精密机械制造技术21典型加工方法与常用刀具解读
精密机械加工的关键技术与工具选用

精密机械加工的关键技术与工具选用精密机械加工是现代制造业中不可或缺的重要环节,它在各个领域的应用越来越广泛。
在实际工程中,为了确保精密机械加工的质量和效率,采用适当的关键技术和工具选用至关重要。
本文将探讨精密机械加工的关键技术与工具选用方面的内容。
一、关键技术1. 精确测量技术:精密机械加工的第一步是进行精确的尺寸测量。
尺寸测量的正确与否直接影响着最终产品的质量。
常见的尺寸测量方法包括使用千分尺、游标卡尺、三坐标测量机等工具进行测量。
此外,还需注意温度、湿度等环境因素的影响,以保证测量结果的准确性。
2. 稳定的机械系统:精密机械加工需要稳定的机械系统,以保持加工过程的稳定性和重复性。
对机械系统的合理设计和加工质量的要求十分严格。
在选择机械系统时,应考虑机械刚度、动态响应、精密控制等因素,以确保机械系统能够满足要求。
3. 黑匣子技术:在精密机械加工过程中,黑匣子技术可用于数据采集和监测。
通过记录和分析加工过程中的数据,可以对机械系统进行调整和优化,提高加工的精度和效率。
黑匣子技术具有大数据处理能力和智能分析能力,可以实现精密机械加工的自动化和智能化。
4. 智能调控技术:精密机械加工需要实现对加工参数的智能调控。
通过引入先进的自动化技术和控制算法,可以对机械加工过程中的各个参数进行实时监测和调整,以提高加工的质量和效率。
智能调控技术具有高精度、高稳定性和高可靠性的特点,能够满足精密机械加工的需求。
二、工具选用1. 高速切削工具:精密机械加工中常用的切削工具包括铣刀、钻子、车刀等。
在选择工具时,需要考虑刀具材料、刀具形状、刀具涂层等因素。
高速切削工具能够提高加工速度和加工精度,同时也能降低加工耗时和工具磨损。
2. 超硬刀具:精密机械加工对刀具材料的硬度和耐磨性要求较高。
超硬刀具,如金刚石刀具和氮化硼刀具,具有较高的硬度和耐磨性,能够在高速切削和高温环境下保持较好的加工效果。
超硬刀具的选用可以提高加工的质量和效率。
《典型机械加工工艺方法及机床》学习指南

《典型机械加工工艺方法及机床》学习指南一、课程简介《典型机械加工工艺方法及机床》是数控技术专业的专业课程,共80学时,其中实践学时16学时。
课程主要讲述机械零件的典型机械加工工艺方法,及实现加工过程所常用、典型的加工设备及附件。
机械零件是机械设备或产品基本组成元素,机械零件的加工实质是零件表面的成形过程,这些成形过程可用不同的加工方法来完成,其中包括以材料成形为核心的金属和非金属材料成形技术与切削加工为核心的机械冷加工技术。
如下图1所示。
其中机械冷加工技术占零件加工工作量的60%以上,且大多数机械零件的最终加工大都依赖机械冷加工技术完成,如图2所示。
课程中所讲的机械加工主要指机械冷加工技术。
图1 常见机械制造技术类型图2 机械冷加工技术占比图对于机械零件这些加工表面,一般有精度及表面质量要求,通过选定合适的机床、刀具、夹具、量具、工艺参数来保证,如图3所示。
机械零件加工工艺设计流程如下:选择加工方法->确定机床->选择刀具->明确工艺参数->夹具设计->确定检测方案。
如图4所示,其中前两个过程即为本课程的主体内容,中间三项为后续课程《典型零件工艺编制及实施》,最后一项为《测量技术基础》课程内容。
图3 影响机械零件的加工因素图4 课程主体内容二、课程目标1.知识目标1)了解机床的分类、型号编制方法。
2)掌握金属切削机床的基本概念、加工基本原理。
3)熟悉金属切削机床的结构特点。
4)学会分析机床的传动系统、掌握通用机床传动的基本知识。
5)了解各类机床的工艺范围,根据工件形状和尺寸能正确选择机床种类。
6)会选择零件表面加工方法及机床,并掌握对机床加工调整的基本知识。
7)掌握常见典型机床保养及精度检验项目的基本知识。
8)了解特种加工的作用及加工方法分类。
2.能力目标1)具备查阅机床说明书,正确选用金属切削机床的能力。
2)具备分析机床性能、传动特点,进行加工调试的基本能力。
3)具备分析机床结构特点,进行机床调试、维护、精度检验的基本能力。
精密机械制造技术2.10典型加工方法与常用刀具解读

机械制造技术基础
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第二章 制造工艺装备
本章为全书重点内容之一
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2 3 金属切削刀具:概念、角度、材料、刀具种类 金属切削机床:类型、设计原理、机床原理 机床夹具:概念、定位原理、夹紧方式与夹紧力
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第一节 金属切削刀具的基本知识
一.金属对工作角度的影响 ①当刀尖安装得高于或低于工件轴线时,刀具的工作 前角和工作后角的变化情况 ②当车刀刀杆的纵向轴线与进给方向不垂直时,刀具 的工作主偏角和工作副偏角的变化情况
b)进给运动对工作角度的影响
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刀尖安装得高于或低于工件轴线时的工作 角度的情况
1、切削运动与切削用量 金属切削加工是利用刀具从工件毛坯上切去 一层多余的金属,从而使工件达到规定的几 何形状、尺寸精度和表面质量的机械加工方 法。 为了切除多余的金属,刀具和工件之间必须 有相对运动,即切削运动。 切削运动可分为主运动和进给运动。 如图2-1和图2-2。
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二 切削刀具的基本概念(刀具角度)
金属切削刀具的种类很多,其形状、结构各不相同, 但是它们的基本功能都是在切削过程中,用刀刃从工件 上切下多余的金属。因此在结构上它们都具有共同的特 征,尤其是他们的切削部分。外圆车刀是最基本、最 典型的切削刀具,故通常以外圆车刀为代表来说明刀具 切削部分的组成,并给出部分几何参数的一般性定义。
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(三)刀具的标注角度
(1)前角:在正交平面内测量前刀 面与基面之间的夹角,前角表示
前刀面的倾斜程度,前脚的正负
2-1典型加工方法与常用刀具

(4) 齿侧间隙 指齿轮副在工作状态下,非工作齿面间 应有一定的间隙,以补偿齿轮的加工和安装误差,补偿热 变形,保证齿轮能自由回转和贮存润滑油。齿侧间隙是由 工作条件确定的。制造时,通过控制齿轮齿厚来获得。 为了适应机械产品不同的需要,我国将渐开线圆柱齿 轮分为 12 个精度等级 (GBl0095 一 88) ,精度由高至低依次 为112级。在一般机械中,以7、8级的齿轮应用最广。 齿轮加工分齿坯加工和齿面加工两个阶段,而齿面加 工是整个齿轮加工的关键。下面着重介绍渐开线齿面的切 削加工。 齿面加工按其加工原理分为成形法和展成法两类。若 刀刃形状与被切齿轮齿槽的形状相符,齿面由成形刀具直 接切出时,称成形法,例如铣齿等。若齿面是根据齿轮的 啮合原理来形成的,称展成法,例如滚齿、插齿等。
齿轮应用广泛。常见的有圆柱齿轮、圆锥齿轮及蜗杆蜗轮等 。其中以渐开线圆柱齿轮应用最广。
圆柱齿轮中,齿向平行于轴线的称直齿轮;齿向呈螺旋线形状 的称斜齿轮。其齿廓曲线通常采用渐开线。 为了保证齿轮的传动质量,对齿轮加工提出下列要求: (1)传动运动的准确性 为保证齿轮传动速比的准确性,应要 求齿轮一转内转角误差不超过允许值。为此,在齿轮加工中,分 齿应均匀。 (2)传动的平稳性 所谓传动平稳,是指振动和噪音小,冲击 要小。因此,应限制局部齿形的制造误差,以限制瞬时速比的变 动量。 (3) 载荷分布的均匀性 为避免造成齿面应力集中,局部磨损 ,影响使用寿命。
齿轮滚刀的选用
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华中科技大学机械科学与工程学院熊 良山制作
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齿轮滚刀的选用 选用齿轮滚刀时、应注意以下几点: 1) 齿轮滚刀的基本参数(如模数、压力角、齿顶高系数等)应按 被切齿轮的相同参数选取。齿轮滚刀的参数标注在其端面 上。 2) 齿轮滚刀的精度等级,应按被切齿轮的精度要求或工艺文 件的规定选取。 3) 齿轮换刀的旋向,应尽可能与被切齿轮的旋向相同,以减 小滚刀的安装角度,避免产生切削振动,提高加工精度和 表面质量。滚切直齿轮,一般用右旋滚刀;滚切左旋齿轮, 最好选用左旋滚刀。
2.1 典型加工方法与常用刀具

轴向力和扭矩 切削轻快
切削刃强度和散热条件 刀具寿命
标准麻花钻的螺旋角β=18°~ 30°。 黄铜、软青铜: β=10°~ 17° 轻合金、紫铜: β=35°~ 40° 高强度钢、铸铁:图β=10°~ 15° 2-13
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(2)顶角2φ和主偏角κr
即锋角是指两主切削刃在与 它们平行的平面上投影的夹 角 。(图2-18b)
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3)麻花钻的主要几何参数
(1)螺旋角β
指钻头螺旋槽最外缘处螺旋 线的切线与钻头轴线的夹角
L
钻头轴线
主切削刃上不同半径处的螺旋角不一样, 即螺旋角从外缘到钻心逐渐减小。
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螺旋角对切削过程的影响
螺旋角的大小不仅影响 排屑情况,而且它就是 钻头的轴向前角。
β
γf
铰刀与扩孔钻的比较
1)刀齿数多(6-12个),故导向性好,切削平稳 2)刀体强度和刚性较好(容屑槽浅,芯部直径大) 因此,铰孔的加工质量更好。
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特点:
(1)铰孔是在半精加工基础上的精加工方法。 (2)不能校正底孔轴线的偏斜,只能保证孔本身精度。 (3)不能保证孔与孔之间的尺寸精度及位置精度 (4)铰削余量小,切削速度低。
(1)逆铣法(conventional milling) 铣刀旋转方向与工件进给方向相反。
(2)顺铣法(climb milling) 铣刀旋转方向与工件进给方向相同。
2.1 典型加工方法与常用刀具
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一、车削与车刀 车削:加工内外圆、端面、螺纹及各种内外回转成形面,切断、
切槽。
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车刀主要类型: 直头外圆车刀; 弯头车刀; 偏刀; 切槽或切断刀; 镗孔刀; 螺纹车刀; 成形车刀。
刀具加工的常用知识(CNC及车刀加工)及不同刀具加工参数

二、选择适当的加工条件对于刀具的寿命有相当大的影响
1.切削方式(顺铣和逆铣),顺铣时的切削振动小于逆铣的切削振动。 顺铣时的刀具切入厚度从最大减小到零,刀具切入工件后不会出现因切不 下切屑而造成的弹刀现象,工艺系统的刚性好,切削振动小;逆铣时, 刀 具的切入厚度从零增加到最大,刀具切入初期因切削厚度薄将在工件表面 划擦一段路径,此时刃口如果遇到石墨材料中的硬质点或残留在工件表面的 切屑颗粒,都将引起刀具的弹刀或颤振,因此逆铣的切削振动大;
2.吹气(或吸尘)和浸渍电火花液加工,及时清理工件表面的石墨粉尘, 有利于减小刀具二次磨损,延长刀具的使用寿命,减少石墨粉尘对机床丝 杠和导轨的影响;
3.选择合适的高转速及相应的大进给量。综述以上几点, 刀具的材料、几何角度、涂层、刃口的强化及机械加工条件,在刀具的使用寿命中 扮演者不同的角色,缺一不可,相辅相成的。
刀具加工的常用知识:
一、刀具分类 二、选择适当的加工条件对于刀具的影响 三、半精加工参数表 四、 CNC刀具切削进给 五、车削加工参数表
刀具加工的常用知识
一、刀具分类,刀具按工件加工表面的形式可分为五类:
1、加工各种外表面的刀具包括车刀、刨刀、铣刀、外表面拉刀和锉刀等; 2、孔加工刀具包括钻头、扩孔钻、镗刀、铰刀和内表面拉刀等; 3、螺纹加工刀具包括丝锥、板牙、自动开合螺纹切头、螺纹车刀和螺纹铣刀等; 4、齿轮加工刀具包括滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮和拉刀等; 5、切断刀具包括镶齿圆锯片、带锯、弓锯、切断车刀和锯片铣刀等等。
三、半精加工参数表
四、CNC刀具切削进给
CNC刀具切削进给
CNC刀具切削进NC刀具切削进给
CNC刀具切削进给
CNC刀具切削进给
CNC刀具切削进给
精密机械制造技术21典型加工方法与常用刀具

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3、硬度
❖ 硬度是指砂轮工作表面的磨粒在磨削力的作用 下脱落的难易程度。它反映磨粒与结合剂的粘 固强度。磨粒不易脱落,称砂轮硬度高;反之 ,称砂轮硬度低。
❖ 从低到高分为超软、软、中软、中、中硬、硬 、超硬7个等级。
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砂轮硬度选择原则
❖ 工件材料较硬时,应选较软的砂轮; ❖ 工件与砂轮接触面积大时,选较软砂轮; ❖ 粗磨时选较软砂轮,以提高磨削效率; ❖ 对于精磨或成形磨,选用硬砂轮----以保持砂
轮的轮廓形状。
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4、结合剂
❖ 结合剂是将磨料粘结在一起,使砂轮具有必要 的形状和强度的材料。
❖ 常用结合剂的种类有陶瓷、树脂、橡胶及金属 结合剂(用于金刚石砂轮)等。
之差。
粗切齿取0.02~0.20mm 精切取0.005~0.015mm
❖ 齿距P:相邻两刀齿之间的轴向距离。
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❖前角γ0:根据刀具材料选取。
❖后角α0:直接影响拉刀刃磨后的径向尺 寸。
❖刃带 ba1:为增加拉刀的重磨次数而设
。
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3、铰刀
铰刀用于中、小尺寸的半精加工和精 加工,也可以用于磨孔或研孔前的预加工 。
❖铰刀齿数多(6~12个),导向性
❖芯部直径大,刚性好
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❖铰削余量小,切削速度低,加上切削过 程中的挤压作用,所以能获得较高的加工 精度和较好的表面质量。
机械制造中的机械加工刀具技术

机械制造中的机械加工刀具技术机械制造是现代工业领域中的重要环节,而机械加工则是机械制造过程中必不可少的一项技术。
机械加工的目的是通过切削、磨削等方式对工件进行加工,以获取所需的形状、尺寸和表面质量。
而在机械加工中,刀具是至关重要的工具,它决定了加工质量和效率的高低。
一、机械加工刀具的分类机械加工刀具可以根据其结构特点和加工方式进行分类。
按照结构特点,常见的机械加工刀具包括立铣刀、球头铣刀、齿轮刀具、车刀、铣刀等。
这些刀具根据其形状和功能的不同,在特定的加工环节中发挥着重要的作用。
而按照加工方式,机械加工刀具可以分为切削刀具、磨削刀具、焊接刀具等。
切削刀具主要用于切削加工过程中,通过切削刃的切削作用将工件上的材料削除,从而达到加工的目的。
磨削刀具通常用于磨削加工过程中,通过其表面的颗粒状磨粒对工件进行磨削,以获得所需的尺寸和表面精度。
而焊接刀具则主要用于焊接工艺中,通过热能的作用将两个或多个工件连接在一起。
二、机械加工刀具的选择和应用机械加工刀具的选择要根据具体的加工要求和工件材料来进行。
首先,需要考虑工件材料的硬度和切削性能,选择相应的刀具材料。
常见的刀具材料有高速钢、硬质合金、陶瓷等。
其次,要考虑加工的形状和精度要求,选择合适的刀具类型和规格。
此外,还需要考虑加工过程中的切削力、切削温度和切削速度等因素,以确保刀具的寿命和加工质量。
在具体的应用中,机械加工刀具可以根据不同的加工方式和加工对象进行适当的调整。
例如,在铣削加工中,可以使用立铣刀、球头铣刀等不同类型的铣刀,根据需要选择不同的切削方式和刀具尺寸。
而在车削加工中,则可以使用车刀、刨刀等刀具进行切削加工。
每种刀具都有其特定的优势和应用范围,正确选择和使用刀具对于提高加工效率和加工质量至关重要。
三、机械加工刀具的发展趋势随着现代制造技术的不断发展,机械加工刀具也在不断创新和改进。
未来机械加工刀具的发展趋势主要体现在以下几个方面:1. 高效加工:机械加工刀具要求在保证高加工效率的同时,能够获得高精度和良好的表面质量。
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2、扩孔钻
扩孔钻是用于对已钻孔进一步加工,以 提高孔的加工质量的刀具。
❖扩孔钻的刀齿较多,一般有三四个,导向性好, 切削平稳。由于扩孔余量较小,容屑槽浅,刀体 强度和刚性较好;扩孔钻没有横刃,改善了切削 条件,可以大大提高切削效率和加工质量。
❖扩孔钻的主要类型有两种,即整体式扩孔钻和 套式扩孔钻,其中套式扩孔钻适用于大直径孔的 扩孔加工。
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Table
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三、铣削与铣刀
❖ 概念
刀齿分布在圆周表面(圆柱和盘状铣刀) 或端面(端面铣刀)上的多刃回转刀具。
❖ 用途
加工平面、台阶、沟槽和各种成形表面。
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1、铣刀的几何角度
❖圆柱铣刀的几何角度
前角用法平面γn、后角αn或α0及螺旋角β。
❖端铣刀的几何角度
内拉刀、内圆磨砂轮、珩磨头等。
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1、麻花钻
麻花钻是一种形状较为复杂的双 刃钻孔或扩孔的标准刀具,一般用于 孔的粗加工也可用于攻丝、铰孔、拉 孔、镗孔、磨孔的预制孔。
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麻花钻结构
由三部分构成: 尾部:钻头的夹持部分,用于与机床联接,并传 递扭矩和轴向力。按直径分为直柄(小直径)和 锥柄(大直径)两种。 颈部:尾部与工作部分间的过渡部分,供磨削砂 轮退 刀和打印标记用。小直径的直柄钻头没有 颈部。 工作部分:钻头的主要部分,前端是切削部分, 承担 主要的切削工作;后端为向导部分,引导 钻头,也是切削部分的后备部分。
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3、机夹可转位式车刀
❖将预先加工好的有一定几何角度的多角形硬 质合金刀片,用机械的方法装夹在特制的刀 杆上,便成为机夹可转位式车刀。
❖刀具的几何角度是由刀片形状及其刀杆槽中 的安装位置来确定,不需要刃磨。
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❖ 刀片的一个切削刃磨损后,只要松开刀片夹紧元件, 将刀片转位,改用另一个新刀刃,重新夹紧后即可 继续切削。待全部刀刃都磨钝后,再装上新刀片即 可。
❖ 拉刀是一种高生产率、高精度的多齿刀具。
❖ 可加工出各种形状的内孔结构。如:内圆孔、 内方孔、内花键、内孔键槽等。
❖ 也可加工各种形状的外表面。如:平面、成 形面。
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1、拉刀的类型
❖ 按加工工件表面不同分:内拉刀和外拉刀。 ❖ 按拉刀工作受力方向不同分:拉刀和推刀。 ❖按拉刀的结构:整体式和组合式 。
❖ 优点和机夹重磨式车刀一致:可避免焊接引起的应 力、裂纹等缺陷;刀杆可多次重复使用。刀头结构 较复杂,刚度不如焊接式,有夹持应力。
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二、钻削、扩削、铰削与孔加工刀具
❖按用途分两大类:
从实体材料上加工成孔:麻花钻、中心钻及
深孔钻;
对已有孔进行再加工:扩孔钻、铰刀、镗刀,
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✓特点:结构简单、刚性好,适应性强,可 以根据具体的加工条件和要求刃磨出合理的 几何度。
✓注意:焊接时产生内应力或裂纹、刀片硬 度下降,切削性能和耐用度降低。
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2、硬质合金机夹重磨式车刀
❖用机械的方法将硬质合金刀片夹固在刀杆上的 车刀。
❖刀片磨损后,可取下重磨,然后再安装使用。 ▪ 优点:可避免焊接引起的应力、裂纹等缺陷; 刀杆可多次重复使用。 ▪ 缺点:刀头结构较复杂,刚度不如焊接式, 有夹持应力。
铣削方式
指铣削时铣刀相对于工件的运动和位置关系。 铣削方式影响:刀具的耐用度、工件的加工表面粗糙 度、铣削过程的平稳性及切削加工的生产率。 ▪ 圆周铣削法(周铣法) :逆铣和顺铣 ▪ 端面铣削法(端铣法):对称铣、不对称逆铣、不对
称顺铣。
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四、拉刀
盘铣刀的每一个刀齿相当于一把车刀,角度标 注坐标系与外圆车刀定义一致,故其角度定义与 车刀相同。
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2、硬质合金端铣刀
❖硬质合金机夹重磨式端铣刀(图2-26) ❖硬质合金可转位端铣刀(图2-27)
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3、铣削方式及合理选用
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机械制造技术基础
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第二章制造工艺装备
第一节典型加工方法与常用刀具
车刀:整体式、焊接式、机夹重磨式和机夹可转位式 孔加工刀具:麻花钻、扩孔钻、铰刀等 铣刀:平面铣刀、指状铣刀等 拉刀:拉刀和推刀
齿轮刀具:滚齿、插齿、铣齿、磨齿、锑齿等 砂轮:外圆、内圆、平面砂轮等
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2、拉刀的结构
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3、铰刀
铰刀用于中、小尺寸的半精加工和精 加工,也可以用于磨孔或研孔前的预加工。
❖铰刀齿数多(6~12个),导向性 ❖芯部直径大,刚性好
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❖铰削余量小,切削速度低,加上切削过 程中的挤压作用,所以能获得较高的加工 精度和较好的表面质量。 ❖铰刀分为手用铰刀和机用铰刀两类。手 用铰刀分为整体式和可调整式两种,机用 铰刀分为带柄的和套式两种。
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麻花钻主要几何参数
❖公称直径 ❖螺旋角:钻头螺旋槽最外缘处螺旋线的切线与 钻头轴线间的夹角为螺旋角。标准麻花钻 β=18°~30°,小直径钻头直径较小。 ❖顶角:为两主切削刃在与其平行线的轴向平面 上的投影之间的夹角。标准麻花钻2φ=118°。
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❖主偏角:主偏角的大小决定于顶角的大小,顶 角之半φ在数值上与主偏角接近。 ❖前角:在正交平面内测量的前刀面与基面的夹 角。 ❖后角:在假定工作平面内测量的切削平面与后 主刀面的夹角。
一、车削与车刀
❖车刀功能:
是金属切削加工中应用最广泛的一种刀具,主要
用于加工外圆、内孔、端面、螺纹及各种回转 体表面、切断与切槽等。
(图2-1)
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❖结构型式:
整体式(高速钢) 焊接式 机夹重磨式 机夹可转位车刀(硬质合金)
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1、硬质合金焊接式车刀
在碳钢(一般为45钢)刀杆上按刀具几 何角度的要求开出刀槽,用焊料(一般为铜 丝)将硬质合金刀片(专业厂家生产、已标 准化)焊接在刀槽内,并按所设计的几何角 度刃磨后使用的车刀。