CUTTING TOOLS AND TOOLHOLDERS
To machine a workpiece successfully you must have :
- the correct kind of cutting tool or tool bit
- the right type of toolholder
- a tool with a sharp cutting-edge
- the cutting tool set or adjusted to the correct height and position.
Cutting-tool materials
Tool bits used on the lathe are made form one of six basic materials: water-hardening steels,high-speed steels,hard-cast,nonferrous alloys,sintered (cemented) carbides,ceramics,and diamonds. The selection of the material used depends upon many factors including:tool cost,size and design of tool ,metal-removal rate ,length of run ,finish and tolerance of part,and condition and capability of the machine tool . Because of these factors ,material selection is more often based on general experience than on precise evaluation . There are, however ,certain general characteristics of the different cutting-tool materials you should understand.
Water-hardening Steels.These include the high-carbon tool steels (either plain carbon or those with minor additions of chromium , vanadium,or tungsten) .The different grades of water-hardening tool steels are classed as W steels in American Iron and Steel Institutersquo;s system of classification . Tools made from these materials have very sharp ,smooth cutting-edges when properly heat-treated. They are adequate for limited turning at a relatively low cutting speed or when old ,low-speed equipment ,such as a flat-belt lathe , is used .
The main limitation of tools made form water-hardening steels is that they soften if the cutting-edge temperature exceeds approximately 300-400F during sharpening or cutting .A second disadvantage is low resistance to edge wear .
High-speed Steels. High-speed steels offer great improvement in cutting efficiency over water-hardening tool steels .Tools made from high-speed steels retain enough hardness to machine at rapid rates even when the tool temperature reaches 1050F . They can be used even though they become dull red with heat . Upon cooling to room temperature , the original hardness of these steels does not change .
Wear resistance of high-speed steels is much better than that of the carbon or alloy steels . This is due to the high carbide content ,especially in the higher-alloy types of high-speed steel . Fully hardened , high-speed steels have greater resistance to shock than carbides or hard-cast alloys .
There are two main types of high-speed steels designated in the American Iron and Steels Institute system , M steels (molybdenum base and T steels tungsten base . Tool bits made from these materials can be purchased already ground to various shapes . Unground tool bits called tool-bit blanks can also be purchased . These tool-bit blanks are made in standard size to fit the commonly used lathes . The common sizes are 3/16in square by 1 in long ,1/4in square by 2in long ,5/16in square by 2-1/2in long ,and 3/8in square by 3in long . High-speed steel tool bits are the type most used in the school machine shop .
Hard-cast Alloy . These materials do not contain sufficient iron to be classed as steels . Rather , they are mainly alloys of cobalt , chromium , and tungsten with other elements added for special purpose . They reach full hardness in the as-cast condition , without heat treatment . The must be ground to size after casting . In terms of resistance to heat , wear ,shock ,and initial cost , cast alloys rank between high-speed steels and carbides .
Hard-cast alloys are weaker in tension and more brittle than high-speed steels and thus are not suitable for severe shock loads . They are known by such commercial names as stellite , Rex alloy ,and tantung .
Sintered Carbides . For efficient and high-speed machining ,best results can be obtained with sintered carbide tools . Carbide tools are available in solid form and as inserts which are either brazed or clamped in toolholders . Clamped inserts are usually round , square , or triangular in shape and have all edge is always available . These inserts can be rotated so that a sharp edge is always available . With modern machine tools and the proper grade of cemented carbide , it is possible to use cutting speeds 10 to 30 time faster than those feasible with high-speed steels .
Carbides are suitable for most machining operations such as single-point turning , drilling ,milling , thread cutting, and reaming . Carbides should be used only when they can be supported rigidly and when the machine tool has adequate power and speed to enable their efficient use .
Ceramic . With the exception of industrial diamonds , ceramic inserts are the hardest and strongest inserts available . They resist abrasive wear , chipping , and breakage . These inserts work best on very rigid machine tools and on well-supported workpieces . For most operations , cutting fluids are not needed .
Diamonds . Industrial diamonds that have either circular or faceted cutting-edges are used for light finishing cuts when an extremely high-quality surface finish required . Although a very smooth finish can be achieved using other cutting-tool materials , diamond turning can provide even smoother finishes with very small tolerances .
TOOLHOLDERS
The toolholder holds the cutting tool rigid during cutting operations . Four types of toolholders are in general use .
1 . The tool post with standard toolholders . The tool too post is comprised of the post , screw , washer , collar , and rocker . The washer fits the top slidee piece slot . The collar and the rocker elevate or lower the point of too . The screw clamps the toolholder in place .
The standard toolholder for high-speed steel cutter bits comes in three common shapes : straight , right-hand offset or shank , and left-hand offset or shank . You can identify ri
全文共19347字，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
刀具和刀夹
想顺利的加工工件，就必须做到：
- 刀具或刀片的种类要恰当。
- 刀夹的类型要合适。
- 刀具的切削刃要锋利。
- 刀具要安装或调整到适当的位置和高度。
刀具的材料
制造车床上使用的刀片的基本材料有以下六种：水淬硬化钢，高速钢，硬铸有色合金，烧结硬质合金，陶瓷和金刚石。使用材料的选择取决于许多因素：刀具成本，刃磨费用，刀具的尺寸和类型，金属切削速率，使用时间的长短，零件的光洁度和公差，以及机床的条件和性能。由于有着许多因素，选择材料常常是根据一般的经验而不是精确计算。然而，对各种不同刀具材料的某些一般特性是应该有所了解的。
水淬硬化钢
这一类包括高碳工具钢（即普通碳钢或加入了少量铬，钒或钨的碳钢）。在美国钢铁协会的分类制中，把各种钢号的水淬工具钢都归为W钢。用这种材料制造的刀具经过适当的热处理，其切削刃便非常锋利，光滑。它们适用于切削速度较低的有限车削，或使用于老式的，低转速设备，如平皮带车床上。
用水淬工具钢制造的刀具其主要的缺点是在刃磨或切削时，切削刃温度如果超过华氏300~400度，刀具就会软化。另一个缺点是刃口的耐磨性很低。
高速钢
高速钢在切削效率方面同水淬工具钢相比有很大的改进。用高速钢制成的刀具甚至当刀具温度达到华氏1050度时，还能保持足够的硬度进行高速切削。即使热的变成暗红色，它们还能使用。冷却至室温后，这种钢原来的硬度也不改变。
高速钢的抗磨性比碳钢或合金钢的抗磨性要好的多，这是由于它的含碳量高，尤其在合金成分较高的高速钢里更是如此。高速钢由于充分淬火，比碳钢或硬铸合金有更高的抗冲击强度。
美国钢铁协会分类制规定的有两种主要的高速钢，一种是M钢，一种是T钢。可以买到由这些材料制成的，刃磨成各种形状的刀条。未经刃磨的刀条叫做刀坯，也是可以购买到的。这类刀坯都制成标准尺寸以适应普通车床使用。常见的尺寸是3/16英寸见方乘1英寸，1/4英寸见方乘2英寸长，5/16英寸见方乘2。5英寸长，和3/8英寸见方乘3英寸长。高速钢刀条是校办机加工车间里最常见的。
硬铸合金
这类材料不含有足够的铁，因而不能算作钢。相反它们主要是钴，铬，钨和为了特殊用途而加一些其它元素的合金。它们在铸造状态下，不用热处理，即可达到充分的硬度。它们在铸造后，必须磨削至应有的尺寸。就其耐热性，耐磨性，抗冲击性几生产成本而言，铸合金可排在高速钢和硬质合金之间。
硬铸合金的抗拉强度比较差而且比高速钢更脆，因而不适用于强烈的冲击载荷。它们在商业上的名称是司太立钨铬钴合金，锐克斯钨铬钴合金和坦塔钨铬钴合金。
烧结硬质合金
要进行高效和高速车削，使用烧结硬质刀片形状合金刀可以得到最佳效果。市场上买到的硬质合金有的做成整体形状，有的做成刀片形状焊接在刀杆上，或着我卡紧在刀杆上。装卡的刀片其形状通常是圆的，方的或三角行的，它上面所有的切削刃都是预磨好的。这类刀片能够转动，所以随时可得到锋利的切削刃。使用现代化的机床和级别适当的烧结硬质合金刀有可能采用比高速钢车刀要快10~30倍的切削速度。
硬质合金刀适用于大多数的机加工作业，如单刀刃车削，钻削，洗削，螺纹车削和铰削。只有当硬质合金刀能夹持得很牢固而且机床具有合适的功率与转速使其能发挥有效作用时才应采用硬质合金刀。
金属陶瓷
除了工业用金刚石以外，金属陶瓷刀片是现有的最硬，最强有力的刀片。他们抗磨损，抗碎裂，抗断折。这类刀片用在刚性良好的床子上，对夹持牢固的工件能发挥最好的作用。在大多数加工情况下，不需要切削液。
金刚石
当需要极高质量的表面光洁度时，可采用工业用金刚石作精加工。这种金刚石具有圆形或小平面的切削刃。尽管使用别种刀具材料能取得很光滑的光洁度，但金刚石车削可在公差很小的情况下，提供更加光滑的光洁度。
刀夹
刀夹在切削加工时可使刀具夹持牢固。常用的夹具有以下四种：
- 带有标准刀夹的刀架
刀架由支架，螺杆，垫圈，套圈，调整垫板组成。垫圈嵌在上滑块槽内。套圈和调整垫板可是刀尖上升或下降。螺杆则将刀夹固定就位。
高速工具刀条的标准刀夹有三种常见的形状：直刀夹，右偏刀夹和左偏刀夹。用手拿住固定螺钉的一端 ，便可判断刀夹是右偏还是左偏。如果刀把偏向右，就是右偏刀夹。如果刀把偏向左，便是左偏刀夹。
直刀夹可用于大多数加工活儿。当需要接近卡盘或鸡心夹卡箍进行切削时，便可使 用左偏夹。右便刀夹是当朝着尾架方向进给时使用的。在这三种刀夹上，刀条均以14到16。5的角度固定。这便是所谓刀夹角度。
硬质合金刀头的刀夹也有三种形式，在外表面上与上述高速钢的刀夹类似。但是夹持刀片的孔和刀夹的底边是平行的。
- 开口刀架或称重型刀架一次可以夹持一把刀，它上面有一个带T形槽的压板，一个C型块，和两个或多个刀具价紧螺丝。因为这种装置非常牢靠，它尤其适用于重切削。刀条可以直接装卡于这种刀架内，也可以使用某种类型的硬质合金刀夹。
- 转塔刀架或称方刀架有一回转块，车刀可以装于其中。常见的转塔刀架可以装四把刀。每把刀都能很快地回转至切削位置并价紧。某些转塔架具有八个刀位。通常，为了增加一个附加的加工工序，可在横向流板的后部安装一开口型刀架。采用这种安排，可装上5~9把不同类型的刀具，就可以按顺序对重复型零件进行车外圆，成形，车端面，滚花和切断等工序。
- 速换型刀具系统一次只夹持一把刀具，但它的三个不同的侧边均可以用来装置刀具。它有一个带夹紧杆的快速换刀架，可安装一系列的刀夹作车外圆，车端面，镗孔，切断，攻丝，滚花和车螺纹。
单刃切削刀具
刀具的各个部分
在认磨刀条之前，必须熟悉表明刀具各不同部分的一些术语
1．顶面是刀条的顶部，它是当切削的一部分从工件上切下时刀条被切下的这一部分切屑所紧贴着的那个表面。
2．切削刃是刀条实际进行切削的那一部分。
3．刀尖是侧切刃和端切刃所形成的夹角或圆弧。
4．侧面是切削刃以下的表面。
5．刀头是刀片上构成切削刃和顶面的那一部分。
刀具的角度
用于一切单刃切削刀具的重要刀具角度如下：
- 横向后角是刃磨表面和刀条在刃磨之前的垂直侧边之间的夹角。这个角度以前叫横向隙角，现在许多机工仍然采用这个术语。横向后角是工件的切削表面和刀具侧面之间的隙角。刀具的磨损会使有效横向隙角变小，如果这个交度太小，刀具就会摩擦，生热。如果这个角度太大，切削刃就会变钝，而刀具就易扎进工件里。
- 纵向后角是切削刃末端和一垂直线之间的形成的夹角。以前这个角叫前向隙角。纵向后角是工件的已加工表面和刀具之间的间隙。如果这个角度太小，刀具将在已加工表面上摩擦从而产生不良的表面光洁度。磨损会使这一角度变小。如果着这一角度太大，刀具可能扎进工件，引起颤动，并由于崩刃而无法切削。对于钢制刀具，这一角度建议采用8~15度，硬质合金刀具建议用6~8度。如果刀具安装的高于旋转中心，就会使有效隙角变小。在选择合适的角度时，必须考虑到这一点。
- 端刃角是刀具和工件已加工表面之间的夹角。如果这个角太小，就会造成颤动。然而为了形成光滑的表面光洁度，在精加工时，采用大约6度的小角度是合适的。
- 侧刃角可将切屑从已加工表面卷走。角度最好在5~15渡之间。
- 刀尖半径可使刀具不致有脆弱的尖角，可以延长刀具的寿命并改进表面光洁度。对于高强度的粗切刀，半径可大一些，而对于轻量进给则可以小一些。只要没有颤动产生，刀尖半径越大，光洁度就越好。对于精加工，刀尖半径建议采用0。010到0。030英寸或更大，对于粗加工是1/32到1/2英寸。
- 为了有助于形成切削刃和顶面，必须在刀条上刃磨出两个前角来。从垂直面或水平面上倾斜就形成前角。当刀条顶面是平的或水平是，它没有前角。这两个前角就是纵向前角和横向前角。
纵向前角，在向侧面单刃进给时，可将切屑从已加工的工件上卷走，同时使刀具有一种切片的作用。纵向前角为零时，易形成蜗旋形切削，而当纵向前角大于零时，它易于使蜗旋形切削伸展为螺旋形切屑/使用5~15度的纵向前角可防止切削刮到工件上。高速钢刀条通常都刃磨成正前角。然而硬质合金刀具可能具有正的或负的前角。负前角可使形成切削的剪角增大，造成良好的表面光洁度。负前角刀具一般可在高速，大走刀的重型车床上使用。
横向前角指的是刀具的顶面和刀具刃磨前从摸端看过去代表其顶部的那根线之间的夹角。横向前角可控制机加工时所产生的切屑的形状以及切屑的移动方向。横向前角小的刀具比前角大的刀具所产生的切屑要短一些。
- 刀尖角是侧切刃和端切刃之间的夹角。
单刃切削刀具的分类
为了进行某些机加工工序需要不同形状的刀条，大多数刀条都刃磨成只朝一个方向切削。其常见的类型现在叫做有切刀和左切刀。以前叫做右偏刀和左偏刀。
右切单刃刀是一种当顶面朝上，从刀尖方向看过去切削刃的右边的刀具。这种刀条装在车床上，它的切削刃就在左边。这种刀条是从右向左，即从尾架那一端朝车床的床头方向切削的。
左切刀是当顶面朝上，从刀尖方向看过去切削刃在左边的刀具。这种刀具都刃磨成从左向右切削的，即朝车床的尾架方向切削的。
常用的刀条类型有以下几种：
- 粗车刀是一种用来进行重切削，把工件直径切至接近尺寸的刀具。因为在粗 加工时，表面光洁度是不重要的，这样的刀条可以刃磨成几乎是锋利的到尖。不过，这样的刀尖通常要稍微磨成圆弧状以防止崩刀。
- 精车刀有磨的很锋利的切削刃，这种切削刃经油石研磨可产生非常光滑的光洁度。精车刀通常具有比粗车刀更大的圆弧尖。
- 圆头刀是一种可以用于多种类型的通用刀具。当顶部磨平时，它既能用于右切也能用于左切，还能车削黄铜。它也可以用来在轴肩角处切削半径。圆头刀可用来作精车刀具。
- 方头刀只用于工件末端的切削。它用来倒角和粗车以加工方形肩。
- 切断刀只用于工件末端的切削，可用来切断装卡在卡盘上的棒料或工件。
- 端面偏刀即通常所谓的偏刀，用来把工件的端部精车成与母线成直角的光滑的端面。右切端面偏刀总是用语精车轴的端部。左切端面偏刀可以用来精车轴肩的左侧。
断屑槽
为了解决切屑延续不断的这一难题，常常可以在高速钢刀尖上刃磨出一个断屑槽。断屑槽能够在一般磨刀砂轮上刃磨出来，而槽形的断屑槽则能由一个装在平面磨床上的薄砂轮刃磨出来。另一种单独的断屑器常用于装卡式硬质合金刀上。
切削作用
当车床车削时，有三个基本切削力，即：工件的纵向力，作用于刀具的侧面；工件的径向力，作用于刀具的前端；工件的切向力，作用于刀具的顶部。其中切向力比其他两个力要大的多，它对切削作用的影响也最大。这一巨大的作用力是加在切削刃上的。在大型金属切削机床上的测量表明，每平方英尺上的压力可达到25万磅。假如刀具形状不合适或装卡角度不合适，刀具很快就会变钝。
在车床上切削时，就会从正在加工的材料上挤下片状的切屑。即连续的金属带。在软的，韧性材料上，这种楔挤作用是连续进行的。再较硬的材料上，楔挤力使金属受压缩。压缩一直延续到剪断为至。于是被挤压的金属就与工件脱离。在切削加工中始终重复这一过程。
刀具的形状比切削刃的实际锋利程度更加重要的多。刀具没有后角就会使刀具在工件上磨蹭。这样加大了对切削刃的压力，从而影响刀具的性能。后角太大会使刀具脆弱无力，不能很好支撑切削刃。这样刀口就会迅速折断或磨损。
刃磨高速工具钢刀条
- 使刀具具有锐利的切削刃。
- 使刀条为特定的工序提供正确的或最好的形状。
- 使刀条的前端留有隙角。
- 使刀条的侧面留有隙角。
- 使切屑能在刀条顶面顺利滑过，并脱离切削刃。
刃磨右切圆刀头的正确程序如下：
- 检查砂轮，看砂轮表面是否修整好。再不平的或有沟的砂轮上刃磨出好的切削刃是困难的。应在刃磨切削刀具的专用台式磨床或立式砂轮机上进行刃磨。在这种砂轮机的一边应安装一个氧化铝粗砂轮另一边装一个细砂轮。使用粗砂轮把刀条粗磨成一定的形状。然后用细砂轮精磨刀条。
- 刀具砂轮机应具有刃磨支架，把双手搁在支架上，以控制刀条的运动。握紧刀条，使它不能在砂轮上跳动。但不要握的太紧，以致难于移动刀条。
- 手握刀条在砂轮上刃磨出横向后角，以便磨成侧刃角。这个角度在切削软钢时应大约6度。手握刀条贴在砂轮上，使刀条底部向内倾斜即可得到这种角度。当刃磨时，应将刀条在砂轮面上横向来回移动，而不改变其位置。这有利于较快的磨好刀条并防止在砂轮上磨出沟槽来。当刀条发热时就把它浸在水里使其冷却。初学者经犯上下移动的错误。这会在刀条侧面形成许多不同的角度，从而使它变的形状怪异。要避免出现这种情况，就应该使刀条固定在砂轮的一个位置上。要来回移动而决不要上下移动。
-
在对侧刃磨出横向后角以把刀条磨
全文共5476字，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
资料编号：[8737]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word
以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
