《機(jī)械制造工藝與設(shè)備》圖文-第5章

5.1鉆削加工5.2鏜削加工5.3刨削加工5.4圓柱齒輪加工目錄鉆削是孔加工的一種基本方法。鉆削所用的設(shè)備主要是鉆床，所用的刀具是麻花鉆、擴(kuò)孔鉆、鉸刀等。5.1鉆削加工常用的鉆削加工模具加工方法鉆削加工的特點(diǎn)1.鉆頭在半封閉狀態(tài)下切削，排屑困難。2.切削熱不易傳散。3.冷卻困難，切削溫度高，鉆頭磨損嚴(yán)重。4.鉆頭呈細(xì)長(zhǎng)狀，剛度差，鉆出的孔容易引偏（如孔徑擴(kuò)大、孔不圓、孔的軸線(xiàn)歪斜）。5.1.1鉆床1.臺(tái)式鉆床臺(tái)式鉆床是放置在臺(tái)桌上使用的小型鉆床，如圖所示。臺(tái)式鉆床用于鉆削中、小型工件上的小孔，按最大鉆孔直徑劃分有2mm、6mm、12mm、16mm、20mm等多種規(guī)格，多用于單件、小批量生產(chǎn)。臺(tái)式鉆床1—底座；2—工作臺(tái)；3—進(jìn)給手柄；4—主軸；5—主軸架；6—V帶；7—帶輪；8—電動(dòng)機(jī)；9、11—鎖緊手柄；10—立柱2.立式鉆床立式鉆床是一種中型鉆床，如圖所示。它由主軸箱、進(jìn)給箱、立柱、工作臺(tái)和底座等組成。電動(dòng)機(jī)6通過(guò)傳動(dòng)裝置將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳至主軸箱5和進(jìn)給箱4，使主軸3旋轉(zhuǎn)并沿軸線(xiàn)向下機(jī)動(dòng)進(jìn)給。主軸箱5和進(jìn)給箱4內(nèi)部均有變速機(jī)構(gòu)，可分別實(shí)現(xiàn)對(duì)主軸3的變速和對(duì)進(jìn)給量的調(diào)整。加工時(shí)，工件安裝在工作臺(tái)2上，工作臺(tái)2和進(jìn)給箱4可沿立柱7上的導(dǎo)軌上下移動(dòng)，調(diào)整其位置，以適應(yīng)在不同高度的工件上進(jìn)行鉆孔加工。立式鉆床1—底座；2—工作臺(tái)；3—主軸；4—進(jìn)給箱；5—主軸箱；6—電動(dòng)機(jī)；7—立柱3.搖臂鉆床搖臂鉆床是一種大型鉆床，如圖所示。它由立柱、搖臂、主軸箱、工作臺(tái)、底座等組成。主軸箱3裝在搖臂4上，可沿?fù)u臂4上導(dǎo)軌做水平移動(dòng)。搖臂4套裝在立柱2上，借助電動(dòng)機(jī)及絲杠的傳動(dòng)，可沿立柱2上下移動(dòng)。立柱2是由內(nèi)立柱和外立柱組成的，外立柱可繞內(nèi)立柱-180°~180°回轉(zhuǎn)。搖臂鉆床1—立柱座；2—立柱；3—主軸箱；4—搖臂；5—主軸；6—工作臺(tái)；7—底座4.深孔鉆床深孔鉆床是用特制的深孔鉆頭，專(zhuān)門(mén)加工深孔的鉆床，常用于加工如炮筒、槍管和機(jī)床主軸等零件中的深孔。深孔鉆床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下：（1）為避免機(jī)床過(guò)高，深孔鉆床一般采用臥式布局。（2）為減少孔中心線(xiàn)的偏斜，主運(yùn)動(dòng)是工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，鉆頭只做直線(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)而不旋轉(zhuǎn)。（3）為保證獲得很好的冷卻效果，在深孔鉆床上配有周期退刀排屑裝置及切削液輸送裝置，使切削液由刀具內(nèi)部輸入至切削部位，如圖所示。深孔鉆床1—工件；2—鉆頭；3—鉆桿5.1.2麻花鉆麻花鉆是最常用的孔加工刀具，用于實(shí)體材料上孔的粗加工，一般由高速鋼制成。鉆孔加工精度為IT13～I(xiàn)T11,表面粗糙度Ra為50～12.5μm，加工孔徑范圍為0.1～80mm，以ф30mm以下最為常用。標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆的結(jié)構(gòu)由柄部、頸部和工作部分組成。1.柄部如圖所示。麻花鉆2.頸部頸部位于工作部分和柄部之間，是磨削柄部時(shí)砂輪的退刀槽。鉆頭的標(biāo)志（如鉆頭孔徑和商標(biāo)）就打印在此處。3.工作部分工作部分包括切削部分和導(dǎo)向部分。1）切削部分切削部分擔(dān)負(fù)主要的切削工作，由兩條主切削刃、兩條副切削刃、一條橫刃、兩個(gè)前刀面、兩個(gè)后刀面及兩個(gè)副后刀面組成，如圖所示。麻花鉆切削部分組成2）導(dǎo)向部分導(dǎo)向部分有兩條對(duì)稱(chēng)的螺旋槽和兩條窄棱面，螺旋槽起著排屑和輸送切削液的作用，窄棱面起著導(dǎo)向和修光孔壁的作用。導(dǎo)向部分應(yīng)有微小的錐度，以減小與孔壁的摩擦。5.1.3擴(kuò)孔鉆擴(kuò)孔鉆是用來(lái)對(duì)工件上已有孔進(jìn)行擴(kuò)大的刀具。擴(kuò)孔屬于半精加工，其目的是擴(kuò)大孔徑并提高精度和降低表面粗糙度，常用做鉸孔或磨孔前的預(yù)加工或精度要求不高孔的最終加工。擴(kuò)孔加工精度為IT11～I(xiàn)T10，表面粗糙度Ra為6.3～3.2μm。擴(kuò)孔方法如圖所示。擴(kuò)孔方法擴(kuò)孔鉆的外形與麻花鉆的外形相似，如圖所示。但是擴(kuò)孔鉆有3～4個(gè)刀齒，而麻花鉆只有2個(gè)刀齒。由于擴(kuò)孔鉆螺旋槽較小、較淺，因而其鉆芯較粗，剛性及強(qiáng)度好，使切屑較易排出。擴(kuò)孔鉆的切削刃不必自外緣延續(xù)到中心，其前端呈平面且沒(méi)有橫刃。因此，擴(kuò)孔加工余量較小，切削時(shí)進(jìn)給抗力小，切削過(guò)程較平穩(wěn)，可以采用較大的切削速度和進(jìn)給量，加工質(zhì)量和生產(chǎn)率均比鉆孔高。擴(kuò)孔時(shí)，孔的尺寸是由擴(kuò)孔鉆的尺寸來(lái)保證的。擴(kuò)孔鉆5.1.4鉸刀鉸刀是應(yīng)用較為普遍的孔的精加工刀具之一。鉸孔主要是對(duì)未淬硬的中、小尺寸孔進(jìn)行精加工，一般加工精度為IT9～I(xiàn)T7，表面粗糙度Ra為1.6～0.4μm。直徑較大的鉸刀為節(jié)約材料，常做成套式結(jié)構(gòu)，如圖所示。成套式結(jié)構(gòu)的鉸刀鏜削加工所用的設(shè)備主要是鏜床，所用的刀具是鏜刀。通常鏜刀的旋轉(zhuǎn)是主運(yùn)動(dòng)，鏜刀或工件沿孔軸線(xiàn)的移動(dòng)是進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。鏜削加工適合于單件、小批量生產(chǎn)中加工各種大型、復(fù)雜工件上的孔系，這些孔除了要有較高的尺寸精度外，還要有較高的位置精度，所以生產(chǎn)中常作為大型和箱體零件上孔的半精加工和精加工工序。5.2鏜削加工鏜削加工能方便準(zhǔn)確的調(diào)整被加工孔與鏜刀的相對(duì)位置，因而能保證被加工孔與其他表面間的相互位置精度。鏜刀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且徑向尺寸可以調(diào)節(jié)，用一把鏜刀就可加工直徑不同的孔。在一次安裝中，既可進(jìn)行粗加工，也可進(jìn)行半精加工和精加工，可加工各種結(jié)構(gòu)類(lèi)型的孔，如盲孔、階梯孔等。鏜削加工能校正原有孔的軸線(xiàn)歪斜。鏜削加工對(duì)操作者技術(shù)要求較高。鏜削加工的生產(chǎn)率較低。12345鏜削加工的特點(diǎn)如下：臥式鏜床的典型加工方法5.2.1鏜床1.臥式鏜床臥式鏜床的典型加工方法如圖所示。臥式鏜床工藝范圍較廣，除鏜孔外，還可銑平面及各種溝槽、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、車(chē)削端面和短外圓柱面、車(chē)槽和車(chē)螺紋等。TP619型臥式鏜床如圖所示。它由主軸箱、工作臺(tái)、主立柱、后立柱和床身等組成。TP619型臥式鏜床1—后立柱；2—鏜桿支承座；3—床身；4—下滑座；5—上滑座；6—工作臺(tái)；7—平旋盤(pán)；8—主軸；9—主軸箱；10—主立柱2.坐標(biāo)鏜床坐標(biāo)鏜床是指具有精密坐標(biāo)定位裝置的鏜床。依靠坐標(biāo)位置的精密測(cè)量裝置能精確地確定工作臺(tái)、主軸箱等移動(dòng)部件的位移量，實(shí)現(xiàn)鏜刀和工件的精確定位。坐標(biāo)鏜床工藝范圍廣，除鏜孔、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔及銑削加工外，還能進(jìn)行精密刻度、樣板的精密劃線(xiàn)、孔間距及直線(xiàn)尺寸的精密測(cè)量等。其適用于鏜削尺寸、形狀、位置精度要求很高的孔系，如精密鉆模、鏜模及量具等。坐標(biāo)鏜床有立式坐標(biāo)鏜床和臥式坐標(biāo)鏜床兩大類(lèi)。立式坐標(biāo)鏜床主要用于加工軸線(xiàn)與安裝基面（底面）垂直的孔系和銑削頂面，它還有單立柱和雙立柱兩種形式。臥式坐標(biāo)鏜床主要用于加工軸線(xiàn)與安裝基面平行的孔系和銑削側(cè)面。5.2.2鏜刀1.單刃鏜刀單刃鏜刀只有一個(gè)切削刃，如圖（a）和圖（b）所示分別為在鏜床上加工通孔和盲孔用的單刃鏜刀。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，粗、精加工都適用，通用性好，使用范圍廣，可校正原有孔的軸線(xiàn)歪斜，但生產(chǎn)率較低，比較適用于單件、小批量生產(chǎn)。單刃鏜刀一般均有尺寸調(diào)節(jié)裝置，可加工直徑不同的孔。單刃鏜刀2.雙刃鏜刀雙刃鏜刀兩端都有切削刃，工作時(shí)基本上可消除徑向力對(duì)鏜桿的影響。工件的孔徑尺寸與精度由鏜刀徑向尺寸保證，鏜刀上的兩個(gè)刀片可徑向調(diào)整。調(diào)整時(shí)，先松開(kāi)緊固螺釘5，再旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺釘3，通過(guò)斜面墊板4將刀齒的徑向尺寸調(diào)好后，再擰緊緊固螺釘5把刀齒固定，如圖所示。雙刃鏜刀1—刀塊；2—刀片；3—調(diào)節(jié)螺釘；4—斜面墊板；5—緊固螺釘刨削加工主要用于加工水平面、垂直面、斜面、各種溝槽及成形面，如圖所示。刨削加工5.3刨削加工模具加工方法刨削加工的特點(diǎn)1.刨削與銑削的加工精度與表面粗糙度大致相當(dāng)。2.刨削的加工范圍不如銑削加工范圍廣泛。銑削可以加工內(nèi)凹面，曲面等。但對(duì)于大型零件的溝槽，如V形槽、T形槽等，一般用刨削。3.刨削的生產(chǎn)率一般低于銑削。這是因?yàn)殂娤魇嵌嗳星邢鳎捎酶咚偾邢?，且沒(méi)有空程。4.刨削的成本一般比銑削低。因?yàn)榕ｎ^刨床的結(jié)構(gòu)比銑床簡(jiǎn)單，刨刀的制造和刃磨較銑刀容易。5.3.1刨床刨削加工是在刨床上進(jìn)行的，常用的刨床為牛頭刨床和龍門(mén)刨床。1.牛頭刨床牛頭刨床主要用于加工中、小型工件。如圖所示為牛頭刨床。它主要由床身、滑枕、刀架、橫梁、工作臺(tái)及底座組成。牛頭刨床的主參數(shù)是最大刨削長(zhǎng)度。牛頭刨床1—工作臺(tái)；2—刀架；3—滑枕；4—壓板；5—床身；6—擺動(dòng)機(jī)構(gòu)；7—變速機(jī)構(gòu)；8—進(jìn)刀機(jī)構(gòu)；9—橫梁；10—底座2.龍門(mén)刨床龍門(mén)刨床主要用于加工大型或重型工件上的各種平面，尤其適用于加工長(zhǎng)而窄的平面和溝槽，也可在工作臺(tái)上一次裝夾數(shù)個(gè)中、小型工件進(jìn)行多件加工。如圖所示為龍門(mén)刨床。它由床身、工作臺(tái)、立柱、橫梁、垂直刀架、側(cè)刀架等組成。龍門(mén)刨床1—工作臺(tái)；2—側(cè)刀架；3—橫梁；4、6—垂直刀架；5—立柱；7—側(cè)刀架；8—床身5.3.2刨刀1.刨刀的種類(lèi)刨刀的種類(lèi)很多，按使用用途分，常見(jiàn)的刨刀有平面刨刀、偏刀、角度偏刀、直切刀和彎頭切刀等，如圖所示。常見(jiàn)的刨刀2.刨刀的形狀及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)刨刀形狀及結(jié)構(gòu)與車(chē)刀相似，但由于刨削過(guò)程的不連續(xù)性，刨刀切入工件時(shí)承受較大的沖擊力，易損壞，因此，刨刀刀桿的橫截面積比車(chē)刀大。刨刀刀桿形狀一般有直頭、彎頭兩種。彎頭刨刀受力后，刀桿彎曲部分可向上方彈起，這樣刀尖不易啃入工件，可避免刀尖折斷，而且彎頭刨刀還可防止當(dāng)刨刀從已加工表面上提起時(shí)損壞已加工表面，所以切削量大的刨刀常制成彎頭。1.齒輪切齒加工原理齒輪切齒加工按其原理可分為成形法（仿形法）和展成法（范成法）兩類(lèi)。1）成形法成形法加工是用成形刀具直接切出齒形。常用的成形刀具有盤(pán)形銑刀和指形銑刀，如圖所示。5.4圓柱齒輪加工常用的成形刀具1—銑刀；2—工件2）展成法展成法加工是利用一對(duì)齒輪嚙合時(shí)，其共軛齒廓互為包絡(luò)線(xiàn)的原理來(lái)切齒的，即把齒輪嚙合副（齒輪—齒條、齒輪—齒輪）中的一個(gè)轉(zhuǎn)化為刀具，另一個(gè)轉(zhuǎn)化為工件，并強(qiáng)制刀具和齒坯做嚴(yán)格的嚙合運(yùn)動(dòng)而切出齒廓。展成法的加工精度和生產(chǎn)率較高，在齒輪加工中應(yīng)用最廣。展成法加工的刀具切削刃與被切齒輪的齒數(shù)無(wú)關(guān)。因此，只需一把刀具就可以加工模數(shù)相同而齒數(shù)不同的齒輪。用展成法切齒的常用刀具有齒輪滾刀、齒輪插刀、齒條插刀、剃齒刀、砂輪等。在金屬切削機(jī)床中，用來(lái)加工齒輪輪齒表面的機(jī)床，稱(chēng)為齒輪加工機(jī)床，其種類(lèi)繁多，主要有滾齒機(jī)、插齒機(jī)、剃齒機(jī)、珩齒機(jī)和磨齒機(jī)等。5.4.1滾齒加工在滾齒機(jī)上用滾刀按展成法原理加工齒輪的方法稱(chēng)為滾齒加工。1.滾齒加工原理及其應(yīng)用滾齒加工原理是由一對(duì)交錯(cuò)螺旋齒輪嚙合演化而來(lái)的，如圖（a）所示。若其中一個(gè)螺旋齒輪齒數(shù)極少（通常齒數(shù)為1），則這個(gè)螺旋齒輪便成了蝸桿形狀，如圖（b）所示。若在這個(gè)蝸桿形螺旋齒輪的圓柱面上開(kāi)槽，加以鏟背、淬火及刃磨出前、后刀面，則就得到了齒輪滾刀，如圖（c）所示。滾齒加工原理2.Y3150E型滾齒機(jī)如圖所示為Y3150E型滾齒機(jī)。它由床身、立柱、刀架溜板、滾刀架、后立柱和工作臺(tái)等組成。立柱2固定在床身1上，刀架溜板3帶動(dòng)滾刀架5可沿立柱2的導(dǎo)軌上下移動(dòng)，滾刀架5安裝在刀架溜板3上，滾刀架5連同滾刀一起可沿刀架溜板3的圓形導(dǎo)軌調(diào)整安裝角度。滾刀安裝在刀桿4上做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。工件安裝在工作臺(tái)9的心軸7上，隨同工作臺(tái)9一起轉(zhuǎn)動(dòng)。后立柱8和工作臺(tái)9一起裝在床鞍10上，可沿滾齒機(jī)水平導(dǎo)軌移動(dòng)，用于調(diào)整工件的徑向位置或做徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。Y3150E型滾齒機(jī)1—床身；2—立柱；3—刀架溜板；4—刀桿；5—滾刀架；6—支架；7—心軸；8—后立柱；9—工作臺(tái)；10—床鞍3.直齒圓柱齒輪加工的傳動(dòng)原理加工直齒圓柱齒輪除需要滾刀旋轉(zhuǎn)與工件旋轉(zhuǎn)復(fù)合而成的展成運(yùn)動(dòng)外，還需要滾刀旋轉(zhuǎn)的主運(yùn)動(dòng)，以及滾刀沿工件軸線(xiàn)方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。因此，滾齒機(jī)的傳動(dòng)主要由主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈、展成運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈、軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈組成，如圖所示。如果是加工斜齒輪，還得有一個(gè)附加運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈。滾齒輪傳動(dòng)原理和傳動(dòng)鏈4.滾刀滾刀是加工外嚙合直齒、斜齒圓柱齒輪時(shí)最常用的刀具。其外形呈蝸桿狀，如圖所示，是一種粗加工和半精加工的切齒刀具。加工時(shí)，滾刀除做旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)外，還沿工件軸線(xiàn)方向移動(dòng)以切出全部齒寬。模數(shù)為1～10mm的標(biāo)準(zhǔn)齒輪滾刀一般用高速鋼整體制造，大模數(shù)的滾刀一般采用鑲齒式。滾刀及滾齒運(yùn)動(dòng)5.4.2插齒加工在插齒機(jī)上用插齒刀按展成法原理加工齒輪的方法稱(chēng)為插齒加工。1.插齒加工原理及其運(yùn)動(dòng)插齒加工是采用一對(duì)平行軸的圓柱齒輪相嚙合的原理進(jìn)行加工的。其中一個(gè)齒輪作為工件，另一個(gè)齒輪變?yōu)辇X輪形的插齒刀，它的模數(shù)和壓力角與被加工齒輪相同，且磨出前、后刀角以形成切削刃，通過(guò)無(wú)間隙的嚙合運(yùn)動(dòng)將工件加工出齒形，如圖所示。插齒加工原理如圖所示，插齒加工的主要運(yùn)動(dòng)有以下幾種：（1）主運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)是指插齒刀的往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，即切削運(yùn)動(dòng)。（2）展成運(yùn)動(dòng)。展成運(yùn)動(dòng)是指插齒刀的轉(zhuǎn)動(dòng)和被切齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，兩者間應(yīng)嚴(yán)格保證嚙合關(guān)系。（3）徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是指插齒時(shí)，插齒刀不能一開(kāi)始就切到輪齒的全齒深，需要逐漸切入，因此，插齒刀在做展成運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，要沿工件的半徑方向做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。（4）讓刀運(yùn)動(dòng)。讓刀運(yùn)動(dòng)是指為了避免插齒刀在返程時(shí)，刀齒的后刀面與齒面發(fā)生摩擦，在插齒刀返回時(shí)工件要讓開(kāi)一些，而當(dāng)插齒刀處于工作行程時(shí)工件又恢復(fù)原位。插齒加工的主要運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)123插齒和滾齒的加工精度相當(dāng)。插齒刀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造刃磨方便，加工精度較高，但插齒機(jī)較復(fù)雜，增加了傳動(dòng)誤差。插齒加工的齒面粗糙度小。插齒加工的生產(chǎn)率比滾齒加工低。2.插齒加工的特點(diǎn)及應(yīng)用插齒加工與滾齒加工相比有以下特點(diǎn)：3.插齒刀插齒刀本質(zhì)上是一個(gè)具有切削刃的漸開(kāi)線(xiàn)圓柱齒輪。直齒插齒刀有盤(pán)形、碗