钻床的多轴头设计总体方案

2026/1/27 9:19:21

外,还有组合刀具。

按切削运动方式和相应的刀刃形状,刀具又可分为三类。通用刀具,如车刀、刨刀、铣刀(不包括成形的车刀、成形刨刀和成形铣刀)、镗刀、钻头、扩孔钻、铰刀和锯等;成形刀具,这类刀具的刀刃具有与被加工工件断面相同或接近相同的形状,如成形车刀、成形刨刀、成形铣刀、拉刀、圆锥铰刀和各种螺纹加工刀具等;展成刀具是用展成法加工齿轮的齿面或类似的工件,如滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮刨刀和锥齿轮铣刀盘等。

各种刀具的结构都由装夹部分和工作部分组成。整体结构刀具的装夹部分和工作部分都做在刀体上;镶齿结构刀具的工作部分(刀齿或刀片)则镶装在刀体上。

刀具的装夹部分有带孔和带柄两类。带孔刀具依靠内孔套装在机床的主轴或心轴上,借助轴向键或端面键传递扭转力矩,如圆柱形铣刀、套式面铣刀等。

带柄的刀具通常有矩形柄、圆柱柄和圆锥柄三种。车刀、刨刀等一般为矩形柄;圆锥柄靠锥度承受轴向推力,并借助摩擦力传递扭矩;圆柱柄一般适用于较小的麻花钻、立铣刀等刀具,切削时借助夹紧时所产生的摩擦力传递扭转力矩。很多带柄的刀具的柄部用低合金钢制成,而工作部分则用高速钢把两部分对焊而成。

刀具的工作部分就是产生和处理切屑的部分,包括刀刃、使切屑断碎或卷拢的结构、排屑或容储切屑的空间、切削液的通道等结构要素。有的刀具的工作部分就是切削部分,如车刀、刨刀、镗刀和铣刀等;有的刀具的工作部分则包含切削部分和校准部分,如钻头、扩孔钻、铰刀、内表面拉刀和丝锥等。切削部分的作用是用刀刃切除切屑,校准部分的作用是修光已切削的加工表面和引导刀具。

刀具工作部分的结构有整体式、焊接式和机械夹固式三种。整体结构是在刀体上做出切削刃;焊接结构是把刀片钎焊到钢的刀体上;机械夹固结构又有两种,一种是把刀片夹固在刀体上,另一种是把钎焊好的刀头夹固在刀体上。硬质合金刀具一般制成焊接结构或机械夹固结构;瓷刀具都采用机械夹固结构。

刀具切削部分的几何参数对切削效率的高低和加工质量的好坏有很大影响。增大前角,可减小前刀面挤压切削层时的塑性变形,减小切屑流经前面的摩擦阻力,从而减小切削力和切削热。但增大前角,同时会降低切削刃的强度,减小刀头的散热体积。

在选择刀具的角度时,需要考虑多种因素的影响,如工件材料、刀具材料、加工性质(粗、精加工)等,必须根据具体情况合理选择。通常讲的刀具角度,是指制造和测量用的标注角度在实际工作时,由于刀具的安装位置不同和切削运动方向的改变,实际工作的角度和标注的角度有所不同,但通常相差很小。

制造刀具的材料必须具有很高的高温硬度和耐磨性,必要的抗弯强度、冲击韧性和化学惰性,良好的工艺性(切削加工、锻造和热处理等),并不易变形。

通常当材料硬度高时,耐磨性也高;抗弯强度高时,冲击韧性也高。但材料硬度越高,其抗弯强度和冲击韧性就越低。高速钢因具有很高的抗弯强度和冲击韧性,以及良好的可加工性,现代仍是应用最广的刀具材料,其次是硬质合金。

聚晶立方氮化硼适用于切削高硬度淬硬钢和硬铸铁等;聚晶金刚石适用于切削不含铁的金属,及合金、塑料和玻璃钢等;碳素工具钢和合金工具钢现在只用作锉刀、板牙和丝锥等工具。

硬质合金可转位刀片现在都已用化学气相沉积法涂覆碳化钛、氮化钛、氧化铝硬层或复合硬层。正在发展的物理气相沉积法不仅可用于硬质合金刀具,也可用于高速钢刀具,如钻头、滚刀、丝锥和铣刀等。硬质涂层作为阻碍化学扩散和热传导的障壁,使刀具在切削时的磨损速度减慢,涂层刀片的寿命与不涂层的相比大约提高1~3倍以上。

由于在高温、高压、高速下,和在腐蚀性流体介质中工作的零件,其应用的难加工材料越来越多,切削加工的自动化水平和对加工精度的要求越来越高。为了适应这种情况,刀具的发展方向将是发展和应用新的刀具材料;进一步发展刀具的气相沉积涂层技术,在高韧性高强度的基体上沉积更高硬度的涂层,更好地解决刀具材料硬度与强度间的矛盾;进一步发展可转位刀具的结构;提高刀具的制造精度,减小产品质量的差别,并使刀具的使用实现最佳化。

这里我选用硬质合金钻头,钻头直径为 ,如图2-1所示。

图2-1 钻床麻花钻刀具

2.2 工件的结构及工艺分析

2.2.1 工件的结构及材料

图2-2 工件零件图

本产品毛坯为铸造件,材料为HT100。生产批量:中等批量。

2.2.2 工件的工艺分析

本工艺卡为产品的工艺过程,本产品的重点工序是4个直径为14.5mm的孔的加工,从产品图我们可以知道,产品毛坯为铸造件。但在铸造时,产品是否要留余量,以及留多少;产品是否需要留由铸造芒孔。都是需要考虑的问题。我根据[8]中表39.3-7查得铸造余量为4mm,再根据[9]表1-166查得:当孔径

时,不需铸造孔。所以本产品不需要铸造孔。

从零件图上看,底盖的加工工艺流程可定为:铸造——铣——钻。其中铣这一工艺是为了钻孔进行的辅助工序或准备工序,只要能达到尺寸及粗糙度要求即可,所以这不是本零件的主要工序。本零件的重点工序是四个孔的加工工序,因为这几个孔必须保证位置的要求,而且这几个孔并不是环型规则布置,不可能采用分度盘来加工;其次如果采用画线来加工的话,位置误差将会很大,不能保证零件的技术要求;即使我们采用了画线来加工,对我们的生产员工的技术水平有很大的要求,会大大降低生产率。我们为了能提高生产率,降低生产成本,我们似乎可以选择一种可以一次完成加工的设备,这个设备必须满足零件的设计要求,不需定位直接将零件的几个孔加工出来。为此,我选择多轴头来加工这几个孔,多轴头既能保证零件的各项技术要求,又能提高生产率,降低生产成本的作用。所以对几个孔的加工我采用多轴头这一辅助设备来加工。下面是这个产品的工艺方案。

表2-1 方案一

工序号 工序名称 工序内容 0 5 10 15 20 25 30 35 铸造 铣 铣 检验 铣 钻 检验 入库 砂型铸造,清砂 以零件的下底面为粗基准,铣底盖的上表面,保证个尺寸余量0.2 以上加工面为精基准,加工下表面,使钻孔台厚度为16.2mm,表面至要求 检验各个尺寸至要求 工序内容以钻孔台下表面为基准,精铣上表面至图纸要求 采用多轴头钻孔,一次完成4个孔的加工,使各要求满足。 检验各个尺寸至要求


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