第三章 刨削加工 第一节 刨削及刨床的种类 一、刨床概述 刨床是金属切削机床的一个种类。 刨床是使刀具和工件之间产生相对的直线往复运动来达到刨削工件 表面的。刨床可以刨削水平面、垂直面、斜面、直线 曲面、台阶面、燕尾 形工件、 T 形槽、 V 形槽等。 1 、刨床的种类 按其结构特征,刨床可分为龙门刨、牛头刨、插床 (1) 龙门刨 龙门刨是用来刨削大型工件的刨床,有些龙门刨床能够加工长度为十 几米甚至几十米以上的工件。龙门刨是利用工作台的直接往复运动(切削 运动)和刨刀的间歇移动(进刀运动)来进行刨削加工的。龙门刨床又可 分为单臂和双立柱龙门刨床两种。 (2) 牛头刨床 牛头刨床是用来刨削中、小型工件的刨床,工件的长度一般不超过 1 米。工件装夹在可调整的工作台上,或夹在工作台上的平口钳内,牛头刨 床与龙门刨床相反,它是利用刨刀的直线往复运动(切削运动)和工作台 的间歇移动(进刀运动)进行刨削加工的。 (3) 插床 插床又叫立式刨床,主要是用来加工工件的内表面。它的结构和牛头 刨床几乎一样,不同点主要是插床的插刀在垂直方向上作直线往复运动 (切削运动) ,工作台除了能作纵向,横向间歇进刀运动外,还可以在圆 周方向上作间歇的回转进刀运动。 (4) 刨床的主要技术规格、型号 机床的种类很多,型号更多,为了使用、管理、研究和设计上的方便, 我国有关部门对各类机床规定了统一的代号,对每类机床中不同规格的机 床进行了统一编号,代号和编号合在一起就组成了机床的型号,现在我们 分别介绍三种有代表性的刨床的规格型号: B 6 65 B 6 65 B 6 65 最大刨削长度为 650 毫米 牛头式的刨床即牛头刨床 最大刨削长度为 650 毫米 最大刨削长度为 650 毫米 牛头式的刨床即牛头刨床 刨床类的机床 牛头式的刨床即牛头刨床 刨床类的机床 B 2 0 10 A B 2 0 10 A 刨床类的机床 是 B2010 型龙门刨床作了第一次改进 是 B2010 型龙门刨床作了第一次改进 B 2 0 10 A 最大加工宽度为 1000 毫米 最大加工宽度为 1000 毫米 是 B2010 型龙门刨床作了第一次改进 龙门刨床中的第一组龙门刨床 龙门式的刨床 龙门刨床中的第一组龙门刨床 最大加工宽度为 1000 毫米 龙门式的刨床 龙门刨床中的第一组龙门刨床 刨床类的机床 刨床类的机床 龙门式的刨床 B 5 5 00 32 32 B B 5 0 32 刨床类的机床 最大插削长度为 320 毫米 最大插削长度为 320 毫米 二、必威体育官网!刨床的工艺特点 插床系列中的第一组即普通插床 插床系列中的第一组即普通插床 最大插削长度为 320 毫米 插床系列 插床系列 插床系列中的第一组即普通插床 刨床类的机床 刨床类的机床 插床系列 刨床类的机床 1 、刨床刀具简单,通用性好 刨削可以适应不同性质的加工, 主要用来加工平面 。 特别是牛头刨床, 虽然生产率低,但刀具简单,机床成本不高,所以在单件修配中应用甚广。 2 、生产率较低 由于刨床回程时不切削,加工不是连续的;一般又是用单刃刨刀进行 加工,加工中冲击现象很严重,限制了刨削用量的进一步提高。所以,刨 削加工生产率较低,一般用于单件小批生产。 3 、加工精度较低 12.5 12.6 12.6 一般刨床加工精度在 IT8 ~ IT7 范围内,粗糙度在 削加工可以保证一定的相互位置精度。 三、牛头刨床 1 、 B665 型牛头刨床的主要部件和结构原理 ~ 12.5 之间,但刨 牛头刨床主要由床身、滑枕、摆杆机构、变速机构、刀架、工作台横 梁和进刀机构等部分组成。 床身: 床身是一个固定在铸铁底座上的箱形铸铁件,底座用螺栓固定在水泥 地基上。刨床的零件几乎全部装在床身是。床身内部装有变速机构和摆杆 机 构 (又称曲柄摇杆机构) 。床身上部装有两块带斜面的长条形压板,与 床身的上平面组成燕尾形导轨,供滑枕往复移动之用。床身前面有两条矩 形垂直导轨,横梁可沿此导轨上、下移动。 滑枕: 滑枕是长条形空心铸件,内部装有丝杆,滑块丝母和一对伞齿轮,用 来调整滑枕的起始位置。滑枕前端面有 T 形环槽、刀架的转盘就安装在这 里。滑枕的上面有长条形槽,装有螺栓,用以连接和坚固滑枕与摆杆机构。 滑枕的下部是燕尾形导轨,与床身上部的燕尾槽导轨相配合。 摆杆机构: (又叫曲柄摇杆机构) 摆杆机构是刨床上的主要机构,它的作用是把电动机的转动变成滑枕 的往复直线运动。摆杆机构主要由摆杆、滑块、曲柄 销、摆杆齿轮、丝杠 和一对伞齿轮等零件组成。摆杆中间有空槽,上端有铰链与滑枕中的滑块 丝母连接,下端通过开口滑槽与用铰链连接在床身上的滑块连接。曲柄 销 的一端插在滑块的孔 内,另一端插在丝杆上的丝母上,丝杆固定在齿轮的 端面支架上,当摆杆齿轮转动时,便带动曲柄 销和滑块一起转动,而滑块 又是装在摆杆的槽内,因此,摆杆齿轮的转动就引起了摆杆绕下支点的摆 动,于是,就实现了滑枕的往复直线运动。 变速机构: 变速机构可以改变滑枕的运动速度,以适应不同尺寸、不同材料和不 同技术条件的零件的加工要求。机械传动牛头刨床的变速机构是由几个齿 数不同的固定齿轮和几个齿数不同的滑移齿轮及其相应的操纵机构组成。 适应改变滑移齿轮的位置,就能把电动机的同一个转速以几种不同的转速 传给摆杆齿轮, 从而使滑枕得到不同的运动速度, 达到了变速的目的。 B665 刨床具有六种不同的速度。 刀架: 刀架主要由刻度转盘、拖板、刀箱、舌块和吃刀手轮等组成。刀架是 用来装夹刨刀并使刨刀沿一定方向移动的。刻度转盘用螺栓装在滑枕前端 的 T 形环槽里,并可作 ±60° 的回转。刻度转盘的前面是燕尾形导轨,与拖 板上的燕尾开导轨相配合,只要转动吃刀丝杆上端的吃刀手轮,就可使拖 板沿刻度转盘上的导轨方向移动。舌块上有夹刀座,刨刀就装夹在这里, 舌块用铰链销连接在刀箱内,可以使舌块向前上方抬起,避免滑枕回程时 刨刀与工件发生摩擦。刀箱可以在拖板上作 ±15° 偏转,便于刨削侧面时保 护刨刀和已加工表面。吃刀手轮下面有刻度环,能够掌握吃刀 深度。 工作台和横梁: 工作台的顶面有 T 形槽, 一侧面有 T 形槽和 V 形槽, 另一侧面有圆孔, 这些孔和槽,都是用来装夹各种工件或夹具的。鞍板的一侧有 T 形槽和直 槽,用螺栓把工作台装夹在这里,直槽是工作台在鞍板上定位用的;另一 侧与两块压板分别组成燕尾形导轨和平导轨,与横梁上对应的导轨相配 合。 横染装在床身前面的两条垂直导轨上,横梁的空腔里装有工作台横向 进刀丝杆和转动横梁升降丝杆用的一对伞齿轮,转动工作台横向进刀丝杆 端头的手轮,可使工作台作横向移动,用方孔摇 把转动升降头可使工作台 上升或下降。 进刀机构: 牛头刨床上的进刀机构,一般是指工作台横向 进给机构。进刀机构大 多数是采用棘轮棘爪机构,结构原理基本一样,主要由棘轮、棘爪、连杆 和圆盘等零件组成,它可以使工作台实现横向间歇,自动进刀运动。 2 、牛头刨床的调整和操纵 (1) 滑枕行程长度的调整 被加工工件有长有短,滑枕行程长度可以作相应的调整。调整时,先 将方头端部的滚花螺帽松开,再用方孔摇把转动方头,通过内部伞齿轮和 丝杆,可以改变滑块偏移摆杆齿轮的中心,从而改变滑枕行程的长度。顺 时针转动,滑枕行程变长;逆时针转动时 则变短。 (2) 滑枕起始位置的调整 根据被加工工件装夹在工作台上的前后位置、滑枕的起始位置也要作 相应的调整。调整时,先松开滑枕上部的手柄,再用方孔摇把转动滑枕上 的方头(通过滑枕内部的伞齿轮、转动丝杆,可改变滑块丝母在滑枕中的 前后位置) ,从而改变滑枕的起始位置。顺时针转动方头时,滑枕的起始 位置偏后,逆时针转动则偏 前。 (3) 滑枕行程速度的变换 变速必须在停车后进行,以免打坏齿轮。根据需要,改变变速手把的 位置,便可变动变速机构的两组滑移齿轮组的位置,而可使滑枕得到六种 不同的速度。 (4) 工作台横向走刀的调整 B665 型牛头刨床工作台横向进给的调整, 是采用改变棘爪架每摆动一 次棘爪拨动棘轮齿数的办法来实现的。有缺口的圆形棘轮罩套在棘轮的外 面,带动棘轮罩改变其缺口的位置,可以盖住在棘爪架摆动角 ? 内棘轮的 一定齿数,盖住的齿数越少,进刀量越大,盖住的齿数越多,进刀量越小。 (5) 工作台垂直方向的调整 工作台的高低位置需要根据被加工工件的高度来确定。在垂直方向上 调整工作台时,应先松开横梁垂直导轨的夹紧压板和工作台支架的两个螺 帽,然后用方孔摇把转动方头,工作台便作垂直方向 的移动。调整好之后, 应将横梁垂直导轨的夹紧压板压紧,工作台支架的螺帽也要拧紧。 (6) 刀架的使用方法 刨水平面时,刀架的刻度转盘应对准零位,并将拖板左侧的压紧螺钉 拧紧,以固定拖板,防止掉刀。 刨垂直面时,刀架的刻度转盘也应对准零位,但拖板的压紧螺钉应松 开到适宜,同时,还要把刀箱的上部向离开被加工 方向偏转适当的角度, 并拧紧刀箱的压紧螺帽,使刨刀在回程时能沿加工面滑动,有利于保护刨 刀。 刨斜面时,除了刀架的刻度转盘应向斜面相应的方向转过 90? ? ? 外, 其余与刨垂直面相同。 第二节 刨刀选择与安装 一、刨刀的结构特点 1 、刨刀组成:刨刀是由刀 头及刀杆两部分组成。刀杆的作用是将刨 刀夹紧在刀架上;刀头担负着切削任务,它由下列各刃、面组成。 前面:切屑滑出时与刀具相接触的表面。 后面:对着工件表面的面。它分主后面和副后面。对着待加工表面的 面叫主后面;对着已加工表面的面叫副后面。 切削刃:前面和后面的交线便是切削刃。切削刃又分为主切削刃和副 切削刃。 主切削刃:由前面和主后面相交形成,担任主要切削工作。 副切削刃:由前面和副后面相交形成,它可切去主切削刃留下的一部 分金属。 过渡刃:为了增加刀尖强度和耐磨性,往往将主切削刃和副切削刃的 交点磨成圆弧或一段折线 、与刨刀几何角度有关的几个假设平面 切削平面:通过主切削刃上任一点并与加工表面相切的平面叫切削平 面。刨刀的切削平面与加工表面相重合。 基面:垂直于行程方向(即平 行刀杆底面) ,又垂直于切削平 面的面 叫基面。 主截面:与主切削刃在基面上的投影垂直的平面。 副截面:与副切削刃在基面上的投影相垂直的平面。 3 、刨刀几何角度 (1) 在主截面内量取的角度 前角 ? :前面和基面在主截面的夹角, ? 大刀具锋利,切削起来轻快, 但 ? 太大,刀头强度会降低。 后角 ? :后面和切削平面在主截面上的夹角。 ? 大后面与加工表面之 间的摩擦力减小,但 ? 太大会削弱刀头的强度。 楔角 ? :前面和后面在主截面上的夹角。其大小由前后决定,它们之 间的关系为: ? ? 90? ? (v ? ? ), ? 角大,刀头强度高,传热条件好。 切削角 ? :切削平面与前面之间的夹角。其大小由前角决定,它们之 间的关系为: ? ? 90? ? ? 。它和前角相反。 ? 愈大刀具就钝,切削困难。 另外在副截面上量取的角度还有:副前角 ? ,副后角 ? ;在切削平面 上投影的角度有刃倾角 ? ;在基面上量取的有主偏角 ? ,副偏角 ?1 ,刀尖 角 ? 。这里不作详细介绍。 总之,刀具的结构在刨削过程中起着重要的作用,它对切削力、切屑 形成过程、切削热的产生、刀头强度、切削用量等直接产生作用,因此, 合理的选择刀具的几何角度和形状,是刨工必须掌握好的一个重要的基本 知识。 二、刨刀的种类和用途 1 、按刀杆结构分 直头刀: 在切削时伸出距离可以短些,所以刚性好。 弯头刀: 刀头部分做成向左、向右或向后弯曲的都叫弯头刀。向 左和向右弯的 弯头刨刀与偏刀相似,用来刨削特形复杂平面。而向后 弯的则是常用的弯 头刨刀, 他在切削时, 受到大的切削力刀杆向后弯曲变形 , 不会啃弯工件 , 可以避免啃伤工伤或崩刀,所以更适合于硬质合金刨刀。 2 、按加工形式分 平面刨刀:刨平面 偏刀:刨垂直面 切刀:切断材料和刨沟槽 弯切刀:刨 T 槽及侧面上槽 角度偏刀:刨燕尾槽及角度 内孔刀:刨内孔槽 样板刀:刨成型面 宽刃刀:精刨平面 3 、按走刀方向分 右刨刀:当右手手掌放在刨刀上,手指朝向刀尖,主切削刃在大拇指 的一边,称为右刨刀。 左刨刀: 当左手手掌用上述方法放置时, 主切削刃是在大拇指的一边, 称为左刨刀。 4 、按刀具结构形式分 整体式刨刀:是由整块高速钢制成。 焊接式刨刀:是由碳素钢的刀杆上,焊上刀片的一种刨刀,这种刨刀 在焊接时容易产生裂纹,而且较大的刨刀刃磨困难,但由于制造简单,目 前被广泛使用。 二、 常用刨刀的材料 刨刀通常由刀头和刀杆组成。刀头部分在工作时,一方面承受着很大 的冲击力和摩擦力,另一方面还要承受很大的切削热 。所以,应该根据不 同的工件材料和加工要求,合理选择不同材料的刀具,以使它既能很好地 完成切削任务,又能保持较高的耐用度。 一般刀头部分材料的性能可以用三个性能来衡量。在习惯上我们把它 称为刀具材料的三性: 1 、耐热性(又称红硬性) :在高温下能保持良好的切削性能。耐热性 是衡量刀头材料好坏的主要标志。 2 、耐磨性:硬度高,不易磨损。 3 、坚韧性:有足够的抗弯强度,经得起大的振动。 一种刀头材料是不可能同时具有良好的三性的。一般说来,耐磨性和 耐热性比较好的刀头材料,往往坚韧性比较差。所以我们在选用刀头材料 时,要具体问题具体分析,紧紧抓住加工中主要矛盾,突出三性中的某一 性,其它二性只要影响不大就可以了。 对于刨刀说,常用刀头材料有高速钢和硬质合金钢两种。 (1) 高速钢(又称锋钢或白钢) 高速钢含有钨( W ) 、铬( Cr ) 、钒( V )等合金用它制成的刀具强度 高,韧性比较好,能承受冲击;制造简单,刃磨方便,热处理变形小,因 此 常 用 来 制 作 成 型 刀 。 但 是 它 的 耐 磨 性 比 硬 质 合 金 低 , 只 能 承 受 500 ~ 600 ℃ 温 度 , 所 以 不 宜 用 于 高 速 切 削 。 常 用 高 速 钢 牌 号 有 W18Cr4V 和 W9Cr4V 两种。 (2) 硬质合金 硬质合金由碳化钨和碳化钛合金组成,钴作为粘结剂。它是一种极硬 的材料。温度在 1000 ℃左右仍能保持它的切削性能,所以耐热性和耐磨性 都好。常用的有: 钨钴类合金: YG3 、 YG3X 、 YG6 、 YG6X 、 YG8 、 YG11 、 YG15 ,牌 号后面数字表示含钴量的多少,数字越大,则含钴量越多,韧性越好,越 能承受冲击。 所以粗加工和冲击力大的工件用 YG8 ,精加工用 YG3 、 YG6 。 钨钴钛类合金:钨钴钛类合金有:YT5 、YT14 、YT15 、YT30 、YT60 。 牌号后面数字表示碳化钛含量的多少,数字越大,碳化钛含量越高,相应 的含钴量越低、韧性越差。一般 YT15 、YT30 用于精加工;YT5 和于粗加 工。 刨刀刀杆部分也必须有足够的强度、 韧性和 刚度, 一般用中碳钢制成。 第三节 各种表面刨削方法 一、刨平面 刨平面是无们经常遇到而且又是最基本的一种刨削加工。刨削平面反 映了刨削加工的普遍切削原理。由此,平面加工是刨削的基本,掌握平面 加工也是我们刨工的基本功。 1 、加工前的准备工作 加工前的准备工作包括看清图纸,根据图纸检查毛坯,准备工、夹、 量具,修锉基准面,选择和安装刨刀,调整机床和选择切削用量等各种刨 削前的准备。 2 、工件的准夹 刨削工作中,由切削抗力大,所以装夹问题比较突出,所以我们必须 认真对待工件的装夹问题。 (1) 在这里先介绍刨床上常用的几种装夹工具: ① 压板:通过螺栓对 工件 进行压紧的各种形状的金属,该板中开了 长腰形槽。 ② 平行垫块:要求各相对平面平等的垫块,其作用是支承工件,使 之与工作台保持平面平行。 ③ 支撑片: (又称刀口铁)是一长方斜块,可用于薄板工件,接触工 件的一侧做成斜面,挤夹力使工件压向工作台。 ④ 挡块:下方带有榫块的各种形状铁块,其下部方榫与工作台的 T 形槽相配合,压紧螺栓穿过圆孔或长圆孔夹紧挡块。 ⑤ 斜垫块:一长方斜体的金属榫体,在挤压时,用斜面挤紧工件; 在找正时,它起调整工件高低位置的作用;在压紧时,它垫实工件与工作 台之间的间隙。 ⑥ 千斤顶:它在找正时调整工件的高低;装夹时起支承垫实作用。 (2) 工件的装夹方法 工件的装夹方法有平口钳装夹法,工件直接安装在机床工作台法,工 件安装在夹具上法等各种装夹方法(略) 。 3 、刨平面及平等面的工作法 (1) 刨平面顺序 ① 装夹工件 ② 装夹工具 ③ 把工作台(牛头刨)或横梁(龙门刨)升降到适当的位置。 ④ 调整行程长度及行程位置。 ⑤ 移动刀架,把刨刀调整到选好的切削深度上。 ⑥ 进行试刀。 ⑦ 刨削完毕后,先停车检查各部尺寸及表面粗糙度、相对位置,合 格后再卸下工件。 (2) 刨平面和垂直面顺序 ① 按刨平面的顺序先刨工件的大平面。 ② 将已加工的表面紧贴固定钳口中,并填上圆棒再夹紧刨相邻面, 保证相邻的垂直。 ③ 以所刨的平面紧贴与工作台平行的平口钳垫块上,挤压刨削第三 面,保证平行和垂直。 ④ 按②的方法刨削第四个面,保证整体各部要求。 二、刨台阶面加工方法 ① 先刨出六面体,顶面应留出余量或不加工,其它五个关联面应按 图纸要求加工。 ② 在六方体工件表面上划出台阶面加工线。 ③ 以工件底面及侧面为基准,找正并装夹工件。然后先把项面刨到 图纸要求尺寸。 ④ 用左、右偏刀或宽刃切刀粗刨两边台阶。 ⑤ 用左、右精刨偏刀或一把切刀精刨两台阶面。 用正切刀精刨双台阶面时, 也要注意把刀架、 刀箱都调整在垂直位置; 刨台阶垂直面时,回程要把刀提起。 三、刨斜面 与水平面成倾斜的平面叫做斜面。机器零件上的斜面可分为内斜面与 外斜面两种类型。刨削内斜面与外斜面时,一般都采用不同的刀具以及不 同的刨削方法。 1 、刨斜面前的准备工件 刨斜面准备工件包括划线、装夹工件、选择角度偏刀。 2 、刨斜面工作方法 ① 正夹斜刨,变称刀架倾斜法,它是把刀架和刀箱分别倾斜一定角 度,从上向下倾斜进刀刨削,与刀架刨垂直面的进刀方法相同。 ② 斜夹平刨法,刨外斜面时常用。 ③ 转动钳口垂直刨削法,把工件夹在平口钳内,然后将钳口转动所 需的角度,用垂直刨削法加工斜面。 ④ 利用样板刀刨斜面:用适宜的样板采用宽刃刀刨削斜面,该适宜 斜面很窄时的情况。 四、其它刨削 在刨床上除能加工以上几个面外,还能加工槽类、切断等,如燕尾槽、 T 型槽、 V 型槽还能刨削直线平面,其加工方法基本上都是以上所介绍的 平面、垂直面、斜面、台阶面为基础的两种或两种以上的组合,因此,掌 握好以上几种基本方法,也就能刨削出各种刨削要求的零件。