《机械制造基础》第2版 课件 第10章 常用金属切削机床与刀具

Chapter常用金属切削机床与刀具10第10章

常用金属切削机床与刀具案例导入图10-1减速器传动轴零件图第10章

常用金属切削机床与刀具

初步分析

该传动轴的材料为40Cr，且为小批量生产。其支承轴颈M、N是传动轴的装配基准，尺寸精度为IT6。毛坯可选为圆棒料。

可以在车削成形之后，再进行磨削加工。

除了车削和磨削外，还有多种切削加工方法可供选用。各种切削加工方法的特点、所用机床和刀具10.1车削加工在车床上进行的切削加工称为车削加工，主要用来加工各种回转表面及端面10.1车削加工普通卧式车床的组成车床是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床。在车床上还可用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙和滚花工具等进行相应的加工。

卧式车床主要加工轴类和直径不太大的盘、套类零件，故采用卧式布局。主轴水平安装，刀具在水平面内作纵、横向进给运动，CA6140型卧式车床如图10-3所示。

1.普通卧式车床的结构刀架：夹持车刀尾座：在尾座套筒内安装顶尖，可支承工件床身：连接各主要部件并保证各部件之间有正确的相对位置床腿

光杠：实现纵向或横向自动进给

丝杠：将进给运动传给溜板箱，完成螺纹车削溜板箱：将光杠传来的旋转运动变为车刀的纵向或横向的直线移动进给箱：将运动传至光杠或丝杠主轴箱：支承主轴部件

挂轮床腿

10-4普通卧式车床传动系统方框图2.传动系统的基本概念机床的三个基本组成部分：

运动源：为执行件提供动力和运动的装置，如电动机。

传动装置：传递动力和运动的装置。

执行件：执行机床运动的部件，如主轴、刀架。

使执行件和动力源以及两个相关的执行件保持运动联系的一系列顺序排行的传动件，称为传动链。传动链外联系传动链没有严格的传动比要求内联系传动链有严格的传动比要求3.CA6140型车床的传动系统图10-7为CA6140型车床的传动系统图。其传动系统有主运动和进给运动两条传动链。（1）实现主运动的主传动链主传动链的两端执行件为电动机和主轴，没有严格的传动比要求，属于外联系传动链。置换齿轮主轴箱丝杠光杠拖板箱进给箱带传动带传动进给箱主轴箱丝杠尾座拖板箱置换齿轮光杠⑵进给运动的传动链两端执行件是主轴和刀架。进给运动传动链纵向进给传动链外联系传动链横向进给传动链车螺纹传动链内联系传动链10.1车削加工车削的工艺特点1.工艺范围广2.切削过程比较平稳3.易于保证工件各加工表面之间的位置精度4.刀具简单5.加工精度范围大车削加工具有自身的特点，归纳如下：（适于工件的粗加工、半精加工和精加工。)(加工各种回转表面及回转体的端面或更为复杂的零件。)（单刃刀）10.1车削加工车刀的结构、种类和应用图10-5常用车刀及用途按用途不同，车刀可分为:

外圆车刀端面车刀内孔车刀切断刀

螺纹车刀

成型车刀10.1车削加工车刀的结构、种类和应用车刀结构简单，是生产上应用最为广泛的一种刀具。它可以在普通车床、转塔车床、立式车床、自动与半自动车床上完成工件的外圆、内孔、端面、切槽或切断以及部分内外成形面等的加工1按用途分类（1）外圆车刀

用于粗车或精车外回转表面(圆柱面或圆锥面)。

宽刃精车刀Ⅰ:切削刃宽度大于进给量，可以获得表面粗糙度较低的已加工表面，但由于其副偏角为90°，径向力较大，易振动，故不适用于工艺系统刚度低的场合。

ffnⅠⅡⅢⅣⅤ

直头外圆车刀Ⅱ:结构简单，制造较为方便，通用性差，一般仅适用于车削外圆。

90°偏刀Ⅲ:由于主偏角为90°，径向力较小，故适用于加工阶梯轴或细长轴零件的外圆面和肩面。

弯头车刀IV:不仅可车削外圆，还可车削端面及倒角，通用性较好。一般主、副偏角均做成45°。（2）端面车刀

端面车刀专门用于车削垂直于轴线的平面。一般端面车刀都从外缘向中心进给[图(a)]，这样便于在切削时测量工件已加工面的长度。若端面上已有孔，则可采用由工件中心向外缘进给的方法[图(b)]，这种进给方法可使工件表面粗糙度降低。注意：端面车刀的主偏角一般不要大于90°，否则易引起“扎刀”现象，使加工出的工件端面内凹[图(c)]。（3）

内孔车刀I用于车削通孔

Ⅱ用于车削盲孔

Ⅲ用于切割凹槽和倒角内孔车刀的工作条件较外圆车刀差。这是由于内孔车刀的刀杆悬伸长度和刀杆截面尺寸都受孔的尺寸限制，当刀杆伸出较长而截面较小时，刚度低，容易引起振动。fffn内孔车刀（4）切断刀和切槽刀

切断刀:用于从棒料上切下已加工好的零件，或切断较小直径的棒料，也可以切窄槽。按刀头与刀身的相对位置，可以分为对称和不对称（左偏和右偏）两种。

切断刀(a)左偏(b)对称（c）右偏(a)(b)(c)nf

按结构不同，车刀大致可分为整体式高速钢车刀、焊接式硬质合金车刀和机械夹固式硬质合金车刀（又分为机夹可重磨式车刀和可转位式机夹车刀）。2.按结构分类⑴整体式车刀

是车刀的切削部分与夹持部分用同一种材料做成，尺寸不大的高速钢车刀常用这种结构，截面为正方形或矩形，使用时可根据不同的用途进行刃磨；整体车刀耗用刀具材料较多，一般只用做切槽、切断使用。⑵硬质合金焊接车刀

焊接式车刀是将一定形状的硬质合金刀片和刀杆通过钎焊连接而成。硬质合金焊接式车刀其优点是结构简单，制造方便，刀具刚性好，使用较灵活，故目前在我国应用仍较为广泛。机夹可重磨式车刀是用机械夹固的方法将刀片固定在刀杆上，由刀片、刀垫、刀杆和夹紧机构等组成。如图10-9所示。12345图10-6上压式机夹车刀

1—刀杆；2—刀片；3—压板；4—螺钉；5—调整螺钉1234图10-7可转位机夹车刀l—刀垫；2—刀片；3—夹固元件；4—刀杆⑶机夹车刀机夹车刀是用机械夹固的方法将刀片夹持在刀杆上使用的车刀。根据使用情况不同分为机夹重磨车刀和机夹可转位车刀。可转位机夹刀具，是一种把可转位刀片用机械夹固的方法装夹在特制的刀杆上使用的刀具，如图10-10所示。10.1车削加工其他车床加工

在生产上，除卧式车床（普通车床）以外，常用的还有、立式车床、转塔车床、落地车床、自动车床、数控车床等。单柱式和双柱式

一般用于加工直径大，长度短且质量较大的工件。立式车床的工作台的台面是水平面

，主轴的轴心线垂直于台面，工件的矫正，装夹比较方便，工件和工作台的重量均匀地作用在工作台下面的圆导轨上。

1.立式车床立式车床动画

立式车床63

（2）转塔车床转塔刀架前刀架转塔车床

除了由前刀架外，还有一个转塔刀架

。转塔刀架由六个装刀位置，可以沿床身导轨做纵向进给。每一个刀位加工完毕后，转塔刀架快速返回，转动60°，更换到下一个刀位进行加工。适用范围：成批加工形状复杂的盘套类零件。动画

转塔车床57（3）落地车床

落地车床没有床身，它主要用于车削大型工件端面，适用于直径大、长度短、质量较小的盘、环、薄壁筒形工件的车内外圆柱面、圆锥面、端面、切槽、切断等的切削加工。如加上辅助装置也可车螺纹、磨削、仿形加工等。动画

落地车床6710.2钻削、镗削加工钻削加工钻削加工是用钻头或扩孔钻等在钻床上加工孔的方法。在钻床上可以钻中心孔、钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹、锪孔和锪平面等，如图10-14所示。钻削时，工件固定不动，刀具作旋转主运动并沿轴向移动作进给运动。根据用途和结构的不同，钻床可分为台式钻床、立式钻床、摇臂钻床、深孔钻床以及中心孔钻床等。钻床的主参数一般为最大钻孔直径。1.钻床的分类

(1)台式钻床（bench-typedrillingmachine）

简介特点适用范围

简称台钻。一种小型立式钻床，最大钻孔直径为12～15毫米，安装在钳工台上使用，多为手动进钻，常用来加工小型工件的小孔等。

台式钻床简称台钻，是一种体积小巧，操作简便，通常安装在专用工作台上使用的小型孔加工机床。台式钻床钻孔直径一般在13毫米以下，最大不超过16毫米。其主轴变速一般通过改变三角带在塔型带轮上的位置来实现，主轴进给靠手动操作。

台式钻床主要作中小型零件钻孔、扩孔、绞孔、攻螺纹、刮平面等技工车间和机床修配车间使用，与国内外同类型机床比较，具有马力小、刚度高、精度高，刚性好，操作方便，易于维护的特点。

主要适用于一般机械制造业，在单件、成批生产中或维修工作中对小型零件进行纂孔加工(2)立式钻床（verticaldrillingmachine）

工作台和主轴箱可以在立柱上垂直移动，用于加工中小型工件。立式钻床主轴竖直布置且中心位置固定的钻床,简称立钻。常用于机械制造和修配工厂加工中、小型工件的孔。简介特点适用范围

加工前，须先调整工件在工作台上的位置，使被加工孔中心线对准刀具轴线。加工时，工件固定不动，主轴在套筒中旋转并与套筒一起作轴向进给。工作台和主轴箱可沿立柱导轨调整位置，以适应不同高度的工件。1、可实现立、卧铣两种加工功能。2、立式主轴套筒具有手动和微动两种进给。3、工作台导轨副超音频淬火后磨削。4、工作台分三种机动进给方式：A型为三向；C型为单向；D型为两向。主要适用于机械制造和维修部门中的单件、小批生产，对中小型零件进行钻孔、扩孔、铰孔、锪孔及攻螺纹等加工(3)摇臂钻床（radialdrillingmachine）

主轴箱能在摇臂上移动，摇臂能回转和升降，工件固定不动，适用于加工大而重和多孔的工件，广泛应用于机械制造中。

主轴箱可在摇臂上左右移动，并随摇臂绕立柱回转±180º摇臂还可沿外柱上下升降，以适应加工不同高度的工件。较小的工件可安装在工作台上，较大的工件可直接放在底座或地面上。摇臂钻床的主要变型有滑座式和万向式两种。此外，还有车式、壁式和数字控制摇臂钻床等。简介特点适用范围

液压摇臂钻主要特点：

1．采用液压预选变速机构，可节省辅助时间

2．主轴正反转、停车（制动）、变速、空挡等动作，用一个手柄控制，操纵轻便

3．主轴箱、摇臂、内外柱采用液压驱动的菱形块夹紧机构，夹紧可靠

4．摇臂上导轨、主轴套筒及内外柱回转滚道等处均进行淬火处理，可延长使用寿命

5．主轴箱的移动除手动外，还能机动

6．有完善的安全保护装置和外柱防护及自动润滑装置

机械摇臂钻床主要特点：

1，双速电机

2，单手柄变速

3，联锁夹紧

4，机械电气双重保险

5，开门断电，急停按钮

适用于各种零件的钻孔、扩孔、铰孔、锪孔及攻螺纹等加工，在配备工艺装备的条件下也可镗孔2.钻头麻花钻扁钻深孔钻中心钻种类钻头：麻花钻（1）类型直柄＜Φ12锥柄＞Φ12外形钻头：麻花钻（2）各部名称及作用工作部分导向部分切削部分切削部分导向部分颈部柄部柄部扁尾钻头：麻花钻（2）各部名称及作用钻头：麻花钻①切削部分：起主要的切削工作。

1-前刀面

2、8-副切削刃

3、7-主切削刃

4、6-后刀面

5-横刃

9-副后刀面俗称由5刃6面组成。（2）各部名称及作用钻头：麻花钻②导向部分：导向排屑

注入冷却液备磨孔壁③工作部分：切削部分和导向部分的总称。钻头：麻花钻（2）各部名称及作用④颈部：连接柄部和工作部分，是磨削钻头外圆的退刀槽，并刻有厂标、钻头规格和材料标记。⑤柄部：钻头的加持部位，传递钻孔时所需的转矩和轴向力。直柄靠钻夹头固定；锥柄靠锥部间的摩擦力固定；麻花钻的缺陷⑴麻花钻主切削刃上各点处的前角变化很大。⑵钻头横刃过长，横刃的前角是很大的负值，达-55°～-60°，从而将产生很大的轴向力。⑶钻削加工过程是全封闭加工。与其他类型的切削刀具相比，标准麻花钻的主切削刃很长，不利于分屑与断屑。3.钻削：

(1)、钻孔（IT12-IT11、Ra25-6.3μm）在实心材料上加工孔方式称为钻孔

(2)、扩孔（IT10-IT9、Ra6.3-3.2μm

）用扩孔钻对已铸出、锻出或钻出的孔进一步加工的方法称为扩孔

(3)、铰孔（

IT8-IT6、Ra1.6-0.4μm

）采用铰刀对未淬硬的工件进行的一种精加工方法称为铰孔。

(4)、锪孔在已加工出的孔上加工圆柱形沉头孔、锥形沉头孔和凸台端面

定义：用钻头在实体材料上加工孔的操作叫钻孔。

(1)钻孔麻花钻钻孔的方法找正和引导方式：单件小批：按划线位置钻孔。批量生产：采用专用钻床夹具利用钻套引导。钻深孔当孔的深度超过孔径三倍时，钻孔时要经常退出钻头及时排屑和冷却。在硬材料上钻孔钻孔速度不能过高，手动进给量要均匀，特别是孔将要钻透时，应注意适当降低速度和进给量。钻削较大的孔当钻孔直径较大（通常＞30mm）时，应分两次钻削。钻高塑性材料上的孔在塑性好、韧性高的材料上钻孔时，断屑常成为影响加工的突出问题。可通过降低切削速度、提高进给量及时退出钻头排屑和冷却等措施加以改善。在斜面上钻孔易使钻头引偏，造成孔轴线歪斜。可先锪出平面后再进行钻孔），或采用特殊钻套来引导钻头。

(1)钻孔用扩孔钻对工件上已有孔进行扩大的加工。精度：IT10~IT9，Ra=3.2扩孔时切削深度：αp=(D-d)/2常作为孔的半精加工及铰孔前的预加工。

(2)扩孔定义：特点：①、齿数较多（一般3～4个齿），导向性好，切削平稳；②、切削刃不必由外缘一直到中心，没有横刃，可避免横刃对切削的不良影响；③、钻心粗，刚性好，可选择较大的切削用量(进给量一般为钻孔的1.5~2倍，切削速度约为钻孔的1/2)。

(2)扩孔定义：用铰刀对已有孔进行精加工的过程。

(3)铰孔特点：①、加工精度：IT9～IT7，表面粗糙度：Ra=1.6～0.2um。②、刀齿数多（6～12个），制造精度高；具有修光部分，可以用来校准孔径、修光孔壁；③、刀体强度和刚性较好（容屑槽浅，芯部直径大）；故导向性好，切削平稳；④、铰孔的余量小切削力较小；铰孔时的切速度较低，产生的切削热较少。

(3)铰孔铰刀各部名称：由工作部分、颈部和柄部3个部分组成。

(3)铰孔铰刀各部名称：①、工作部分：切削部分和校准部分组成。切削部分：切削作用；校准部分：导向、修光孔壁外形为倒锥铰刀齿为4~8齿，一般偶数制造②、颈部为磨制铰刀时供退刀用，也用来刻印商标和规格。

(3)铰孔铰刀各部名称：③、颈部为磨制铰刀时供退刀用，也用来刻印商标和规格。

柄部用来装夹和传递转矩：直柄

锥柄

直柄带方榫

前两种用于机用铰刀，后一种用于手铰刀。

(3)铰孔定义：用锪钻在孔口表面锪出一定形状的孔或表面的加工方法称为锪孔。锪孔的应用（a）锪圆柱形孔（b）锪锥形孔（c）锪孔口和凸台平面

(4)锪孔锪钻的种类用途：1、柱形锪钻：锪圆柱形埋头孔；2、锥形锪钻：锪锥形埋头孔（60°、75°、90°、120°）；3、端面锪钻：锪平孔囗端面；

(4)锪孔锪孔工作要点：①、锪孔时，进给量为钻孔的2～3倍，切削速度为钻孔的1/3～1/2（精锪，可用惯性锪孔）；

②、尽量选用较短的钻头来改磨锪钻，并注意修磨前面，减小前角，以防扎刀、振动；③、锪钢件时，应在导柱和切削表面加切削液。

(4)锪孔10.2钻削、镗削加工镗削加工在镗床上进行的切削加工称为镗削加工。它可以镗削单孔或孔系，锪、铣平面，镗盲孔及镗端面等10.2钻削、镗削加工镗削加工1.镗床镗床是用来加工尺寸较大、精度要求较高的孔的机床，特别适用于加工分布在零件不同位置上的相互位置精度要求较高的孔系。通常对铸、锻、钻的孔作进一步加工。镗床卧式镗床：应用最多、性能最广的一种镗床，适用于单件小批生产和修理车间。落地镗床和落地镗铣床：特点是工件固定在落地平台上，适宜于加工尺寸和重量较大的工件,用于重型机械制造厂。金刚（精）镗床:使用金刚石或硬质合金刀具，以很小的进给量和很高的切削速度镗削精度较高、表面粗糙度较小的孔，主要用于大批量生产中。坐标镗床：具有精密的坐标定位装置，适于加工形状、尺寸和孔距精度要求都很高的孔，还可用以进行划线、坐标测量和刻度等工作，用于工具车间和中小批量生产中。卧式镗床落地镗床深孔钻镗床卧式镗床——广泛使用于各种常规精度的单件或小批量的孔加工。卧式镗床有镗轴、平旋盘的旋转运动2个主运动；有镗轴的轴向运动、平旋盘刀具溜板的径向进给运动、主轴箱的垂直进给运动、工作台的纵向和横向进给运动及圆周转动等6个进给运动。10.2钻削、镗削加工镗削加工2.镗刀镗刀是指在镗床上用以镗孔的刀具。镗刀可分为单刃镗刀和双刃镗刀。⑴单刃镗刀单刃镗刀切削部位与普通车刀相似，刀体较小，安装在镗杆的孔中，根据被加工孔孔径大小，通过手工操纵，用螺钉固定刀头的位置，如图10-26所示。刀头与镗杆轴线垂直可镗通孔，倾斜安装可镗盲孔。

双刃镗刀就是镗刀的两端有一对对称的切削刃同时参与切削，切削时可以消除径向切削力对镗杆的影响，工件孔径的尺寸精度由镗刀来保证。双刃镗刀分为固定式和浮动式两种。

固定式镗刀块及其安装如图10-27所示。（2）双刃镗刀浮动式镗刀结构如图10-28所示。其镗刀块以间隙配合装入镗杆的方孔中，无需夹紧，而是靠切削时作用于两侧切削刃上的切削力来自动平衡定位，因而能自动补偿由于镗刀块安装误差和镗杆径向圆跳动所产生的加工误差。用该镗刀加工出的孔径精度可达IT7～IT6表面粗糙度Ra为1.6～0.4μm。缺点是无法纠正孔的直线度误差和相互位置误差。10.2钻削、镗削加工镗削加工3.镗削

⑴镗削直径不大的孔将镗刀安装在镗轴上旋转，工作台不移动，镗轴兼作轴向进给运动，如图10-20a)所示。每完成一次进给运动，主轴退回起点位置后再调节背吃刀量继续加工，直至加工完毕。镗削深度靠调节镗刀伸出长度来确定。⑵镗削不深的大孔

在平旋盘溜板上装上刀架与镗刀，平旋盘转动，刀架溜板带动镗刀切入所需深度后，工作台带动工件作纵向进给运动，如图10-20b)所示。⑶加工孔边的端面

如图10-20c)所示，把刀具装在平旋盘的刀架上，由平旋盘带动刀具旋转，同时刀架在刀架溜板的带动下沿平旋盘径向进给。⑷镗削螺纹

安装在特制刀架上的螺纹镗刀随镗轴带动旋转，工作台沿床身按刀具每旋转一转移动一个导程的规律作进给运动镗出螺纹。当加工不长的外螺纹时，应在每一行程结束时，将特制刀架沿其溜板方向按需要移动一定距离，就可控制每一行程的背吃刀量，如图10-20g)所示。镗内螺纹也可将另一特制刀装在镗杆上，镗杆既转动，又按要求作轴向进给，如图10-20h)所示。10.2钻削、镗削加工钻削、镗削的工艺特点对比图10-20镗削工艺范围10.3刨削、插削、拉削加工刨削加工在刨床上用刨刀进行切削加工称为刨削加工。刨削可以加工平面、平行面、垂直面、台阶、沟漕、斜面、曲面等，如图10-25所示。图10-25刨削加工范围10.3刨削、插削、拉削加工刨削加工1.刨床

刨床主要分为牛头刨床、龙门刨床两大类。

这两类刨床的切削运动形式是正好相反的，图10-26为在牛头刨床和龙门刨床上刨削平面时的切削运动。

在牛头刨床上主运动为刀具的直线往复运动，在龙门刨床上主运动为工件的直线往复运动。图10-26刨削运动a)在牛头刨床上刨削平面

b)在龙门刨床上刨削平面牛头刨床是滑枕带着刨刀，作直线往复运动的刨床，因滑枕前端的刀架形似牛头而得名。牛头刨床主要用于单件小批生产中刨削中小型工件上的平面、成形面和沟槽。中小型牛头刨床的主运动大多采用曲柄摇杆机构传动，故滑枕的移动速度是不均匀的。大型牛头刨床多采用液压传动，滑枕基本上是匀速运动。滑枕的返回行程速度大于工作行程速度。滑枕带着刨刀，作直线往复运动的刨床。

(1)牛头刨床龙门刨床主要用于加工大型或重型的零件上的各种平面、沟槽和各种导轨面，也可以在工作台上一次装夹数个中小型工件进行多件加工。龙门刨床的工作台带着工件通过门式框架作直线往复运动，空行程速度大于工作行程速度。而进给运动则是刨刀的横向或垂直间歇运动，这刚好与牛头刨床的运动相反。

(2)龙门刨床10.3刨削、插削、拉削加工刨削加工2.刨刀

刨刀的结构、几何形状均与车刀相似。刨刀切入和切出工件时的冲击大，易发生“崩刃”和“扎刀”现象，因而刨刀刀杆截面比较粗大，以增加刀杆的刚性，常见的刨刀如图10-29所示。图10-29常用刨刀种类a)平面刨刀b)偏刀c)角度偏刀d)切刀e)弯切刀f)切槽刀10.3刨削、插削、拉削加工刨削加工3.刨削加工的工艺特点与应用主运动为直线往复运动，在空行程时作间歇进给运动。刀具的切削角不变生产成本较低、生产效率较低加工精度通常为IT9~IT7，表面粗糙度Ra12.5~1.6μm；采用宽刃刀精刨时，加工精度可达IT6，表面粗糙度Ra值可达0.8~0.2μm牛头刨床主要适于各种小型工件的单件、小批量生产。大型工件的平面、V形槽、T形槽和燕尾槽或窄长的导轨面等适合于在龙门刨床上加工。其生产效率和加工精度均比牛头刨床高。10.3刨削、插削、拉削加工插削加工

插削加工是指在插床上用插刀加工工件的方法。插削加工与刨削加工基本相同，只是插削是在插床上沿铅直方向进行，可视为“立式刨床”加工。插削主要用于单件、小批量生产中加工工件的内表面，如方孔、长方孔、各种多边形孔、孔内键槽等，如图10-30所示。图10-30插削的主要内容a)插键槽b)插方孔c)插多边形孔d)插花键孔1.插床插床的外形和组成部分如图10-31所示。插刀随滑枕在垂直方向上的直线往复运动是主运动，工件沿纵向横向及圆周三个方向分别所作的间歇运动是进给运动。插床的主参数是最大插削长度。10.3刨削、插削、拉削加工插削加工图10-31插床2.插刀

插刀属于单刃刀具。与刨刀相比，插刀的前面与后面位置对调，为了避免刀杆与工件已加工表面碰撞，其主切削刃偏离刀杆正面。常用插刀有尖刃插刀和平刃插刀等，如图10-32所示。尖刃插刀主要用于粗插或插多边形孔，平刃插刀主要用于精插或插直角沟槽及多边形孔。10.3刨削、插削、拉削加工插削加工图10-32插刀a)尖刃插刀（尖刀）b)平刃插刀（切刀）10.3刨削、插削、拉削加工拉削加工在拉床上用拉刀加工称为拉削加工，也可认为是刨削加工的进一步发展。拉削的加工范围很广，可拉削各种形状的内外表面，如图10-33所示。拉削加工是只有主运动，而没有专门的进给运动。拉削只能提高工件加工表面的尺寸精度和表面粗糙度而不能改善工件各加工面的相互位置精度。图10-33拉削的典型表面形状10.3刨削、插削、拉削加工拉刀拉刀是一种多齿精加工刀具。拉削时后一刀齿(或后一组刀齿)的齿高高于(或齿宽等于)前一刀齿(或前一组刀齿)，从而能依次地从工件上切下很薄的金属层，以获得精度高、表面质量好的工件表面。

根据加工表面位置不同，可将拉刀分为内拉刀与外拉刀两个大类。10.3刨削、插削、拉削加工拉刀图10-35圆孔拉刀结构柄部——用于将拉刀装夹在拉床的夹头中以传送运动和拉力。

颈部——用于连接头部与刀体，一般在颈部上刻印拉刀的标记。过渡锥——使前导部能顺利进入初孔(工件上予先加工的孔)，起对准中心的作用。⑵拉刀的结构81前导部——起引导作用，防止拉刀进入工件孔后发生歪斜，并可检查拉削孔径是否符合要求。切削部——它担负主要的切削工作，其刀齿尺寸逐渐增大，又分为粗切齿与精切齿两部分。有的拉刀在粗切齿与精切齿之间还有过渡齿。校准部——用于校准与修光被切削表面，起到提高工件加工精度和表面质量的作用。其刀齿尺寸不变。当切削部分的刀齿经过刃磨尺寸变小后，前几个校准齿依次变成切削齿，所以校准齿还具有精切齿的后备作用。后导部——它能在拉削终了前保持拉刀的后几个刀齿与工件间具有正确的相对位置，防止工件偏斜。10.3刨削、插削、拉削加工拉刀⑵拉刀的结构10.4铣削与齿形加工铣削加工图10-36铣削加工的应用a)圆柱铣刀铣平面

b)套式铣刀铣台阶面c)三面刃铣刀铣直角槽

d)端铣刀铣平面e)立铣刀铣凹平面

f)锯片铣刀切断g)凸半圆铣刀铣凹圆弧面h)凹半圆铣刀铣凸圆弧面i)齿轮铣刀铣齿轮j)角度铣刀铣V形槽

k)燕尾槽铣刀铣燕尾槽l)T形槽铣刀铣T形槽m)键槽铣刀铣键槽

n)半圆键槽铣刀铣半圆键槽

o)角度铣刀铣螺旋槽在铣床上利用铣刀的旋转和工件的移动对工件进行切削加工，称为铣削加工。

铣削时铣刀回转运动是主运动，工件作直线或曲线运动，是进给运动。铣削的加工范围很广，如图10-36所示，用不同类型的铣刀可以加工平面、斜面、垂直面、各种沟槽和成形面等。10.4铣削与齿形加工铣削加工1.铣床

铣床的种类：卧式及立式升降台铣床、工具铣床、龙门铣床、仿形铣床、仪表铣床和床身铣床等。

最基本类型为升降台式铣床和龙门铣床，应用普遍的为卧式升降台铣床。

（1）卧式升降台铣床卧式升降台铣床的主轴是水平的，如图10-37所示，床身1固定在底座8上，内装主运动的变速、操纵等机构和主轴3。升降台7沿床身垂直导轨升降，床鞍6在升降台7上横向运动，工作台5在床鞍上作纵向进给运动。升降台、工作台和床鞍可快速移动。故固定在工作台上的工件可在相互垂直的三个方向中的任一方向实现进给运动或调整位移。铣刀安装在主轴3上，铣刀旋转作为主运动。图10-37卧式升降台铣床1－床身2－悬梁3－主轴4－刀杆支架5－工作台6－床鞍7－升降台8－底座

（2）立式升降台铣床立式升降台铣床的主轴是垂直布置的，如图10-38所示。立式升降台铣床的立铣头在垂直平面内可以向右或向左在±45°范围内回转角度，以扩大工艺范围。卧式升降台铣床和立式升降台铣床适用于单件及成批生产。图10-38立式升降台铣床1－铣头2－主轴3－工作台4－床鞍5－升降台

（3）床身式铣床

床身式铣床的工作台不作升降运动，故又称工作台不升降式铣床。机床的竖直运动由安装在立柱上的主轴箱完成。这样作可以提高机床刚度，以便采用较大的切削用量。这类机床常用于加工中等尺寸的零件。

这类铣床的工作台有圆形和矩形两类。右图为双端面圆形工作台铣床，主要用于粗铣和半精铣顶平面。双端面圆形工作台铣床1－主轴箱2－立柱3－回转工作台4－滑座5－床身

（4）龙门铣床龙门铣床是一种大型高效通用铣床，主要用于加工各类大型工件上的平面、沟槽等。可以对工件进行粗铣、半精铣，也可以进行精铣。图10-39所示是龙门铣床的外形。龙门铣床可用多个铣头同时加工一个工件的几个面或同时加工几个工件，所以生产率很高，在成批和大量生产中得到广泛的应用。图10-39龙门铣床1－工作台2、9－卧铣头3－横梁4、8－立铣头5、7－立柱6－顶梁10－床身10.4铣削与齿形加工铣削加工2.铣刀铣刀种类按其用途可分为加工平面用铣刀、加工沟槽用铣刀、加工成形面用铣刀三大类。通用规格的铣刀已标准化，一般均由专业工具厂生产。

（1）加工平面用铣刀a)b)图10-40圆柱铣刀a)整体式b)镶齿式

（1）加工平面用铣刀a)

b)c)图10-41面铣刀a)整体式刀片b)焊接式硬质合金刀片c)机械夹固式可转位硬质合金刀片1－刀体2－定位座3－定位座夹板4－刀片夹板

（2）加工沟槽用铣刀

图10-42立铣刀a)b)c)图10-43三面刃铣刀a)直齿三面刃b)错齿三面刃c)镶齿三面刃铣刀立铣刀圆柱面上的切削刃是主切削刃，端面上的切削刃没有通过中心，是副切削刃。工作时不宜作轴向进给运动。注意

（3）加工成形面用铣刀-角度铣刀图10-44角度铣刀a)单角度铣刀b）双角度铣刀10.4铣削与齿形加工铣削加工3.铣削的工艺特点⑶容易产生振动铣刀的刀齿切入和切出工件时会产生冲击，并将同时引起铣刀的工作齿数的增减和铣削时每个刀齿的切削厚度的变化，这必然要引起切削力和切削面积的变化，因此铣削过程不平稳，容易产生冲击和振动，甚至可能引起硬质合金刀片的碎裂。限制了铣削加工质量和生产率的进一步提高。⑵生产率较高铣削时，铣刀有几个刀齿同时参加切削，总的切削宽度较大。铣削的主运动是铣刀的旋转，有利于高速铣削，所以铣削的生产率一般比刨削高。⑴刀齿散热条件较好铣刀是多齿刀具，铣刀刀齿在切离工件的一段时间内，可以得到一定的冷却，散热条件较好。10.4铣削与齿形加工铣削加工4.铣削方式

铣削方式是指铣削时铣刀相对于工件的运动和位置关系。它对铣刀寿命、工件表面粗糙度、铣削过程平稳性及生产率都有较大的影响。

铣平面时根据所用铣刀的类型（切削刃在铣刀上的分布：圆柱面和端平面）不同，可分为圆周铣削（周铣）和端面铣削（端铣）两种方式。a）圆周铣削b）端面铣削

（1）周铣和端铣圆周铣削（周铣）端面铣削（端铣）用铣刀圆周上的切削刃来铣削工件，铣刀的回转轴线与被加工表面平行。用铣刀端面上的切削刃来铣削工件，铣刀的回转轴线与被加工表面垂直。通常只在卧式铣床上进行端铣一般在立式铣床上进行，也可在其他形式的铣床上进行只有主刃参加切削，无副刃所以加工后的表面粗糙度较大。主刃副刃同时参加切削，且副刃有修光作用，所以加工后的表面粗糙度较小。周铣时主轴刚性差，生产率较低，适于在中小批生产中铣削狭长的平面、键槽及某些成形表面和组合表面。端铣时主轴刚性好，并且面铣刀易于采用硬质合金可转位刀片，因而所用切削用量大，生产率较高，适于在大批大量生产中铣削宽大平面。

（1）周铣和端铣a）逆铣b）顺铣

（2）逆铣和顺铣项目逆铣顺铣结论切入切出情况切屑厚度从0到最大，因刀刃不能刃磨绝对锋利，故开始时不能立即切入工件，存在对工件挤压与摩擦。工件出现加工硬化，降低表面质量。此外，刀齿磨损快耐用度降低。但无冲击。铣刀刀刃切入工件初，切屑厚度最大，逐渐减小到0。后刀面与已加工表面挤压、摩擦小，刀刃磨损慢，没有逆铣时的滑行，冷硬程度大为减轻，已加工表面质量较高，刀具寿命也比逆铣高。但刀齿切入时冲击大。顺铣时铣刀寿命比逆铣高2~3倍，加工表面也比较好。工作台丝杠螺母间的接触情况Ff与工作台进给方向相反，工作台不会窜动。水平分力Ff与工作台进给方向相同，当工作台进给丝杠与螺母间隙较大，工作台易出现轴向窜动。导致刀齿折断，刀轴弯曲，工件与夹具产生位移甚至机床损坏。顺铣时，若丝杠螺母间有间隙，则会使工作台窜动，进给不均，易打刀。工件装夹可靠性垂直分力FN向上，工件需较大的夹紧力。工件在该方向易产生振动，对工件夹紧不利。铣刀对工件作用力Fc在垂直方向分力FN始终向下，对工件起压紧作用，切削平稳，适于不易夹紧或细长薄板形工件。顺铣时工件夹紧比逆铣可靠刀具磨损情况刀刃沿已加工表面切入工件，工件的表面硬皮和杂质对刀刃影响小。刀刃从工件外表面切入，工件表层硬皮和杂质易使刀具磨损和损坏。顺铣刀具磨损较大

（2）逆铣和顺铣逆铣和顺铣的比较逆铣顺铣铣床上没有消除丝杠螺母之间侧隙装置时；加工工件材料硬度较高时。在切削用量较小（如精铣），工作表面质量要求较高；机床有消除丝杠螺母之间侧隙装置时；对不易夹牢、薄而长的工件；易产生加工硬化的工件。逆铣和顺铣的选择

（2）逆铣和顺铣10.5磨削加工及其光整加工简介磨削加工图10-45磨削的工艺范围在磨床上是用磨具（如砂轮、砂带、油石和研磨料）以较高的线速度对工件表面进行切削加工的方法称为磨削加工。10.5磨削加工及其光整加工简介磨削加工图10-46M1432A型万能外圆磨床外形图1－床身2－头架3－工作台4－内圆磨具5－砂轮架6－横向进给机构7－尾座8－脚踏操纵板9-横向进给手柄以磨料磨具为工具进行切削加工的机床称为磨床。常用的有外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、成型面磨床和各种工具磨床等。

图10-46所示为M1432A型万能外圆磨床外形图；该磨床的主要部件有床身、头架、尾座、工作台、砂轮架和内圆磨头等1.磨床10.5磨削加工及其光整加工简介磨削加工2.砂轮砂轮：磨料＋结合剂砂轮特性决定于五要素：磨料、粒度、结合剂、硬度和组织。图10-47砂轮的构造⑴砂轮的主要特性①磨料磨料分为天然和人造磨料两大类。一般天然磨料含杂质多，质地不匀；而天然金刚石虽好，但价格昂贵。故目前主要使用的是人造磨料。表10-2人造磨料的性能和适用范围系别名

称代

号性

能适用磨削范围刚玉棕刚玉A棕褐色，硬度较低，韧性较好碳刚、合金钢、铸铁白刚玉WA白色，较A硬度高，磨粒锋利，韧性差淬火钢、高速钢、合金钢铬刚玉PA玫瑰红色，韧性较WA好高速钢、不锈钢、刀具刃磨碳化物黑碳化硅C黑色带光泽，比刚玉类硬度高、导热性好、韧性差铸铁、黄铜、非金属材料绿碳化硅GC绿色带光泽硬质合金、宝石、光学玻璃超硬磨料人造金刚石MBD、RVD等白色、淡绿、黑色，硬度最高，耐热性较差硬质合金、宝石、陶瓷立方氮化硼CBN棕黑色，硬度仅次于MBD,韧性较MBD等好高速钢、不锈钢、耐热钢⑴砂轮的主要特性②粒度指磨料颗粒的大小。粒度分为粗磨粒和微粉。其中，粗磨粒F4～F220是应用筛分法检验的；微粉（包括F系列微粉和J系列微粉，粒度号前分别冠以字母“F”和字符“#”）是用沉降法测量的。③结合剂

结合剂的性能决定了砂轮的强度、耐冲击性、耐腐蚀性和耐热性。此外，它对磨削温度、磨削表面质量也有一定的影响。⑴砂轮的主要特性砂轮硬度选择原则：

磨削硬材，选软砂轮；磨削软材，选硬砂轮；磨导热性差的材料，不易散热，选软砂轮以免工件烧伤；砂轮与工件接触面积大时，选较软的砂轮；成形磨精磨时，选硬砂轮；粗磨时选较软的砂轮。④硬度指砂轮工作时在磨削力作用下磨粒脱落的难易程度。取决于结合剂的结合能力及所占比例，与磨料硬度无关。硬度高，磨料不易脱落；硬度低，自锐性好。分7大级(超软、软、中软、中、中硬、硬、超硬)，19小级

反映砂轮中磨料、结合剂和气孔三者体积的比例关系，即砂轮结构的疏密程度，分紧密、中等、疏松三类13级。紧密组织成形性好，加工质量高，适于成形磨、精密磨和强力磨削。中等组织适于一般磨削工作，如淬火钢、刀具刃磨等。疏松组织不易堵塞砂轮，适于粗磨、磨软材、磨平面、内圆等接触面积较大时，磨热敏性强的材料或薄件⑴砂轮的主要特性⑤组织10.5磨削加工及其光整加工简介磨削加工3.磨削加工的工艺特点⑴精度高、表面粗糙度值小砂轮上的磨粒小而多，经修整后的砂轮表面为锋利、等高的微刃，磨床的横向进给量很小，半钝的磨粒还具有抛光作用，同时磨削速度很高，每个磨刃从工件上切下一层极薄的金属，切削厚度可小到几微米。因此，一般磨削精度可达IT7～IT6，

值为0.2～0.8um。当采用小粗糙度磨削时，粗糙度

值可达0.008～0.1um。⑵砂轮有自锐作用由于砂轮的自锐性，使得磨粒能够以较锋利的刃口对工件进行切削。⑶径向分力较大磨削时由于同时参加磨削的磨粒多，磨粒又以负前角切削，所以径向磨削分力很大。⑷磨削温度高高的磨削速度以及负前角的磨粒，造成切屑变形大，挤压和摩擦较严重，产生的切削热多，加之砂轮本身的传热性很差，磨削区瞬时温度可达800～1000℃，使磨屑在空气中氧化成火花飞出。10.5磨削加工及其光整加工简介磨削加工4.磨削的基本方法外圆磨削内圆磨削平面磨削⑴外圆磨削图10-48外圆磨床上磨外圆①在外圆磨床上磨削外圆在外圆磨床上磨削外圆时，轴类工件可用前、后顶尖带夹头安装，盘套类工件则利用心轴和顶尖安装。常见磨削方法如图10-48所示。⑴外圆磨削②在无心外圆磨床上磨削外圆

在无心外圆磨床上磨削外圆时，工件不是支撑在顶尖上或夹持在卡盘中，而是直接放在砂轮和导轮之间，以被磨削表面为基准，支承在托板上，如图10-49所示。图10-49无心外圆磨削的加工示意图（2）内圆磨削用砂轮磨削工件内孔的磨削方式称为内圆磨削。内圆磨削可以在内圆磨床上进行，也可以在万能外圆磨床上进行。内圆磨削可以分为普通内圆磨削、无心内圆磨削和行星内圆磨削三种形式