21453c,主编,3.2 刀具 3.3 夹具 3.4 工件,3.2 刀具,3.2.1 刀具材料、刀具类型及结构参数 3.2.2 刀具几何角度及标注,3.2.1 刀具材料、刀具类型及结构参数,1.刀具材料应具有的性能和种类 (1)刀具材料应具备的性能。 1)高硬度。 2)高耐磨性。 3)足够的强度和韧度。 4)高耐热性与化学稳定性。 5)良好的工艺性与经济性。 (2)刀具材料的种类。 1)高速钢。 2)硬质合金。,3.2.1 刀具材料、刀具类型及结构参数,钨钴类硬质合金YG(K类)。其主要成分是WC+Co，如YG3、YG6X、YG6、YG8等。数字表示Co的百分数，“X”表示细晶粒硬质合金。材料中Co含量少，耐磨性高，脆性大，用于精加工；含钴量越高，韧性越好，适合粗加工。这类合金抗弯强度与韧性较高，导热性较好，但耐热性差，所以主要用于加工铸铁、非铁金属及非金属材料。,3.2.1 刀具材料、刀具类型及结构参数,钨钛钴类硬质合金YT(P类)。其主要成分是WC+TiC+Co，如YT5、YT14、YT15、YT30等，数字表示TiC的百分数，含量越多，则硬度、耐磨性越高，但抗弯强度、冲击韧性则越低，主要用于加工塑性材料，如钢材。合金中含TiC较少，含Co量多者，抗弯强度高，较能承受冲击、适用于粗加工；含TiC量较多，含Co量少者，耐磨性、耐热性要好，适合精加工。,3.2.1 刀具材料、刀具类型及结构参数,通用硬质合金YW(M类)。其主成分是WC+TiC+TaC+Co。TaC的加入提高了材料的抗弯强度、冲击韧度、抗氧化能力、耐磨性和耐热性等。这类合金如YW1、YW2，主要用于加工耐热钢、高锰钢、不锈钢等难加工材料。 (3)其他刀具材料。 1)陶瓷刀具是以氧化铝为主要成分，在高温下烧结而成的一种刀具材料。 2)人造金刚石是目前人工制成的硬度最高的刀具材料。 3)立方氮化硼是由六方氮化硼(白石墨)在高温高压下加入催化剂转变而成的。,3.2.1 刀具材料、刀具类型及结构参数,2.刀具类型 (1)车刀。,图3-14 车刀的类型与用途 145弯头车刀 290外圆车刀 3外螺纹车刀 475外圆车刀 5成形车刀 690左外圆车刀 7车槽刀 8内孔车槽刀 9内螺纹车刀 10闭孔车刀 11通孔镗刀,3.2.1 刀具材料、刀具类型及结构参数,图3-15 车刀的结构种类 a)整体车刀 b)焊接车刀 c)机夹车刀 d)可转拉车刀 e)成形车刀,3.2.1 刀具材料、刀具类型及结构参数,(2)孔加工刀具。,图3-16 麻花钻的组成 a)麻花钻组成 b)切削部分 1刃瓣 2棱边 3莫氏锥柄 4扁尾 5螺旋槽,3.2.1 刀具材料、刀具类型及结构参数,(3)铣刀。,图3-17 孔加工刀具的用途 a)钻孔 b)扩孔 c)铰孔 d)攻螺纹 e)、f)锪埋头孔 g)锪端面,3.2.1 刀具材料、刀具类型及结构参数,3M18.tif,3.2.1 刀具材料、刀具类型及结构参数,图3-18 铣刀类型 a)圆柱铣刀 b)三面刃铣刀 c)锯片铣刀 d)单角铣刀 e)面铣刀 f)T形槽铣刀 g)立铣刀 h)键槽铣刀 i)锥形凹槽铣刀 j)铲齿成形铣刀,(4)拉刀。,3.2.1 刀具材料、刀具类型及结构参数,图3-19 各种内拉力 a)圆孔拉刀 b)方孔拉刀 c)花键拉刀 d)渐开线拉刀,3.2.1 刀具材料、刀具类型及结构参数,图3-20 键槽拉刀 1键槽拉刀 2工件 3心轴 4垫片,(5)螺纹刀具。,3.2.1 刀具材料、刀具类型及结构参数,图3-21 螺纹刀具 a)丝锥 b)板牙,3.2.1 刀具材料、刀具类型及结构参数,图3-22 螺纹切头 a)圆梳刀外螺纹切头 b)径向平梳刀内螺纹切头,3.2.1 刀具材料、刀具类型及结构参数,1.tif,3.2.1 刀具材料、刀具类型及结构参数,3M23.tif,3.2.1 刀具材料、刀具类型及结构参数,图3-23 自动开合螺纹滚压头,3.2.1 刀具材料、刀具类型及结构参数,图3-24 螺纹铣刀 a)盘形铣刀 b)梳形铣刀,3.2.1 刀具材料、刀具类型及结构参数,(6)齿轮刀具。,图3-25 齿轮刀具 a)插齿刀 b)齿轮滚刀 c)剃齿刀,(7)磨具类。,3.2.1 刀具材料、刀具类型及结构参数,图3-26 砂轮 a)平行 b)单面凹形 c)薄形 d)筒形 e)碗形 f)碟形 g)双斜边形,3.2.1 刀具材料、刀具类型及结构参数,3M26.tif,3.刀具结构 金属切削刀具种类繁多，结构各异，,3.2.1 刀具材料、刀具类型及结构参数,但就切削部分而言，都可看成为从外圆车刀演化而来。 1)前刀面A。 2)后刀面A。 3)副后刀面A。,图3-27 典型外圆车刀的结构,3.2.1 刀具材料、刀具类型及结构参数,3M27.tif,3.2.1 刀具材料、刀具类型及结构参数,4)副切削刃S。 5)刀尖。,3.2.2 刀具几何角度及标注,1.刀具的静止角度参考系 刀具角度是确定刀头几何形状与切削性能的重要参数，它是由刀具前、后刀面、切削刃与假定参考平面间夹角构成的。 (1)正交平面参考系。,图3-28 正交平面参考系构成,3.2.2 刀具几何角度及标注,3M28.tif,3.2.2 刀具几何角度及标注,1)基面pr。 2)切削平面ps。 3)正交平面po。 (2)刀具静止角度的定义。 1)主偏角r。 2)刃倾角s。 3)前角o。 4)后角o。 5)副偏角。,3.2.2 刀具几何角度及标注,图3-29 正交平面参考系标注的刀具角度,3.2.2 刀具几何角度及标注,6)副后角。,图3-30 车刀角度正负的规定方法 a)前、后角 b)刃倾角,3.2.2 刀具几何角度及标注,3.2.2 刀具几何角度及标注,7)楔角o。 8)刀尖角r。 (3)角度正负的规定。 (4)其他静止参考系的刀具角度。 1)法剖面静止参考系。,图3-31 法剖面静止参考系标注的角度,3.2.2 刀具几何角度及标注,法剖面pn。通过切削刃某选定点与切削刃相垂直的平面称为法剖面。在法剖面中测量的前角与后角称法前角n和法后角n。 法前角n。在法剖面中测量的基面与前刀面之间的夹角称为法前角。 法后角n。在法剖面中测量的切削平面与后刀面之间的夹角称为法后角。 2)假定工作平面、背平面静止参考系。,3.2.2 刀具几何角度及标注,图3-32 假定工作平面、背平面静止参考系标注的角度,3.2.2 刀具几何角度及标注,假定工作平面pf。通过切削刃某选定点，平行于假定进给运动方向并垂直于基面的平面称为假定工作平面。 背平面pp。通过切削刃选定点，垂直于假定工作面和基面的平面称为背平面。 2.刀具的工作参考系与工作角度 刀具安装位置、切削合成运动方向的变化，均会引起刀具工作角度相应变化。,3.3 夹具,3.3.1 夹具概述 3.3.2 工件定位原理 3.3.3 基准的概念及分类 3.3.4 常用定位元件及夹紧装置 3.3.5 定位误差计算 3.3.6 专用夹具设计方法,3.3.1 夹具概述,1.机床夹具的概念 对工件进行机械加工时，为了保证加工要求，必须使工件相对于刀具及机床有正确的位置，并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动。 2.机床夹具的分类 (1)按夹具的通用特性分类。 1)通用夹具。 2)专用夹具。 3)可调夹具。 4)组合夹具。 5)自动线夹具。,3.3.1 夹具概述,图3-33 后盖零件图,3.3.1 夹具概述,3M33.tif,3.3.1 夹具概述,(2)按夹具使用的机床分类 。,图3-34 后盖钻夹具 1钻套 2钻模板 3夹具体 4支承板 5圆柱销 6开口垫圈 7螺母 8螺杆 9菱形销,3.3.1 夹具概述,3.3.1 夹具概述,(3)按夹紧动力源分类。 3.机床夹具的组成 (1)定位装置。 (2)夹紧装置。 (3)对刀或导向装置。 (4)夹具体。 (5)连接元件。 (6)其他元件或装置。 4.机床夹具的作用 (1)能稳定地保证工件的加工精度。,3.3.1 夹具概述,(2)能提高劳动生产率。 (3)能扩大机床的使用范围。 (4)能改善工人的劳动条件。 (5)能减低生产成本。,3.3.2 工件定位原理,1. 6点定则 物体在空间的任何运动，都可以分解为相互垂直的空间坐标系中的6种运动。,图3-35 工件的6个自由度,3.3.2 工件定位原理,3M35.tif,3.3.2 工件定位原理,图3-36 6点定位原理,3.3.2 工件定位原理,3M36.tif,3.3.2 工件定位原理,2.限制工件自由度与加工要求的关系 根据工件的加工要求，有些自由度对加工有影响，这样的自由度必须限制，有些不影响加工要求的自由度，有时要限制，有时不必限制，视具体情况而定。,图3-37 按照加工要求确定必须限制的自由度,3.3.2 工件定位原理,图3-38 不完全定位示例,3.3.2 工件定位原理,3M38.tif,3.3.2 工件定位原理,3.正确处理重复定位 两个或两个以上的定位元件同时限制工件的同1个自由度称为重复定位。,图3-39 插齿夹具 1心轴 2支承凸台 3工件 4压板,3.3.2 工件定位原理,图3-40 内孔与端面的垂直 度误差较大时齿坯的定位情况,3.3.2 工件定位原理,(1)改变定位装置的结构。,图3-41 改变定位装置的结 构避免不可用重复定位,3.3.2 工件定位原理,3M41.tif,3.3.2 工件定位原理,(2)提高工件定位基准之间与定位元件之间的位置精度。,图3-42 一面两圆柱销定位,3.3.2 工件定位原理,3M42.tif,3.3.3 基准的概念及分类,1.设计基准 2.工艺基准 在工艺过程中所使用的基准称为工艺基准。 (1)工序基准。,图3-43 设计基准的实例,3.3.3 基准的概念及分类,1.tif,3.3.3 基准的概念及分类,3M44.tif,3.3.3 基准的概念及分类,图3-44 工序基准及 工序尺寸,(2)定位基准。 (3)测量基准。 (4)装配基准。,3.3.4 常用定位元件及夹紧装置,1.常用定位元件 (1)工件以平面定位时的定位元件。 1)主要支承。 固定支承。有支承钉和支承板两种形式，如图3-45所示。在使用过程中，它们都是固定不动的。,图3-45 支承钉和支承板,3.3.4 常用定位元件及夹紧装置,可调支承。在工件定位过程中，支承钉的高度需要调整时，可采用图3-46所示的可调支承。,图3-46 可调支承 a)直接或扳手调节式 b)衬套式 c)扳手调节式,3.3.4 常用定位元件及夹紧装置,3M46.tif,自位支承(浮动支承)。,3.3.4 常用定位元件及夹紧装置,在工件定位过程中，能自动调整位置的支承称为自位支承，或浮动支承。图3-47所示为常见的几种自位支承。图3-47a、b是两点式自位支承，图3-47c为3点式自位支承。这类支承的工作特点是，支承点的位置能随着工件定位基面的不同而自动调节，定位基面压下其中1点，其余点便上升，直至各点都与工件接触。接触点数的增加，提高了工件的装夹刚度和稳定性，故适用于工件以毛坯面定位或刚性不足的场合。但其作用仍相当于1个固定支承，只能限制工件1个自由度。,3.3.4 常用定位元件及夹紧装置,图3-47 自位支承,3.3.4 常用定位元件及夹紧装置,2)辅助支承。,图3-48 辅助支承的应用,3.3.4 常用定位元件及夹紧装置,3M48.tif,3.3.4 常用定位元件及夹紧装置,图3-49 辅助支承 1滑柱 2弹簧 3顶柱 4手轮 5滑销 6斜楔,3.3.4 常用定位元件及夹紧装置,(2)工件以内孔定位时的定位元件。 1)圆柱销(定位销)。,图3-50 常用定位销的结构,3.3.4 常用定位元件及夹紧装置,2)圆柱心轴。,图3-51 圆柱心轴 1引导部分 2工作部分 3传动部分,3.3.4 常用定位元件及夹紧装置,3)圆锥销。 (3)工件