于孔的直径基本尺寸。铰刀直径的上下偏差应根据被加工孔的公差、铰孔时产生的扩张量或收缩量、铰刀的制造公差和磨损公差来决定。
铰孔后发生扩张现象时,设计及制造铰刀的最大、最小极限尺寸分别为:
若铰孔后发生收缩现象,则设计及制造铰刀的最大、最小极限尺寸分别为:
国家标准规定:铰刀制造公差G=O.35IT。通常情况下,高速钢铰刀最大扩张量Pmax可取O.15IT;硬质合金铰刀最小收缩量Pamin常取0或0.1IT。Pmax和Pamin的可靠确定办法是通过实验测定。
三、铰刀的几何角度、齿数与齿槽
1.铰刀的几何角度
(1) 主偏角κr 主偏角愈小,铰刀受到的轴向力愈小,导向性愈好,但κr过小时,铰削时挤压摩擦较大,铰刀耐用度低,切入、切出时间长。故手用铰刀选择较小的主偏角,以减 轻工人劳动强度和获得良好导向性,而机用铰刀选择较大的主偏角,以减少切削刃长度和机动时间,加工铸铁取κr=3°~5°;加工钢料取κr=12° ~15°;加工盲孔取κr=45°。
(2)前角γр 铰刀的前角规定在切深剖面(即铰刀的端剖面)内表示。铰削时,由于切屑与前面在切削刃附近处接触,切削厚度较小,故前角对切削变形的影响并不显著。为便于 制造,通常高速钢铰刀在精加工时取γр=O°;粗铰塑性材料时取γр=5°~10°。硬质合金铰刀一般取γр=0°~5°。
(3)后角 αp 校准刃后角αp在切深剖面内表示;切削刃后角αo在主剖面中表示。由于铰削时切削厚度小,磨损主要发生在后面上,因此后角应该选得稍大些。但铰刀又是定尺 寸刀具(即由刀具尺寸直接确定工件尺寸),后角过大在铰刀重磨后会使其直径减小得快而降低铰刀的使用寿命,故铰刀后角不能选得过大。通常硬质合金铰刀校准 刃后角αp=10°~15°,切削刃后角αo=6°~10°。刃带bα=0.1~0.5mm。
2.铰刀的齿数及齿槽
铰刀齿数影响铰孔精度、表面粗糙度、容屑空间及刀齿强度。其值按铰刀直径或工件材料确定。一般可按下式计算:
式中do——铰刀的直径。
加工塑性材料时,齿数应取小值;加工脆性材料时,齿数可取大值。为了便于测量铰刀 直径,齿数一般取偶数。在常用直径do=8~40mm范围内,取齿数z=4~8。
铰刀刀齿沿圆周可以等齿距分布或不等齿距分布。等齿距分布制造简单,得到广泛应用;不等齿距分布切削时可减少周期性振动。为便于铰刀制造,铰刀一般取等齿距分布。另外,铰刀直径小于20mm时,采用直线齿背;铰刀直径大于20mm时,采用圆弧齿背。
为改善排屑条件,提高铰孔质量,铰刀齿槽常做成左旋螺旋槽,螺旋角取3°~5°。为便于制造与刃磨,也可取直槽,槽形如同尖齿铣刀容屑槽的形状,用单面角度铣刀铣削而成。
四、铰刀的重磨、研磨及其它
1.铰刀的重磨与研磨
铰刀是精加工刀具,其重磨和研磨的质量对被加工孔的表面粗糙度和精度有很大的影响。
为 避免铰刀重磨后的直径减小或校准部分刃带宽度的减小,故一般只磨切削部分的后面。重磨通常在工具磨床上进行,铰刀轴线相对磨床导轨倾斜坼,并使砂轮的端面 相对于切削部分后面倾斜1°~3°,以免两者接触面积过大而烧伤刀齿。磨削时,后面与砂轮端面应处于平行位置,前面下的支撑片应比铰刀中心低h,其值为h =dosinαo/2,这样便可得到所要求的后角αo。重磨后的铰刀用油石在切削刃与校准刃的交接处研磨出宽度为0.5~1mm的倒角刀尖,以提高铰削质 量和铰刀耐用度。
工具厂供应的新铰刀,一般留有0.01mm左右的直径研磨量,使用前需经研磨才能达到要求的铰孔精度。磨损后的铰刀通过研磨可用于铰削其它配合精度的孔。研磨铰刀可在车床上进行,铰刀低速转动,研具沿轴线均匀移动。研具由研磨套及外套组成,研磨时应加入少量研磨膏。
2.确定合理的铰削用量
铰削用量对铰削质量、生产效率及铰刀磨损影响较大。
铰削余量A,一般粗铰时0.2~O.6mm,精铰时取0.05~O.2mm。孔的精度较高时,A取小值;反之取大值。
切削速度νс对铰孔表面粗糙度Ra值影响最大,所以一般采用低速铰削来提高铰孔质量。用高速钢铰刀铰削钢或铸铁孔时,选νс<10m/min;用硬质合金铰刀铰削钢或铸铁孔时,可取νс=8~20m/min。
进给量f对铰孔质量、刀具耐用度和生产率也有明显的影响。所以在保证加工质量的前提下,f值可取得大些。用硬质合金铰刀加工铸铁时,通常取f=0.5~3mm/r;加工钢时,可取f=O.3~2mm/r。用高速钢铰刀铰孔时,通常取f<1mm/r。
3.合理选用切削液
一般用高速钢铰刀铰削钢件时,常用10%~15%乳化液或硫化油;铰削铸铁件时,常用煤油。用硬质合金铰刀铰孔时应连续、充分地供给切削液,以免骤冷骤热造成刃口崩裂。另外在切削液中加入极压添加剂,有利于改善铰削效果。
4.金刚石铰刀
金刚石铰刀是采用电镀的方法将金刚石磨料颗粒包镶在45钢(或40Cr)刀体上制得的。用金刚石铰刀铰孔,铰削质量很高,加工精度可达IT5~IT4级,表面粗糙度值可低于Ra0.05μm。
§6-5 其它回转面加工刀具简介
一、镗刀
镗刀是在车床、镗床、转塔车床、自动机床以及组合机床上使用的孔加工刀具。一般镗孔的加工精度可达IT7级,表面粗糙度值可达RaO.8μm。若在高精度 镗床上进行高速精镗,可以获得更高的加工精度。镗孔尤其适用于箱体孔系及大直径孔的加工。镗刀种类很多,按切削刃刃数可分为单刃镗刀和双刃镗刀。
1.单刃镗刀
普通镗床上常用的单刃镗刀,结构简单,制造方便。
2.双刃镗刀
双 刃镗刀是一种定尺寸刀具,两个对称的切削刃,分布在镗杆轴线的两侧,可相互抵消切深抗力 Fp,镗杆不受弯曲变形。常用的有固定式镗刀和浮动镗刀。固定式双刃镗刀,该镗刀刚性好,不易引起振动,又因容屑空间大,生产效率较高,适用于粗镗和半精 镗,还可用于锪沉头孔及端面的加工。
浮动镗刀,它是一种尺寸可调,并可自动定心的双刃镗刀。镗刀片与镗杆浮动连接,通过切削时作用在两刃的切削力实现刀片的自动定心,以自动补偿由于刀具安装误差、机床主轴偏差造成的加工误差。该刀具使用方便,常用在镗床或钻床上进行扩孔的粗加工。
二、复合钻
孔加工复合刀具是由两把或两把以上单个孔加工刀具组合成一体的刀具。这种刀具目前在组合机床及其自动线上获得广泛使用。
1.复合刀具的种类
复合刀具种类繁多,按工艺类型可分为同类工艺复合刀具和不同类工艺复合刀具。
(1)同类工艺复合刀具如复合铰刀、复合镗刀、复合钻头、复合扩孔钻、复合丝锥等。
(2)不同类工艺复合刀具如钻-镗复合刀具、钻-扩-铰复合刀具,钻-扩、钻-铰、钻-攻螺纹、镗-锪、钻-扩-锪等复合刀具。在组合机床及其自动线上复合扩孔钻应用的很多,结构形式也有多种。
2.复合刀具的特点
(1)工序集中 有利于减少机床台数或工位数,机动和辅助时间少,生产率高,加工成本低。
(2)工件安装次数少 从而减少了工件的安装及定位误差。此外,工件加工表面之间的位置精度容易保证。因此,使用复合刀具有利于提高工件的加工质量。
(3) 复合刀具的结构较复杂 在制造、刃磨及使用过程中都可能出现一些特殊问题。设计时须考虑:诸如当各单个刀具的直径、切削时间等切削条件悬殊时,应选用不同的刀具材料;根据工件加 工质量要求以及刀具的强度、刚度和刃磨工艺等因素,确定适宜的刀具结构形式;根据工艺系统刚性等条件,合理设计导向装置等。
使用复合刀具时还应注意几点特殊要求:如由于最小直径刀具的强度最弱,故应按最小直径刀具确定进给量;而由于最大直径刀具的切削速度最高,磨损最快,故应按最大直径刀具确定复合刀具的耐用度。总之,使用复合刀具时,须按各单个刀具所进行的加工工艺不同,兼顾其不同特点。
三、中心钻与锪钻
1.中心钻
中心钻用于加工中心孔。其类型有简单式中心钻、复合式中心钻和带保护锥的复合式中心钻。
(1)简单式中心钻简单式中心钻与普通麻花钻的区别是其工作部分长度较短,因为它所钻的孔很浅,常用于加工高强度材料。
(2)复合式中心钻复合式中心钻做成两部分,既加工中心孔的圆柱表面,同时又加工中心孔的锥面,可以提高加工效率。带保护锥的复合中心钻不仅可以加工中心孔的圆柱及圆锥表面,又可加工锥角等于120°的护锥表面。
2.锪钻
锪钻是对工件上已有孔进行加工的一种刀具,它可刮平端面或切出锥形、圆柱形凹坑。它常用于加工各种沉头孔、孔端锥面、凸凹面等。
带导柱平底锪钻,它适于加工六角头螺栓、带垫圈的六角螺母、圆柱头螺钉的沉头孔。这种锪钻在端面和圆周上都有刀齿,并且有一个导向柱,以保证沉头座和孔保持同轴。
锥面锪钻,适于加工锥角为60°、90°、120°的沉头螺钉的沉头座。
端面锪钻,这种锪钻只有端面上有切削齿,以刀杆来导向,保证加工平面与孔垂直。标准锪钻可查阅GB 4258~4266—84。单件或小批生产时,常把麻花钻修磨成锪钻使用。
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