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金属切削常用刀具

3金属切削常用刀具

3.1车刀

3.1.1车刀种类和用途

车刀是应用最广的一种单刃刀具。

也是学习、分析各类刀具的基础。

车刀用于各种车床上,加工外圆、内孔、端面、螺纹、车槽等。

车刀按结构可分为整体车刀、焊接车刀、机夹车刀、可转位车刀和成型车刀。

其中可转位车刀的应用日益广泛,在车刀中所占比例逐渐增加。

1.硬质合金焊接车刀

所谓焊接式车刀,就是在碳钢刀杆上按刀具几何角度的要求开出刀槽,采用钎焊方法,用焊料将硬质合金刀片焊接在刀槽内,并按所选择的几何参数刃磨后使用的车刀。

2.机夹车刀

机夹车刀是采用普通刀片,用机械夹固的方法将刀片夹持在刀杆上使用的车刀,如图3.1所示。

此类刀具有如下特点:

①刀片不经过高温焊接,避免了因焊接而引起的刀片硬度下降、产生裂纹等缺陷,提高了刀具的耐用度。

②由于刀具耐用度提高,使用时间较长,换刀时间缩短,提高了生产效率。

③刀杆可重复使用,既节省了钢材又提高了刀片的利用率,刀片由制造厂家回收再制,提高了经济效益,降低了刀具成本。

④刀片重磨后,尺寸会逐渐变小,为了恢复刀片的工作位置,往往在车刀结构上设有刀片的调整机构,以增加刀片的重磨次数。

⑤压紧刀片所用的压板端部,可以起断屑器作用。

3.可转位车刀

可转位车刀是使用可转位刀片的机夹车刀,如图3.2所示。

一条切削刃用钝后可迅速转位换成相邻的新切削刃,即可继续工作,直到刀片上所有切削刃均已用钝,刀片才报废回收。

更换新刀片后,车刀又可继续工作。

1)可转位刀具的优点

与焊接车刀相比,可转位车刀具有下述优点:

①刀具寿命高由于刀片避免了由焊接和刃磨高温引起的缺陷,刀具几何参数完全由刀片和刀杆槽保证,切削性能稳定,从而提高了刀具寿命。

②生产效率高由于机床操作工人不再磨刀,可大大减少停机换刀等辅助时间。

③有利于推广新技术、新工艺可转位刀有利于推广使用涂层、陶瓷等新型刀具材料。

④有利于降低刀具成本由于刀杆使用寿命长,大大减少了刀杆的消耗和库存量,简化了刀具的管理工作,降低了刀具成本。

2)可转位车刀刀片的夹紧特点与要求

①定位精度高刀片转位或更换新刀片后,刀尖位置的变化应在工件精度允许的范围内。

②刀片夹紧可靠应保证刀片、刀垫、刀杆接触面紧密贴合,经得起冲击和振动,但夹紧力也不宜过大,应力分布应均匀,以免压碎刀片。

③排屑流畅刀片前刀面上最好无障碍,保证切屑排出流畅,并容易观察。

④使用方便转换刀刃和更换新刀片方便、迅速。

对小尺寸刀具结构要紧凑。

在满足以上要求时,尽可能使结构简单,制造和使用方便。

4.成形车刀

成形车刀是加工回转体成形表面的专用刀具,其刃形是根据工件廓形设计的,可用在各类车床上加工内外回转体的成形表面。

用成形车刀加工零件时可一次形成零件表面,操作简便、生产率高,加工后能达到公差等级IT8~IT10、表面粗糙度为Ra10~Ra5μm,并能保证较高的互换性。

但成形车刀制造较复杂、成本较高,刀刃工作长度较宽,故易引起振动。

成形车刀主要用在加工批量较大的中、小尺寸带成形表面的零件。

3.1.2孔加工刀具

孔加工刀具按其用途可分为两大类:

一类是钻头,它主要用于在实心材料上钻孔(有时也用于扩孔)。

根据钻头构造及用途不同,又可分为麻花钻、扁钻、中心钻及深孔钻等;

另一类是对已有孔进行再加工的刀具,如扩孔钻、铰刀及镗刀等。

1.麻花钻

麻花钻是一种形状复杂的孔加工刀具,结构如图3.3所示。

它的应用较为广泛。

常用来钻精度较低和表面较粗糙的孔。

用高速钢钻头加工的孔精度可达IT11~IT13,表面粗糙度可达Ra6.3~Ra25μm;用硬质合金钻头加工时则分别可达IT10~IT11和Ra3.2~Ra12.5μm。

1)麻花钻的组成

麻花钻由工具厂专业生产,其常备规格为φ0.1~φ80mm。

麻花钻的结构主要由柄部、颈部及工作部分组成,如图3.30所示。

①装夹部分柄部是钻头的夹持部分,用以传递扭矩和轴向力。

柄部有直柄和锥柄两种形式,钻头直径小于12mm时制成直柄,见图3.3(b);钻头直径大于12mm时制成莫氏锥度的圆锥柄,见图3.3a)。

锥柄后端的扁尾可插入钻床主轴的长方孔中,以传递较大的扭矩。

②工作部分颈部是柄部和工作部分的连接部分,是磨削柄部时砂轮的退刀槽,也是打印商标和钻头规格的地方。

直柄钻头一般不制有颈部。

钻头的工作部分包括切削部分和导向部分。

切削部分担负主要切削工作,如图2.30c)所示。

③切削部分形状类似沿其轴线对称布置的两把车刀,由两个前刀面、两个后刀面及连接两条主切削刃的横刃和两条副切削刃组成。

横刃上有很大的负前角,在钻削中增大了轴向切削力,同时横刃过长,不利于钻头定心,易产生引偏,致使加工孔的孔径增大,孔不圆或孔的轴线歪斜等,所以在刃磨麻花钻时应尽量使横刃短小。

2)麻花钻的几何角度

麻花钻的几何角度有顶角2φ(两条主切削刃的夹角。

通常为116°~118°)、前角γo、后角αo横刃斜角ψ和螺旋角β等。

这些几何角度对钻削加工的性能、切削力大小,排屑情况等都有直接的影响,使用时要根据不同加工材料和切削要求来选取。

3)麻花钻的缺陷与群钻

麻花钻虽然是孔加工的主要刀具,长期以来一直被广泛使用,但是由于麻花钻在结构上存在着比较严重的缺陷,致使钻孔的质量和生产率受到很大影响,这主要表现在:

①钻头主切削刃上各点的前角变化很大,钻孔时,外缘处的切削速度最大,而该处的前角最大,刀刃强度最薄弱,因此钻头在外缘处的磨损特别严重。

②钻头横刃较长,横刃及其附近的前角为负值,达-55°~-60°。

钻孔时,横刃处于挤刮状态,轴向抗力较大。

同时横刃过长,不利于钻头定心,易产生引偏,致使加工孔的孔径增大,孔不圆或孔的轴线歪斜等。

③钻削加工过程是半封闭加工。

钻孔时,主切削刃全长同时参加切削,切削刃长,切屑宽,而各点切屑的流出方向和速度各异,切屑呈螺卷状,而容屑槽又受钻头本身尺寸的限制,因而排屑困难,切削液也不易注入切削区域,冷却和散热不良,大大降低了钻头的使用寿命。

针对标准高速钢麻花钻存在的缺陷,在实践中采取多种措施修磨麻花钻的结构。

如修磨横刃,减少横刃长度,增大横刃前角,减小轴向受力状况;修磨前刀面,增大钻芯处前角;修磨主切削刃,改善散热条件;在主切削刃后面磨出分屑槽,利于排屑和切削液注入,改善切削条件;等等。

用麻花钻综合修磨而成的新型钻头,即“群钻”。

标准型群钻结构如图3.4所示,适合于钻削碳素钢和低合金钢。

其修磨主要特征为:

①将横刃磨短、磨低,改善横刃处切削条件。

②将靠近钻心附近主刃修磨成一段顶角较大的内直刃和一段圆弧刃,以增大该段切削刃前角。

同时,对称的圆弧刃在钻削过程中起到定心及分屑作用。

③在外直刃上磨出分屑槽,改善断屑、排屑情况。

经过综合修磨而成的群钻,切削性能显著改善。

钻削轴向力比标准麻花钻下降35%~50%,转矩降低10%~30%,切削轻快省力;改善了散热、断屑及冷却润滑条件,耐用度比标准麻花钻提高了3~5倍;另外,生产率、加工精度、表面质量都有所提高。

2.中心钻

中心钻用于加工中心孔。

有三种形式:

中心钻、无护锥60°复合中心钻及带护锥60°复合中心钻。

中心钻在结构上与麻花钻类似。

为节约刀具材料,复合中心钻常制成双端的。

钻沟一般制成直的。

复合中心钻工作部分由钻孔部分和锪孔部分组成。

钻孔部与麻花钻同样,有倒锥度及钻尖几何参数。

锪孔部制成60°锥度,保护锥制成120°锥度。

复合中心钻工作部分的外圆须经斜向铲磨,才能保证锪孔部和锪孔部与钻孔部的过渡部分具有后角。

 

3.扩孔钻

扩孔钻用于已有孔的扩大,一般加工精度可达IT10~IT11,表面粗糙度可达Ra3.2~Ra12.5μm,通常作为孔的半精加工刀具。

扩孔钻的类型主要有两种,即整体锥柄扩孔钻和套式扩孔钻,如图3.5所示。

4.深孔钻

一般深径比(孔深与孔径比)为5~10的孔即为深孔。

加工深径比较大的深孔可用深孔钻。

深孔钻的结构有多种形式,常用的主要有外排屑深孔钻(如图3.6所示)、内排屑深孔钻(如图3.7所示)、喷吸钻(如图3.8所示)等等。

5.镗刀

镗刀用来扩孔及用于孔的的粗、精加工。

镗刀能修正钻孔、扩孔等上一工序所造成的孔轴线歪曲、偏斜等缺陷,故特别适用于要求孔距很准的孔系加工,如图3.9、图3.10所示。

镗刀可加工不同直径的孔,镗孔可在车床、铣床、钻床、镗床上进行。

根据结构特点及使用方式,镗刀可分为单刃镗刀、多刃镗刀和浮动镗刀等。

这里只简单介绍几种单刃镗刀。

为了保证镗孔时的加工质量,镗刀应满足下列要求:

①镗刀和镗刀杆要有足够的刚度;

②镗刀在镗刀杆上既夹持牢固,又装卸方便,便于调整;

③要有可靠的断屑和排屑措施。

 

6.铰刀

6.铰刀

铰刀用于中小孔的半精加工和精加工,也常用于磨孔或研孔的预加工。

铰刀的齿数多、导向性好、刚性好、加工余量小、工作平稳,一般加工精度可达IT6~IT8,表面粗糙度可达Ra1.6~Ra0.4μm。

1)铰刀的基本结构

铰刀分为手用铰刀和机用铰刀两类,其基本结构如图3.11所示,它由工作部分、颈部、和柄部组成。

工作部分包括切削部分和修光部分(标准部分)。

切削部分为锥形,担负主要切削工作。

修光部分起校正孔径、修光孔壁和导向作用。

为减少修光部分刀齿与已加工孔壁的摩擦,并防止孔径扩大,修光部分的后端为倒锥形状。

铰刀可分为手用铰刀和机用铰刀两种。

手用铰刀为直柄(见图3.11a),其工作部分较长,导向性好,可防止铰孔时铰刀歪斜。

机用铰刀又分为直柄、锥柄和套式三种(见图3.11b)、c))。

2)铰刀的选用

选用铰刀时,应该根据被加工孔的特点及铰刀的特点正确选用。

一般手用铰刀用于小批生产或修配工作中,对未淬硬孔进行手工操作的精加工。

手用铰刀适用范围为d=1~71mm。

机用铰刀适用于在车床、钻床、数控机床等机床上使用。

主要对钢、合金钢、铸铁、铜、铝等工件的孔进行半精加工和精加工。

一般机用铰刀的适用范围为d=1~50mm,套式机用铰刀适合于较大孔径的加工,其范围为d=23.6~100mm。

另外,铰刀分为三个精度等级,分别用于不同精度孔的加工(H7、H8、H9)。

在选用时,应根据被加工孔的直径、精度和机床夹持部分的型式来选用相应的铰刀。

铰孔生产率高,容易保证孔的精度和表面粗糙度,但铰刀是定值刀具,一种规格的铰刀只能加工一种尺寸和精度的孔,且不宜铰削非标准孔、台阶孔和盲孔。

对于中等尺寸以下较精密的孔,钻—扩—铰是生产中经常采用的典型工艺方案。

7.拉刀

在拉床上用拉刀加工工件的工艺过程,称为拉削加工。

拉削工艺范围广,不但可以加工各种形状的通孔,还可以拉削平面及各种组合成形表面,如图3.12所示。

根据工件加工面及截面形状不同,拉

刀有多种形式。

常用的圆孔拉刀结构如图

3.13所示。

其组成部分包括:

①前柄用以拉床夹头夹持拉刀,带动拉刀进行拉削。

②颈部是前柄与过渡锥的连接部分,可在此处打标记。

③过渡锥起对准中心的作用,使拉刀顺利进入工件预制孔中。

④前导部起导向和定心作用,防止拉孔歪斜,并可检查拉削前的孔径尺寸是否过小,以免拉刀第一个切削齿载荷太重而损坏。

⑤切削部承担全部余量的切除工作,由粗切齿、过渡齿和精切齿组成。

⑥校准部用以校正孔径,修光孔壁,并作为精切齿的后备齿

⑦后导部用以保持拉刀最后正确位置,防止拉刀在即将离开工件时,工件下垂而损坏已加工表面或刀齿。

 

⑧后柄用作直径大于60mm既长又重拉刀的后支承,防止拉刀下垂。

直径较小的拉刀可不设后柄。

3.2铣刀

铣刀是多刃回转刀具刀具,它的每一个刀齿相当于一把车刀固定在铣刀的回转面上,它的切削基本规律与车削相似,但铣削是断续切削,切削厚度和切削面积随时在变化,因此,铣削具有一些特殊性。

铣刀在旋转表面上或端面上具有刀齿,铣削时,铣刀的旋转运动是主运动,工件的直线运动是进给运动,如图3.13所示为典型铣削加工方法。

通用规格的铣刀已标准化,一般均由专业工具厂制造。

以下介绍几种常用铣刀的特点及适用范围。

3.2.1铣刀的类型和用途

铣刀的类型很多,结构不一,应用范围很广,是金属切削刀具中种类最多的刀具之一。

铣刀按其用途可分为加工平面用铣刀、加工沟槽用铣刀、加工成形面用铣刀等类型。

以下介绍几种常用铣刀的特点及适用范围。

1)圆柱铣刀

如图3.14a所示,圆柱铣刀一般都是用高速钢整体制造,直线或螺旋线切削刃分布在圆周表面上,没有副切削刃。

螺旋形的刀齿切削时是逐渐切入和脱离工件的,所以切削过程较平稳主要用于卧式铣床铣削宽度小于铣刀长度的狭长平面。

2)面铣刀(端铣刀)

如图3.14b)所示,面铣刀主切削刃分布在圆柱或圆锥面上,端面切削刃为副切削刃。

按刀齿材料可分为高速钢和硬质合金两大类,多制成套式镶齿结构。

镶齿面铣刀刀盘直径一般为φ75mm~φ300mm,最大可达φ600mm,主要用在立式或卧式铣床上铣削台阶面和平面,特别适合较大平面的铣削加工。

用面铣刀加工平面,同时参加切削刀齿较多,又有副切削刃的修光作用,使加工表面粗糙度值小。

硬质合金镶齿面铣刀可实现高速切削(100~150m/min),生产效率高,应用广泛。

3)立铣刀

如图3.14c)、d)、e)、f)所示,立铣刀一般有3~4个刀齿组成,圆柱面上的切削刃是主切削刃,端面上分布着副切削刃,工作时只能沿着刀具的径向进给,不能沿着铣刀轴线方向作进给运动。

它主要用于铣削凹槽、台阶面和小平面,还可以利用靠模铣削成形表面。

图3.14各种典型铣削加工方法

4)三面刃铣刀

三面刃铣刀可分为直齿三面刃和错齿三面刃,它主要用在卧式铣床上铣削台阶面和凹槽。

如图3.14g)所示,三面刃铣刀除圆周具有主切削刃外,两侧面也有副切削刃,从而改善了两端面切削条件,提高了切削效率,减小了表面粗糙度值。

错齿三面刃铣刀,圆周上刀齿呈左右交错分布,和直齿三面刃铣刀相比,它切削较平稳、切削力小、排屑容易,故应用较广。

5)锯片铣刀

如图3.14h)所示,锯片铣刀很薄,只有圆周上有刀齿,侧面无切削刃,用于铣削窄槽和切断工件。

为了减小摩擦和避免夹刀,其厚度由边缘向中心减薄,使两侧面形成副偏角。

6)键槽铣刀

如图3.14i)所示,它的外形与立铣刀相似,不同的是它在圆周上只有两个螺旋刀齿,其端面刀齿的刀刃延伸至中心,因此在铣两端不通的键槽时,可作适量的轴向进给。

它主要用于加工圆头封闭键槽。

铣削加工时,先轴向进给达到槽深,然后沿键槽方向铣出键槽全长。

其他型式铣刀还有T形槽铣刀(如图3.14k)所示)、燕尾槽铣刀(如图3.141)所示)、角度铣刀(如图3.14m)所示)、成形铣刀(如图3.14n)、p)所示)

3.2.2铣削特点

1.铣削用量要素

铣削时调整机床用的参量称为铣削要素,也称为铣削用量要素,其内容为:

1)铣削速度vc

即铣刀最大直径处切削刃的线速度,单位为m/min。

其值可用下式计算

式中d——铣刀直径,mm;

n——铣刀转速,r/min。

2)进给量

铣削进给量有三种表示方法:

①每齿进给量fz铣刀每转过一个刀齿时,工件与铣刀沿进给方向的相对位移量,单位是mm/齿。

②每转进给量f铣刀每转一转时,工件与铣刀沿进给方向的相对位移量,单位是mm/r。

③进给速度vf单位时间(每分钟)内,工件与铣刀沿进给方向的相对位移量,单位是mm/min。

fz、f、vf三者的关系是:

式中z——为铣刀刀齿数

铣削加工规定三种进给量是由于生产的需要,其中vf用以机床调整及计算加工工时;每齿进给量fz则用来计算切削力、验算刀齿强度。

一般铣床铭牌上进给量是用进给速度vf标注的。

3)背吃刀量αp

αp是指平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸,单位为mm。

周铣时αp是已加工表面宽度,端铣时αp是切削层深度。

4)侧吃刀量αe

αe是指垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸,单位为mm。

周铣时αe是切削层深度,端铣时αe是已加工表面宽度。

2.铣削用量的选择

铣削用量应根据工件材料、加工精度、铣刀耐用度及机床刚度等因素进行选择。

首先选定铣削深度(背吃刀量αp),其次是每齿进给量fz,最后确定铣削速度。

表3.1和表3.2为铣削用量推荐值,供参考。

表3.1粗铣每齿进给量fz的推荐值

刀具

材料

推荐进给量/(mm/齿)

高速钢

圆柱铣刀

0.1~0.15

铸铁

0.12~0.20

面铣刀

0.04~0.06

铸铁

0.15~0.20

三面刃铣刀

0.04~0.06

铸铁

0.15~0.25

硬质合金铣刀

0.1~0.20

铸铁

0.15~0.30

表3.2铣削速度

的推荐值

工件材料

铣削速度(m/min)

说明

高速钢铣刀

硬质合金铣刀

20

20~40

150~190

粗铣时取小值,精铣时取大值。

工件材料强度和硬度高取小值,反之取大

45

20~35

120~150

40Cr

15~25

60~90

HT150

14~22

70~100

黄铜

30~60

120~200

值。

刀具材料耐热性好取大值,反之取小值。

铝合金

112~300

400~600

不锈钢

16~25

50~100

 

3.3其它刀具

3.3.1螺纹刀具

在各种传动机构、紧固件和测量工具等很多方面,都广泛应用螺纹。

根据螺纹的形状、表面粗糙度、公差等级和生产批量的不同,其加工方法及所采用的刀具也各不相同。

按加工螺纹的方法,螺纹刀具可分为以下几类。

1.螺纹车刀

图3.15车螺纹

它的结构简单,通用性好,可以用来加工各种尺寸、形状的内、外螺纹。

螺纹车削加工生产效率低,加工质量主要决定于工人技术水平、机床精度和刀具本身的制造精度,适用于单件小批生产。

如图3.15所示,为用螺纹车刀车削螺纹安装车刀的方法。

2.螺纹梳刀

图3.16螺纹梳刀

用这种刀具加工多头螺纹时,一次走刀便能成形,生产率高,但制造较为困难。

螺纹梳刀实质上是多齿的螺纹车刀,一般有6~8个齿,分为切削与校准两部分。

常用螺纹梳刀如图3.16所示。

图3.17丝锥

3.丝锥和板牙

丝锥(如图3.17所示)和板牙(如图3.18所示)主要用于加工直径1~52mm的圆柱形及圆锥形内、外螺纹,可以手工操作或在车床和钻床上使用。

手用丝锥分为头锥、二锥。

丝锥用于加工内螺纹,板牙只能用来加工低精度的外螺纹。

因结构简单、制造使用方便,故中小批生产中应用甚广。

图3.18板牙

4.螺纹铣刀

如图3.19a所示,螺纹铣刀用于加工圆柱形及圆锥形内、外螺纹,生产率高,特别适合于加工直径较大的螺纹。

常见的螺纹铣刀有盘形铣刀和梳形铣刀。

多用于螺纹的粗加工,有较高的生产率。

图3.19螺纹铣刀、螺纹梳刀

5.螺纹砂轮

用砂轮磨削螺纹,如图3.20所示。

公差等级达IT5~IT6,表面粗糙度达Ra6.3~Ra0.8。

图3.20磨削外螺纹

6.螺纹滚压工具

这是利用金属塑性变形的方法来加工螺纹的。

滚压螺纹的生产率极高,公差等级达IT5~IT6,1.6~Ra0.25。

图3.21为用螺纹滚压工具加工螺纹的方法。

3.3.2齿轮刀具

齿轮刀具是用于切削齿轮齿形的刀具,此类刀具结构复杂,种类繁多。

按其工作原理,可分为成形法刀具和展成法刀具两大类。

图3.21滚压螺纹

1)成形法齿轮刀具

成形法齿轮刀具的切削刃的轮廓与被加工齿轮槽廓形相同或相似,通常适用于加工直齿圆柱齿轮、斜齿齿条等。

常用的成形齿轮刀具有:

盘形齿轮铣刀、指状齿轮铣刀等,当齿轮模数m<8时,一般在卧式铣床上用盘状铣刀铣削,如图3.22a所示;当齿轮模数m≥8时,在立式铣床上用指状铣刀铣削,如图3.22b所示。

这类铣刀结构简单,制造容易,可在普通铣床上使用。

但是加工精度和效率较低,加工精度为9~12级、齿面粗糙度Ra值为6.3~3.2µm。

主要用于单件、小批量生产和修配。

 

表3.3模数铣刀刀号及其加工齿数范围

用成形法加工齿轮的齿廓形状是由模数铣刀刀刃形状来保证;齿廓分布的均匀性则由分度头分度精度保证。

标准渐开线齿轮的齿廓形状是由该齿轮的模数m和齿数Z决定的。

因此,要加工出准确的齿形,就必须要求同一模数不同齿数的齿轮都有一把相应的模数铣刀,这将导致刀具数量非常多,在生产中是极不经济的。

实际生产中,将同一模数的铣刀一般只做出8把,分别铣削齿形相近的一定齿数范围的齿轮。

模数铣刀刀号及其加工齿数范围见表3.3。

刀号

1

2

3

4

5

6

7

8

加工齿数范围

12~13

14~16

17~20

21~25

26~34

35~54

55~134

135以上

每种刀号齿轮铣刀的刀齿形状均按加工齿数范围中最少齿数的齿形设计。

所以在加工该范围内加工其它齿数齿轮时,会有一定的齿形误差产生。

当加工精度要求不高的斜齿圆柱齿轮时,可以借用加工直齿圆柱齿轮的铣刀。

但此时铣刀的刀号应按照斜齿轮法向截面内的当量齿数Zd来选择。

 

式中:

Z—斜齿圆柱齿轮齿数;

β—斜齿圆柱齿轮的螺旋角。

2)展成法齿轮刀具

这类刀具是利用齿轮的啮合原理来加工齿轮的。

加工时,刀具本身就相当于一个齿轮,它与被切齿轮作无侧隙啮合,工件齿形由刀具切削刃在展成过程中逐渐切削包络而成。

因此,刀具的齿形不同于被加工齿轮的齿槽形状。

常用的展成法齿轮刀具有:

滚齿刀、插齿刀、剃齿刀等。

①齿轮滚刀

在滚齿机上滚切齿轮是广泛采用的加工齿形的方法,所用的刀具称为滚刀。

如图3.23所示,滚刀的轮廓形状与蜗杆相似,它是由围绕刀具圆柱面上形成的螺旋槽及垂直于螺旋槽方向切出的沟槽相交而形成切削刃的,切出的沟槽是为了形成刀齿的前刀面和容纳切屑(容屑槽)。

容屑槽的一个侧面就是滚刀的前刀面,它在垂直于滚刀轴线的剖面上是一条直线。

若此直线通过滚刀轴线,则顶刃的前角γ0=0°,称为零前角滚刀;为了改善切削条件,提高生产率,有时把前角做成γ0=5°~10°,称为正前角滚刀。

为了使刀齿具有必要的后角,并保证滚刀在重磨后齿形不变,齿高和齿厚也不变,刀齿后刀面是一个铲背面。

每把滚刀可以准确地加工出模数和压力角相同,齿数不同的渐开线齿轮齿形。

②插齿刀

插齿是利用插齿刀在插齿机上加工内、外齿轮或齿条等的齿面加工方法。

插齿刀的形状类似一个齿轮,在齿上磨出前角和后角,从而使它具有锋利的刀刃,如图3.24所示。

插齿时要求插齿刀作上下往复切削运动,同时强制地要求插齿刀和被加工齿轮之间严格保持一对渐开线齿轮的啮合关系。

这样插齿刀就能把工件上齿间金属切去而形成渐开线齿形。

一种模数的插齿刀可以切出模数和压力角相同的各种齿数的齿轮

插齿刀可以加工直齿轮、斜齿轮、内齿轮、塔形齿轮、人字齿轮和齿条等,是一种应用很广泛的齿轮刀具。

 

 

3.3.3蜗轮刀具

1.蜗轮滚刀

蜗轮滚刀用于加工与圆柱蜗杆向啮合的蜗轮。

外观上很像蜗杆,如图3.27a所示。

主要尺寸与工作蜗杆相同,不过在其上开了若干个容屑槽,以形成一个个刀齿,并对刀齿进行过背铲,以获得切削角度,如图3.28所示。

切削时,其轴线位于被蜗轮的中心平面内,模拟着工件蜗杆与蜗轮的啮合过程,它们的轴交角、切出蜗轮全部齿形的中心距等均与工作蜗杆与蜗轮啮合时对应相等。

为了加工出蜗轮的齿底圆弧,滚刀不能沿被切蜗轮的轴线移动。

所以在设计蜗轮滚刀时必须根据蜗轮、蜗杆的有关技术参数进行。

因受到原工作蜗杆外径的限制,蜗轮滚刀的外径一般都较小,为了使滚刀的刀体有足够的强度,常采用如图3.25a所示的连轴式结构

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