【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 強(qiáng)，同時(shí)還要求刀具材料具有很高的高溫力學(xué)性能，如高溫強(qiáng)度、高溫硬度、高 溫韌性等。 由于在數(shù)控加工生產(chǎn)中，被加工零件要求在一次裝夾完成后其加工精度，因此，要求刀具借助專用的對(duì)刀裝置或?qū)Φ秲x調(diào)整到所要求的尺寸精度后，再安裝到機(jī)床上使用。這樣就要求道具的制造精度要高。尤其是在使用可轉(zhuǎn)位刀具的使用時(shí)，道具的尺寸公差、刀片換位后刀尖空間位置尺寸的重復(fù)精度，都有嚴(yán)格的精度要求。 數(shù)控刀具應(yīng)能與數(shù)控機(jī)床快速、準(zhǔn)確的結(jié)合和脫開，并能適應(yīng)機(jī)械手和機(jī)器人的操作，并且要求刀具更換性好、更換迅速、尺寸調(diào)整方便、安裝可靠，以減少因更換道具而 造成的停頓時(shí)間。道具的尺寸應(yīng)能借助于對(duì)刀儀在機(jī)外進(jìn)行預(yù)調(diào)，以減少換刀調(diào)整的停機(jī)時(shí)間。 、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化 數(shù)控刀具應(yīng)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化，盡量減少刀具規(guī)格，以利于數(shù)控編程和便于刀具管理，降低加工成本，提高生產(chǎn)效率。應(yīng)建立道具準(zhǔn)備單元，進(jìn)行集中管理，負(fù)責(zé)刀具的保管、維護(hù)、預(yù)調(diào)、配置等工作。 由于機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具能滿足耐用、穩(wěn)定、易調(diào)和可換等要求，目前，在數(shù)控機(jī)床設(shè)備中，廣泛采用機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具結(jié)構(gòu)。機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具在數(shù)量上達(dá)到整個(gè)數(shù)控刀具的 30%40%。 為了充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的技術(shù)濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 優(yōu)勢(shì)，提高加工效率，對(duì)復(fù)雜零件加工要求在一次裝夾中進(jìn)行多工序的集中加工，并淡化傳統(tǒng)的車、銑、鏜、螺紋加工等不同切削工藝的界限，是提高數(shù)控機(jī)床效率、加快產(chǎn)品開發(fā)的有效途徑。為此，對(duì)數(shù)控刀具提出了多功能（復(fù)合刀具）的新要求，要求一種刀具能完成零件不同工序的加工，減少換刀次數(shù)，節(jié)省換刀時(shí)間，減少刀具的數(shù)量和庫(kù)存量，便于刀具的管理。 （ 2） 對(duì)刀具材料的基本要求 在切削加工時(shí)，刀具切削部分與切屑、工件相互接觸的表面上成上承受了很大的壓力和強(qiáng)烈的摩擦，刀具在高溫下進(jìn)行切削的同時(shí)，還承受著切削力、沖擊和振動(dòng)，因此要求刀具切削部分的材料具備以下性能： 刀具材料必須具有高于工件材料的硬度，常溫硬度在 HRC60 以下。 耐磨性表示刀具抵抗磨損的能力，通常刀具材料的硬度越高耐磨性越好；材料中硬質(zhì)點(diǎn)的硬度越高，數(shù)量越多，顆粒越小，分布越均勻，則耐磨性越好。 為了承受切削力、沖擊和振動(dòng)，刀具材料應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和韌性，一般用抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性值表示。 刀具材料應(yīng)在高溫下保持較高的硬度、耐 磨性、強(qiáng)度和韌性，并有良好的抗擴(kuò)散、抗氧化的能力，這就是刀具材料的耐磨性，它是衡量刀具材料綜合切削性能的重要指標(biāo)。 為了便于刀具制造，要求刀具材料有良好的可加工性，包括鍛、軋、焊接、切削加工、可磨削性和熱處理特性等。 此外，在選用刀具材料時(shí)，還要考慮經(jīng)濟(jì)性，經(jīng)濟(jì)性差的刀具材料難以推廣使用。 刀具材料種類很多，常用的有碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼、硬質(zhì)合金鋼、陶瓷、金剛石和立方氮化硼等。碳素工具鋼和合金工具鋼，因其耐熱性較差，僅用于低速手工工具。陶瓷、金剛石和立方氮化硼則由于性質(zhì)脆 、工藝性差及價(jià)格昂貴等原因，目前只在較小的范圍內(nèi)使用。當(dāng)今，用得最多的刀具材料為高速鋼和硬質(zhì)合金剛。 （ 3） 刀具切削部分的材料 目前工廠中的刀具切削部分材料主要有高速鋼和硬質(zhì)合金鋼兩種。高速鋼是一種含濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 鎢、鋁、鉻、釩等合金元素較多的高合金工具鋼。高速鋼主要優(yōu)點(diǎn)是具有高的硬度、強(qiáng)度和耐磨性，且耐磨性和淬透性良好，其允許的切削速度是碳素工具鋼和合金鋼的兩倍以上。高速鋼刃磨后切削刃鋒利，故又稱之為“鋒鋼”和“白鋼”。高速鋼是一種綜合性能好、應(yīng)用范圍廣的刀具材料。 硬質(zhì)合金鋼是由碳化鎢（ wc）、碳化鈦（ Tic）等 碳 化物和鈷（ co）用粉末冶金方法制成的。這種刀具材料有高的硬度（ HRA88～ 93）和耐熱性（耐熱溫度為 850～ 1000℃）。但它的抗彎強(qiáng)度低、性脆、特別是怕震動(dòng)和沖擊。 因此，本次設(shè)計(jì)的軸類零件車 外圓端面車刀選用材料為高速鋼的 90176。車刀，車倒角用45176。車刀，切槽選用高速鋼切槽刀，刀寬為 3mm，車螺紋則選用刀尖為 60176。的螺紋刀。 車刀的安裝 車刀使用時(shí)必須正確安裝，其基本要求有以下幾點(diǎn)： ，否則，切削時(shí)刀桿剛性減弱，容易產(chǎn)生振動(dòng)，使車出來的工件表面不光潔，甚至?xí)管嚨稉p壞。車刀 伸出的長(zhǎng)度，一般以不超過刀桿厚度的 1～ 倍為宜。車刀下面的墊片要平整潔凈，墊片應(yīng)與刀架對(duì)齊，而且墊片的量應(yīng)盡量少些，以防止振動(dòng)。 。刀尖高于工件中心，會(huì)使車刀的實(shí)際后角減小，車刀后面與工件之間的摩擦增大；刀尖低于工件中心，會(huì)使車刀的實(shí)際前角減小，切削不順利。要使車刀迅速對(duì)準(zhǔn)工件中心可用下列方法： （ 1） 根據(jù)尾座頂尖的高度把車刀對(duì)準(zhǔn)； （ 2） 根據(jù)車床的主軸中心高，用鋼尺測(cè)量裝到； （ 3） 把車刀靠近工件端面，目測(cè)車刀刀尖的高低，然后緊固車刀，試車端面，再根據(jù)端面的中心裝準(zhǔn)車刀； （ 4） 安裝車刀時(shí)，刀桿軸線應(yīng)與工件軸線垂直，否則，會(huì)使主偏角和副偏角的數(shù)值發(fā)生變化； （ 5） 車刀裝上后要緊固刀架螺釘，一般要緊固兩個(gè)螺釘，緊固時(shí)應(yīng)輪換逐個(gè)擰緊，擰緊是不得用力過大，否則會(huì)損壞螺釘。 圓柱形表面是構(gòu)成各種機(jī)器零件形狀的基本表面之一。例如：軸套筒等都是由大小不同的圓柱面組成的。 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 將工件夾在車床卡盤上左作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，車刀夾在刀架上作縱向進(jìn)刀，就可以車出外圓柱面來。它是車刀基本操作之一。 車外圓 由于粗車外圓與精車外圓的要求不大一樣，所以使用的車刀也不同。 1 .外圓粗車刀 常 用的外圓粗車刀有 45176。彎頭刀、 75176。彎頭刀和 90176。偏刀等幾種。選擇粗車刀幾何角度的一般規(guī)則是： （ 1） 可取小些，在保證刀頭強(qiáng)度的情況下，應(yīng)盡量將刀具磨鋒利些，以減小切削力； （ 2） 增加刀頭強(qiáng)度，后角可取小一些，一般取 5176。 ～ 7176。 ； （ 3） 角不宜過小，太小容易引起振動(dòng)。在機(jī)床、工件、刀具剛性較好的條件下選用45176。 ～ 60176。 ；在機(jī)床、工件、刀具剛性較差的條件下用 75176。 ～ 90176。 ； （ 4） 角可以選大一些，一般在 15176。 ～ 30176。 之間； （ 5） 角一般選 0176。 ～ 3176。 ，以增加刀頭強(qiáng)度； （ 6） 削刃上應(yīng)磨有負(fù)倒棱，其寬度為 （ ～ ） f,倒棱前角為 10176。 ～ 15176。 ，以增加切削刃，提高刀具耐用度。負(fù)倒棱多用于加工鋼料的硬質(zhì)合金車刀； （ 7） 塑性材料時(shí)，為了保證切削順利和切削能自行折斷，在車刀前面上要磨有斷屑槽或裝有斷屑裝置。 要此車刀鋒利刀刃平直光潔一般選擇精車刀的幾何角度可以根據(jù)下面的原則： （ 1） 一般應(yīng)選大一些，使車刀鋒利減小切削變形； （ 2） 可取的較大一些，以減小車刀和工件之間的摩擦。副偏交應(yīng)選小一些，一般在5176。～ 15176。之間； （ 3） 尖處磨出直線或圓弧過度刃，以降低工件的表面粗糙度； （ 4） 負(fù)值刃傾角，可取 3176。 ～ 8176。 ，以控制切屑流量向待加工表面； （ 5） 塑性材料時(shí)，車刀前面應(yīng)磨有較狹的斷屑槽。 工件的安裝 由于四爪單動(dòng)卡盤的四個(gè)卡爪各自獨(dú)立移動(dòng)，因此工件裝夾后必須將工件加工部分的旋轉(zhuǎn)軸線找正到與車床軸旋轉(zhuǎn)軸線重合后才能車削，找正比較麻煩。但四爪卡盤的夾緊力大，因此適用于裝夾大型或形狀不規(guī)則的工件，四爪單動(dòng)卡盤可裝成正爪和反爪兩種，反濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 爪用來裝夾直徑較大的工件。 三爪自定心卡盤能自動(dòng)定心，不需要很多的時(shí)間去找正，裝夾效率 比四爪單動(dòng)卡盤高，但夾緊力沒有四爪單動(dòng)卡盤大。這種卡盤不能裝夾形狀不規(guī)則的工件，只適用于大批量的中小型規(guī)則零件的裝夾，如圓柱形、正三邊形、正六邊形等工件。 因此，本次設(shè)計(jì)的軸類零件將在三爪自定心卡盤上裝夾工件。 切屑用量選擇 車削時(shí)，應(yīng)根據(jù)工件要求和切屑條件合理的選擇切屑深度、進(jìn)給量和切屑速度。這三個(gè)要素的選擇是否恰當(dāng)，對(duì)工件的加工質(zhì)量，刀具的耐用度和生產(chǎn)效率都有很重要的關(guān)系。 ap的選擇 一般情況下，應(yīng)盡量先考慮較大的切屑深度 ap，其次是選擇較大的進(jìn)給量 f,最后才是考慮較高的切屑速度 v,因?yàn)槿咧袑?duì)刀具耐用度的影響以切屑深度 ap最小，而以切屑速度 v 最大。 粗車時(shí)，加工余量較多，這時(shí)對(duì)工件精度和粗糙度要求不高。所以，在機(jī)床動(dòng)力、工件和機(jī)床剛性允許的情況下，盡可能選用較大的切屑深度（一般 2～ 6cm） ，以求盡快的車去多余的金屬層。 但切削深度過大會(huì)引起振動(dòng)，甚至損壞機(jī)床和車刀。如果余量較大，不能一次車去時(shí)，可分幾刀車削。精車時(shí)，切削深度應(yīng)小些，一般選 ～ 。這樣可以使切削變形容易，減小切削力，有利于提高工件的表面光潔度和尺寸精度。 給量 f 的選擇 粗車時(shí)由于對(duì)工件表面粗糙度 要求不高，進(jìn)給量應(yīng)盡可能大些，這樣可以縮短走到時(shí)間，提高生產(chǎn)率，一般選 ～ 。 V 的選擇 切削速度的大小是根據(jù)刀具材料及其形狀、工件材料、進(jìn)給量和切削深度、冷卻液使用情況、車床動(dòng)力和剛性、車削過程的實(shí)際情況等諸多因素來決定的。 在實(shí)際生產(chǎn)中，可根據(jù) 圖表法或查有關(guān)手冊(cè)來確定切削速度，也可以由經(jīng)驗(yàn)確定。一般地說，對(duì)于高速鋼車刀，如果切下來的切削是白色的或黃色的，那么所選的切削速度大體上是合適的；對(duì)于硬質(zhì)合金刀，切下來的切屑是藍(lán)色的，表明切削速度是合適的。如果切削時(shí)出現(xiàn)火花，說明切削速度 太高。如果切削時(shí)出現(xiàn)火花，說明切削速度太高。如果切屑呈白色，說明切削速度還可以提高。 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 外圓車削 不論粗車或精車，為了車到要求的尺寸，一般 情況下都會(huì)采用試切法，其步驟如下 ： ，對(duì)加工余量做 到 心中有數(shù)。合理安裝工件、車刀，調(diào)整好主軸轉(zhuǎn)速手柄位置，開動(dòng)車床，使主軸旋轉(zhuǎn) ； 、中拖板手柄，使刀尖與工件右端外圓表面輕輕接觸 ； （中拖板手柄不動(dòng)），使車刀離開工件，一般距離工件端面 3～ 5mm； ，搖動(dòng)中拖板手柄，使車刀作橫向進(jìn)刀 ； 3～ 4mm，搖動(dòng)大拖 板手柄，退出車刀，停車測(cè)量工件直徑（中拖板不要退回，如必要退出時(shí)，應(yīng)記住其刻度），如符合要求，可繼續(xù)手動(dòng)或自動(dòng)縱向走刀切削，如不符合要求，就要根據(jù)中拖板的刻度調(diào)整切削深度 ； ，應(yīng)停止走刀，退出車刀，然后停車。注意不能先停車后退刀，否則會(huì)造成車刀崩刃。 車端面的車刀 車削端面通常使用偏刀和車刀兩種。 通常把主偏角等于 90176。 的車刀稱為偏刀。偏刀又分為左 偏刀和 右偏刀 兩種。 偏刀的前角，后角與外圓車刀基本相同，但主偏角卻采用 90176。 或大于 90176。 ，副偏角一般在 10176。 ～ 20176。 之間，在車刀鋼料時(shí)，車刀的前面應(yīng)磨有斷屑槽。 使用偏刀車削的優(yōu)點(diǎn)是：可以車削帶臺(tái)階的外圓和端面。又因主偏角較大，車削外圓時(shí)產(chǎn)生的徑向切削力小，所以不易產(chǎn)生振動(dòng)和頂彎工件。缺點(diǎn)是：由于主偏角較大，刀尖角小于 90176。，因而刀尖強(qiáng)度低，散熱性差。 右偏刀常用來車削工件的外圓，端面和階臺(tái)；左偏刀一般用來車削左向階臺(tái)，也可用于車削直徑較大，長(zhǎng)度較短的工件的端面和外圓。 彎頭車刀主偏角通常為 45176。左右可分左右兩種。彎頭車刀的前角和后角與外圓的基本相同，主偏角和副偏角都是 45176。車削鋼料 時(shí)，前面應(yīng)磨出斷屑槽。彎頭車刀除了可以車削外圓、端面以外，還可以倒角。 端面的車削 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 車端面時(shí)，工件裝夾在卡盤上，必須校正它的平面和外圓。校正時(shí)，一般用劃針校正如果端面已經(jīng)過粗加工時(shí)，可用在自定心大卡盤上找工件端面的方法校正。即在刀架上裝一根銅棒（或硬木塊）把工件在卡盤上輕輕夾緊，并旋轉(zhuǎn)工件，將銅棒（或硬木塊）輕輕支頂工件端面的邊緣處，這樣就能很快地將工件端面校正，校正后再夾緊工件。 （ 1） 用偏刀車削端面 一般情況下，車削端面時(shí)都使用右偏刀，這時(shí)若將車刀刀刃裝得與 工件中心線垂直，那么在加工時(shí)刀刃將與已加工過的端面產(chǎn)生摩擦，使加工的表面不光潔，并且刀刃也容易磨損。所以用右偏刀車端面時(shí)，需將刀刃與工件端面偏斜 5176。左右。 在通常的情況下，偏刀由外向中心走刀車端面時(shí)，是用副刀刃切削，切削不順利，端面不光潔。如果切削深度較大，刀刃上的切削力方向是指向被切削端面的，容易使用車刀扎入工件端面形成或凹面。為了解決這一問題，用右偏刀加工端面時(shí)，可以從中心向外走刀。由于用主刀刃進(jìn)行切削，切削力向外。所以車削出來的端面粗糙度小，又不容易產(chǎn)生凹面。 對(duì)于一些直徑較大的端面，也可以用左偏刀車 削。由于用主刀刃進(jìn)行切削，所以切削順利，車出的平面也可以用左偏刀車削。由于用主刀刃切削所以切削順利，車出的平面也較光潔。 （ 2） 用 45176。彎頭車刀車端面 45176。彎頭車刀是利用主刀刃進(jìn)行切削的，所以切削順利，工件端面粗糙度較低，又由于 45176。彎頭車刀的強(qiáng)度較大，又能倒角和車削外圓。 （ 1） 切削深度 ap 粗車， ap=2～ 5mm； 精車時(shí)， ap=～ 1mm （ 2） 進(jìn)給量 f 粗車時(shí)， f=～ ；精車時(shí)， f=～ （ 3） 切削速度 V 車端面時(shí)的切削速度是隨工件的直 徑減小而減小的，但在計(jì)算時(shí)要按端面的最大直徑計(jì)算。 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 切斷刀 通常使用是切斷刀都是以橫向走刀為主的，前面的刀