阀门机械加工工艺.pdf

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1、第三章阀门机械加工工艺第一节金属切削刀具一、车刀车刀的种类繁多，按用途可分为：外圆车刀、端面车刀、镇孔刀、切断刀、切槽刀、螺纹车刀和成形车刀等（见表!#$）。按制造方法可分为：整料车刀、焊接车刀和机械夹固车刀。表!#$车刀的类型和用途名称简圆用途%&外圆车刀能车削外圆、端面和内外倒角，使用方便、通用性强()外圆车刀适用于车削外圆*)外圆车刀车削时径向力较小，适用于车台阶轴及细长工件*)外圆车刀用于车削端面割断刀用于切断工件和在件上切出沟槽内割槽刀用于在内孔中切出沟槽宽头精车刀刀刃宽度比较宽，工作时可选择较大的进给量，可获得较高的表面光洁度。用于阗精车或精车外圆通孔镗刀用于车一般通孔不通孔镗刀用

2、于车削台阶孔或不通孔+)外螺纹车刀用于车削普通外螺纹!#第八篇阀门最新制造工艺（续）名称简圆用途!#内螺纹车刀用于车削普通内螺纹$#外螺纹车刀用于车削梯形螺纹$!#三角皮带槽车刀用于车削皮带轮槽平体成形车刀用于加工各种外成形表面棱体成形车刀用于加工各种外成形表面圆形成形车刀用于加工各种内外成形圆表面二、麻花钻麻花钻用于在实体材料上加工低精度的孔，有时也用于扩孔。（一）麻花钻的结构%&麻花钻的组成部分如图 ($(%所示，麻花钻的各组成部分名称及功能如下；（%）装夹部分装夹部分用于与机床的连接并传递动力，包括钻柄与颈部。小直径钻头用圆柱柄，%)*以上的做成莫氏锥柄。锥两端部做成扁尾，以供使用斜铁将

3、钻头从钻套中击出。颈部直径略小，上面印有厂标、规格等标记。（)）工作部分工作部分用于导向、排屑，也是切削部分的后备部分。外圆柱上两条螺旋形棱边也称刃带，可保持孔形和钻头进给方向。两条螺旋刃沟是排屑的通道。钻体心部称钻心，联结两条刃瓣。（$）切削部分切削部分是指钻头前端有切削刃的部分。切削部分由两个前面、后面、副后面组成。前面是螺旋沟形成的螺旋面。后面的形状由刃磨机床或夹具的运动决定。一般用锥磨法刃磨夹具磨出的是圆锥面；有的钻头磨床磨出的是螺旋面；有些专用的或数控钻头磨床可产生复杂的运动磨出某些特殊曲面。小钻头可用简单的夹具磨出平面形后面。副后面就是刃带棱面。前后面相交为主切削刃，两主后面相交为

4、横刃，两条刃沟与刃带棱面相交的两条螺旋线是副切削刃。普通麻花钻共有三条主切削刃、即左、有切削刃和横刃两条副切削刃（棱边）。)&麻花钻的结构参数!#最新阀门设计制造技术与产品质量检测标准规范全书麻花钻的结构参数是指钻头在制造中控制的尺寸与角度，它们都是确定钻头几何形状的独立参数。包括以下几项：图!#$麻花钻的组成（$）直径%直径%指在切削部分测量的两刃带间距离。直径选用标准系列尺寸。（&）直径倒锥远离切削部分的直径逐渐减小，形成倒锥，以减少刃带与孔壁的摩擦，相当于副偏角。中等直径钻头的倒锥量小于(#)($&*+$*。（#）钻心直径!钻心直径!指与两刃沟底相切圆的直径。它影响钻头的刚性与容屑截面。

5、直径大于$#*的钻头，!,（($&-)($-）!。钻心做成$(.)&*+$*的正锥度，以提高钻头的刚度。（.）螺旋角!螺旋角!指钻头刃带棱边螺旋线展开成的直线与钻头轴线的夹角。如图!#&所示，前面上 点（半径为/0）的螺旋角!可用下式计算：123!0,,123!#()#（#$）式中#钻头选定点半径；4 螺旋槽导程。式（#$）说明钻头愈近中心处，螺旋角愈小。刃带处的螺旋角!一般为&-5)#&5。增大螺旋角可使前角增大，有利于排屑，并使切削轻快，但钻头刚性变差。小直径的钻头为了提高钻头的刚性，螺旋角做得略小一些。!#第八篇阀门最新制造工艺图!#$麻花钻的螺旋角%）螺旋角展图&）麻花钻（二）麻

6、花钻的几何参数(钻头的参考系确定钻头角度需要建立参考系。钻头参考系平面及测量平面如图!#所示。图!#麻花钻正交平面参考系及测量平面图中标注了基面!、切削平面!#、上交平面!$、假定工作平面!%和背平面)*+它们的定义与车削中的规定相同。由于钻头切削刃上各点都是绕中心旋转的，与切削刃上任一点切线速度垂直的平面均通过钻心。所以基面!可理解为过切削刃某点包含钻头轴线的平面。同时钻头切削刃上各点基面方位均不相同。度量钻头几何角度还需以下几个测量平面：端平面!：与钻头轴线垂直的投影面。!#最新阀门设计制造技术与产品质量检测标准规范全书中剖面!，：过钻头轴线与两主切削刃平行的平面。柱剖面!#：过切削刃选定

7、点作与钻头轴线平行的直线，该直线绕钻头轴线旋转形成的圆柱面。!钻头的刃磨角度普通麻花钻只需刃磨两个后面，控制三个角度：（#）顶角!顶角!是指两主切削刃在中剖面投影中的夹角。普通麻花钻的顶角!中$#%&#(&。（!）外缘后角)外缘后角)是指主切削刃靠刃带转角处在柱剖面中表示的后角。可用工具显微镜投影的方法测量外缘后角。中等直径钻头的外缘后角)$(&!*&。直径愈小，钻头后角愈大，以利于改善横刃的锋利程度。（+）横刃斜角#横刃斜角!是指端平面测量的中剖面与横刃的钝夹角（注：横刃斜角#在国际标准,-./0#1#1(!的麻花钻术语中规定用钝角表示）。普通麻花钻的横刃斜角#$#+&#!/&，其中直径小的

8、钻头，#角允许较大。横刀斜角#的数值与钻头近中心处切削刃后角的大小有关，由于近中心处后角不易测量，通常通过测量#角就可控制中心刃后用。刃磨钻头后面时，越接近钻头中心处的后角需磨得越大些。其目的有二：一是使横刃能获得较大的前角，增加横刃的锋利程度。因为$2!32!$1*&。增大2!，就使$2!负值减小；二是使切削刃各点的工作后角相差较少。如图(4+4 0 所示，钻孔的过渡表面是圆锥螺旋面，在同一进给量下，近钻头中心处直径较小（$56$*），螺旋升角大（%56%），工作后角减小得多（57$54%5）。为使内外切削刃工作后角相差不多，钻心处后角应磨得大些。通常钻心主切削刃后角等于横刃后角2!，约为+

9、%&。图(4+4 0钻孔时的工作角+横刃角度横刃由两后面相交形成，普通麻花钻横刃近似直线。若以钻头轴线为界，可将格刃分为两段四个区，如图(4+4/所示。过横刃&段作正交平面!2!时，则区是前面，前角为负$2!，#区是后面，后角为2!，同理在横刃&%段中，$区是后面。如图(4+4%所示，设横刃两侧后面为近似平面，横刃 89 为近似直线已垂直于钻头轴线。图中：%&()属中剖面，!&($!%*$（#(*&4#），!&)($!，+,围成的面即为过 点作的柱剖面的一部分。其展开平面为%()，!()$8$2!，既是 点主切削刃后角，又是横刃 点主剖面后角。从图中几何关系知：:;?#由上式得!#第八篇阀门最

10、新制造工艺!#!$%&#!&#(!（)*+）横刃长度!$#$(!#!（)*)）式中（)*+）表明，横刃斜角!、顶角、钻心后角#(!是相互制约的。钻头刃磨后可通过检验!角来控制钻心后角#(!。!愈大，#(!愈大，横刃愈锋利。但!愈大，横刃愈长，钻头引钻时不易定中心。横刃的前角、主偏角、刃倾角等均为派生角，可由刃磨角度换算得出。普通麻花钻$,-./,0.，!$%)1./%+1.，由式（)*+）计算得#(!$)23-.。苦钻心直径$($（13%,）$，则横刃长!$（13%-）$。横刃楔角的$(!$%-1.*+#(!。横刃前角%(!$*（01.*#(!）。普通麻花钻横刃呈直线。横刃主偏角为 01.，横

11、刃刃倾角为 1.，图中不再标注。图-*)*,横刃前、后面及角度43主切削刃角度钻头的两条主切削刃是由前、后面相交构成的。前面就是螺旋形的刃沟面，后面是刃形成的，它们都是曲面。用正交平面参考系标注的切削刃上的前角、后角、主偏角都是派生角，如图-*)*5 所示。由于前面不通过钻心，刃沟前面螺旋角的大小与观察点的半径有关，所以钻头切削刃各点的螺旋角、刃倾角、前角、主偏角都是不同的。麻花钻几何参数小结见表-*)*+及图-*)*-。!最新阀门设计制造技术与产品质量检测标准规范全书图!#$横刃斜角图!#%麻花钻主切削刃角度!#第八篇阀门最新制造工艺表!#$普通麻花钻的几何参数（%&!）分类、代号与数值类别

12、名称代号计算公式标准值独立参数结构参数直径副切削刃参数刃带刃磨角度直径%钻心直径%(（()$*()+）%副刃前角（刃沟端剖面前角）!,-!$)#.副刃后角（刃带后角）,-(.副刃偏角（直径倒锥）#,/()(#*()$!(!副刃倾角（螺旋角）$#$%$01#$%$（%2%0）+.*#$.刃带宽34)#*#)5刃带高6()7+*$)!顶角$%7.*!.外缘后角46!.*$(.横刃斜角&$+.派生角度正交平面参考系主切削刃角度横刃角度端面刃倾角#&(%#&1%(2%!)+.*+.主偏角#)&#$%#)&1#$%*+#&+!)7.*5#)8.刃偏角&#$%&1#$%#&(%#)&8)#.*55)7.前

13、角!+&#$%!+&1#$%(&(%#)&9#$%#&*+#)&#(.*+5.后角+&*+#+&1*+#,&(%#)9#$%#&*+#)&+.*!.横刃后角+!#$%+!1#$%&(%.横刃前角!+!+!1 （:(.+!）+5.横刃偏角#)!:(.横刃倾角!(.三、扩孔钻、锪钻和镗刀（一）扩孔钻扩孔钻是用于扩大孔径、提高孔质量的刀具。它可用于孔的最终加工或铰孔、磨孔前的预加工。扩孔钻的加工精度为;(*;7)#*#)$)?。如图!#:所示，扩孔钻与麻花钻相似。但齿数较多，一般有#*5 齿，因而导向性好。扩孔余量较小，所以扩孔钻无横刃，改善了切削条件。且容屑槽较浅，钻心较厚，扩孔钻的强度和刚

14、度较高，可选择较大切削用量。扩孔钻的加工质量和生产率均比麻花钻高。国家标准规定，高速钢扩孔钻%8)!*%+(!做成锥柄，%$+*%(!做成套式。在实际生产中，许多工厂也使用硬质合金扩孔钻和可转位扩孔钻。!#最新阀门设计制造技术与产品质量检测标准规范全书图!#!麻花钻主切削刃角度的分布图!#$扩孔钻（二）锪钻锪钻用于加工各种埋头螺钉沉孔、锥孔和凸台面等。图!#%&为带导柱平底锪钻，适用于加工圆柱形沉孔。它在端面和圆周上都有刀齿，前端有导柱，使沉孔和圆柱孔保持同心。导柱尽可能做成可拆卸的，以利于制造和刃磨。图!#%&(为带导柱$&)锥面锪钻，适用与加工锥形沉孔。图!#%&*为锥面锪钻，它的钻尖角有

15、+&)、$&)和%,&)三种，用于加工中心孔或孔口倒角。图!#%&-为端面锪钻，它仅在端面上有切削齿。为了减小摩擦，外圆做成锥面。工作时，以刀杆-%圆柱部分来导向，以保证已加工平面和孔垂直。锪钻可制成高速钢锪钻、硬质合金锪钻、可转位锪钻。在单件小批生产时，常把麻花钻改制成锪钻来使用。（三）镗刀镗刀是广泛使用的孔加工刀具。一般镗孔达到精度./$0./!，精细镜孔时能达到./+，表面粗糙度为 1%2+0&2!3。镗孔能纠正孔的直线性误差，获得高的位置精度，特别适合于箱体零件的孔系加工。镗孔是加工大孔的唯一精加工方法。镗刀种类很多，可分为单刃镗刀和双刃镗刀。!#第八篇阀门最新制造工艺图!#$%锪钻&

16、）带导柱平底锪钻）带导柱(%)锥面锪钻*）不带导柱锥钻+）端面锪钻$,单刃镗刀图!#$为镗床上用的机夹式单刃镗刀。它具有结构简单、制造方便、通用性好等优点。为了使镗刀头在镗杆内有较大的安装长度，并具有足够的位置安置压紧螺钉和调节螺钉，在镗盲孔或阶梯孔时，镗刀头在镗杆内的安装倾斜角!一般取$%)-./)；镗通孔时取!0%),在设计盲孔镗刀时，应使压紧螺钉不妨碍镗刀进行切削。通常镗杆上应设置调节直径的螺钉。镗杆上装刀孔通常对称于镗杆轴线，因而镗刀头入刀孔后，刀尖高于工件中心，使切削时工作前角减小、后角增大。所以在选择镗刀的前、后角时要相应增大前角、减小后角。上述镗刀尺寸调节较费时，调节精度不易控制

17、。随着生产发展需要，开发了许多新型微调镗刀。图!#$1 所示为在坐标镗床和数控机床上使用的一种微调镗刀。它具有调节尺寸容易、调节精度高、能用于粗精加工等优点。图!#$镗床上用的单刀镗刀微调镗刀是用螺钉#通过固定座套 2、调节螺母/将镗刀头$连同微调螺母 1 一起压紧在镗杆上。调节时，转动带刻度的微调螺母 1，使镗刀头径向移动达到预定尺寸。镗盲孔时，镗刀头在镗杆上倾斜/#)!3。微调螺母的螺距为%,/44，微调螺母上刻线!%格，调节时，微调螺母每转过一格，镗刀头沿径向移动量为5 0 （%,/6!%）789/#)!3 440%,%/44!最新阀门设计制造技术与产品质量检测标准规范全书旋转调节螺母!

18、，使波形垫圈 和微调螺母#产生变形，用以产生预紧力和消除螺纹副的轴向间隙图$%&%#微调镗刀%镗刀头#%微调螺母&%螺钉%波形垫圈!%调节螺母(%固定座套#)双刃镗刀双刃镗刀有两个切削刃参加切削，背向力互相抵消，不易引起振动。常用的有固定式镗刀块、滑槽式双刃镗刀和浮动铰刀（浮动镗刀）等。（）固定式镗刀块如图$%&%&所示，它可制成焊接式或可转位式。适用于粗键、半精镗直径*+,-的孔。工作时，镗刀块可通过楔或在两个方向上倾斜的螺钉夹紧在镗杆上。安装时，镗刀块对轴线的不垂直、不平行与不对称度，都会使孔径扩大。所以镗刀块与镗杆上方孔的配合要求很高（./01(），方孔对轴线的垂直度、对称度误差不大于,

19、),-。镗刀块刚性社，容屑空间大，因而它的切削效率高。加工时，可连续地更换不同错刀块，对孔进行粗镗、半精镗、锪沉孔或端面等。镗刀块适用于小批生产加工箱体零件孔系。图$%&%&固定式镗刀块及其装夹2）用楔夹紧 3）用双向倾斜的螺钉夹紧（#）滑槽式双刃镗刀图$%&%为滑槽式双刃镗刀。镗刀头&凸肩置于刀体 凹槽中，用螺钉 将它压紧在刀体上。调整尺寸时，稍微松开螺钉，拧动调整螺钉!，推动镗刀头上销子(，使镗刀头&沿槽移动!#第八篇阀门最新制造工艺来调整尺寸。其镗孔范围为!#!$%。目前广泛用于数控机床。图&()*滑槽式双刃镗刀)螺钉!内六角板手(镗刀头*刀体 调整螺钉+销（(）浮动铰刀（浮动镗刀）图&

20、()为可调式硬质合金浮动铰刀。它在调节尺寸时，稍微松开紧固螺钉!，转动调节螺钉(推动刀体，可使直径增大。目前生产的浮动铰刀直径为!$#($%，其调节量为!#($%。铰孔时，将浮动铰刀装入镗杆的方孔中，无需夹紧，通过作用在两侧切削刃上的切削力来自动定心，因此它能自动补偿由于刀具安装误差和机床主轴偏差而造成的加工误差，能达到加工精度,-.#,-+，表面粗糙度/0)1+#$1!%。浮动铰刀无法纠正孔的直线性误差和位置误差，故要求预加工孔的直线性好，表面粗糙度!/0(1!%。浮动铰刀结构简单，刃磨方便，但操作费事，加工孔径不能太小，镗杆上方孔制造困难，切削效率低，因此适用于单件、小批生产中加工直径较大

21、的孔。四、铰刀铰刀用于中小直径孔的半精加工和精加工。铰刀的加工余量小，齿数多，刚性和导向好，铰孔的加工精度可达,-.#,-+级，甚至,-级。表面粗糙度可达/0)1+#$1*%，以得到广泛使用。（一）铰刀的种类与用途铰刀结构如图&()+所示。铰刀由工作部分，颈部和柄部组成。工作部分有切削部分和校推分，校准部分有圆柱部分和倒锥部分。铰刀的主要结构参数有直径 2、齿数 3、主偏角#4、背前角$5、后角%。和槽形角&。铰刀种类很多，如图&().所示。按使用方式可分为手用铰刀和机用铰刀。图&().2 为手用铰刀，其主偏角#4小，工作部分较长。常用直径尺寸为)#.)%。适用于单件小批生产或在装配中铰削圆柱

22、孔。图&().6 为可调节手用铰刀。铰刀刀片装在刀体的斜槽内，并靠两端有内斜面的螺母来夹紧。旋转两端螺母，推动刀片在斜槽内移动，使其直径有微量伸缩。常用直径尺寸为!+1#!)$%。常用在机器修配中。!#最新阀门设计制造技术与产品质量检测标准规范全书图!#$%可调节硬质合金浮动铰刀$上刀体&紧固螺钉#调节螺钉 下刀体图!#$(铰刀结构机用铰刀又可分为高速钢机用铰刀和硬质合金机用铰刀。直径!)$*&+,时做成直柄（图!#$-.）!)%/%*%+,时做成锥柄（图!#$-），直径!)&%*$+,时做成套式（图!#$-#）。它们用于成批生产时在机床上低速铰削孔。硬质合金机用铰刀直径 0)(*&+$时做成

23、直柄（图!#$-%），!)!*+,时做成锥柄（图!#$-&），它用于成批生产时在机床上铰削普通材料、难加工材料的孔。图!#$-为莫氏锥度铰刀，它共有+*(号-种规格，分别适用于铰削+*(号莫氏锥度孔。由于加工余量较大，一般由两把组成一套。其中有分屑槽的莫氏锥度铰刀为粗铰刀。图!#$-(为$1%+锥度销子铰刀，常用直径尺寸为!+)(*!%+,，适用于铰削$1%+圆锥孔。铰刀按精度分为三级，分别适用于铰削*-、*!、*2 级的孔。（二）铰削过程特点铰削时余量较小，一般为+)+%*+)&$。通常铰刀的主偏角+3$%,，故切削厚度 4-很薄，此时，在切削刃与校准刃之间的倒角刀尖处，形成一段极薄切削厚度

24、的区域。由于铰刀切削刃存!#第八篇阀门最新制造工艺在一定钝圆半径!，所以往往在#$!情况下进行切削，如图#$#%所示。此时起切削作用的前角为负，因而产生挤刮作用。经受挤刮作用的已加工表面弹性恢复，又受到校准部分后角为&%的刃带挤压与摩擦，所以铰削过程是个非常复杂的切削、挤压、和摩擦过程。图#$#%铰刀基本类型&）直柄机用铰刀）锥柄机用铰刀(）硬质合金锥柄机用铰刀)）手用铰刀*）可调节手铰刀+）套式机用铰刀,）直柄莫氏锥度铰刀#）手用%()&锥度销子铰刀图#$#%铰削时挤刮作用试验表明，铰削时使用切削液，因*$很小，受到切削液润滑的切削刃无法切入工件，只能在加工表面上滑动，使加工表面挤压摩擦加剧

25、，铰出的孔径缩小，铰刀的磨损增大。铰削时，为了避免颤振，通常取+(!%&-.-/，此时极易产生积屑瘤，使孔径扩大，内孔表面产生螺旋沟。!#最新阀门设计制造技术与产品质量检测标准规范全书五、拉刀（一）拉刀的分类通常没被加工表面部位、拉刀结构和使用方法对拉刀分类。下面介绍拉刀的种类与用途。!按被加工表面部位分按被加工表面部位可分为内拉刀与外拉刀。图#$#!%所示为常用的拉刀，其中有圆拉刀、花键拉刀、四方拉刀、键槽拉刀和平面拉刀等。图#$#!%各种内拉刀和外拉刀）圆拉刀#）花键刀$）四方拉刀%）键槽拉刀&）平面拉刀&!按拉刀结构分!#第八篇阀门最新制造工艺按拉刀结构可分为整体拉刀、焊接拉刀、装配拉刀

26、和镶齿拉刀。加工中、小尺寸表面的拉刀，常制成高速钢整体形式。加工大尺寸、复杂形状表面的拉刀，则可由几个零部件组装而成。对干硬质合金拉刀，利用焊接或机械镶装的方法将刀齿固定在结构钢刀体上。图!#$%列举了组合直角平面拉刀、装配式内齿轮拉刀和拉削气缸体平面的镶齿硬质合金拉刀。图!#$%装配拉刀和镶齿拉刀!）组合直角平面拉刀）装配式内齿轮拉刀#）镶齿硬质合金拉刀#$按使用方法分按使用方法可分为拉刀、推刀和旋转拉刀。如图!#$&所示为常用的圆推刀和花键推刀。推刀是在推力作用下工作的。推刀主要用于校正与修光硬度低于(%&且变形量小于%$&(的孔。推刀的结构与拉刀相似，它的齿数少，长度短。旋转拉刀是在转矩

27、作用下，通过旋转运动而切削工件的。拉刀的组成与拉削方式。（二）拉刀的组成与拉削方式&$拉刀的组成!#最新阀门设计制造技术与产品质量检测标准规范全书以圆拉刀为例，拉刀的组成如图!#$包括前柄!%、颈部!$、过渡锥!#、前导部!&、工作部!，和后导部!(。对于长而重的拉刀还必须作出支承用的后柄!)。图!#$%推刀）花键推刀#）圆推刀$）推刀工作示意图拉刀工作部分的结构参数主要有：齿升量*%，它是相邻刀齿半径差，用以达到每齿切除金属层的作用，每齿上具有前角!&，后角。及后角为+的刃带宽,!%。相邻齿间作出容屑槽。切削层尺寸有：拉削长度-、切削厚度.(和切削宽度,(。图!#$拉刀组成与拉刀工作状态示意

28、图$)拉削方式拉削方式是指拉刀逐齿从工件表面上切除加工余量的方式。如图!#$#所示，拉削方式主要分为：分层式、分块式和组合式三种。（%）分层式如图!#$#所示，分层式是每层加工余量各用一个刀齿切除。在分层式中，根据工件表!第八篇阀门最新制造工艺面最终廓形的形成过程不同，又分成：!同廓式同廓式指各刀齿廓形与加工表面最终廓形相似，最终廓形是经过最后一切削齿切削后而形成的。渐成式渐成式指工件表面最终廓形是经各刀齿上部分切削刃切削后衔接而形成的（!）分块式（轮切式）图#$#!$拉削方式!）分层式）分块式#）组合式%、!、$#刀齿如图#$#!$所示，分块式是每层加工余量经一组若干刀齿切除。例如，一层加工

29、余量被三个刀齿切除，前两齿交错切除%、!块，第三个圆形齿起修光作用。此外，可不分肯组，各切削齿均有较大齿升量，相邻刀齿上切削刃交错分布以进行交错分块拉削。上述两种拉削方式的主要特点是，分层式拉刀的拉削余量少，齿升量小，拉削质量高。使用渐成式拉刀不易提高拉削质量，但用于拉削成形表面，拉刀制造较易；分块式拉刀的齿升量大，拉削余量多，拉刀长度较短，效率高，拉削质量较差。分块式拉刀可用于拉削大尺寸、多余量工件，也能拉削带氧化皮、杂质的毛坯面。（$）组合式组合式是分层式与分块式组合而成的拉削方式。如图#$#!$#所示，组合式拉刀的前部刀齿作成分块式，后部刀齿作成分层式，因此，组合式拉刀具有分层与分块式的

30、优点，目前加工余量较多的圆孔，常使用组合式圆拉刀。由上可知，选用不同的拉削方式对拉刀的结构和长度、拉削质量、生产效率和制造拉刀的难!#最新阀门设计制造技术与产品质量检测标准规范全书易程度均产生不同影响。研究先进的拉削方式，对提高拉削水平，改革拉刀结构起着重要的促进作用。六、铣刀铣削被广泛应用的一种切削加工方法，如图!#$%所示。它用于加工平面、台阶面、沟槽、成形表面以及切断等。铣刀是多齿刀具双进行断续切削，因此，铣削过程具有一些特殊规律。图!#$%铣削用途（一）铣刀的几何参数&!圆柱形铣刀的几何角度研究圆柱形铣刀的几何角度，应首先建立铣刀的静止参考系。圆周铣削时，铣刀旋转运动是主运动，工件的直

31、线运动是进给运动。圆柱形铣刀的正交平面参考系由、#和$组成，如图!#$(所示，它们的定义可参考车削中规定。由于设计与制造需要，还采用法平面参考系来规定圆柱形铣刀的几何角度。（&）螺旋角螺旋角!是螺旋切削刃展开成直线后，与铣刀轴线间的夹角。显然，螺旋角!等于圆柱形铣刀的刃倾角#。它能使刀齿逐渐切入和切离工件，能增加实际工作前角，使切削轻快平稳；同时形成螺旋形切屑，排屑容易，防止切削堵塞现象。一般细齿圆柱形铣刀!)#*%+#(%，粗齿圆柱形铣刀!)%*%+%(%（$）前角通常在图纸上应标注#&，以便于制造。但在检验时，通常测量正交平面内前角#。可按下式，根据#&计算出#：!#第八篇阀门最新制造工艺

32、!#!#!#!$%$&（#$）前角!#按被加工材料来选择，铣削钢时，取!#!%&(&；铣削铸铁时，取!#!)%)。图*#()圆柱形铣刀的几何角度）圆柱形铣刀静止参考系(）圆柱形铣刀几何角度图*#(+面铣刀的几何角度,）面铣刀的静止参考系-）面铣刀的几何角度（）后角圆柱形铣刀后角规定在)$平面内度量。铣削时，切削厚度*+比车削小，磨损主要发生在后面上，适当地增大后角#$，可减少铣刀磨损。通常取#$!%(%+，粗铣时取小值，精铣时取大值。(,面铣刀的几何角度!最新阀门设计制造技术与产品质量检测标准规范全书面铣刀的静止参考系如图!#$%!所示，面铣刀的几何角度除规定在正交平面参考系内度量外，还规定在

33、背平面、假定工作平面参考系内表示，以便于面铣刀的刀体设计与制造。如图!#$%所示，在正交平面参考系中，标注角度有!#、#、#$、$%、$&%，%和$%。机夹面铣刀每个刀齿安装在刀体上之前，相当于一把!、#$等于零的车刀，以利于刀齿集中制造和刃磨。为了获得所需的切削角度，使刀齿在刀体中径向倾斜!(角、轴向倾斜!角。若已确定!、#$和$%值，则换算出!(和!)并将它们标注在装配图上，以供制造需要。硬质合金面铣刀铣削时，由于断续切削，刀齿经受较大的机械冲击，在选择几何角度时，应保证刀齿具有足够强度。一般加工钢时取!&*()*，加工铸铁时取!&*(*通常取#$&)*(+*、$%&,*(+*、$&%&*

34、()*、&%*()$*、&!*()*。（二）铣削用量和切削层参数)+铣削用量如图!#$+所示，铣削用量有：图!#$+铣削用量!）圆铣削）端铣（)）背吃刀量!-。指垂直于工作平面测量的切削层中最大的尺寸。端铣时，!-为切削层深度；圆周铣削时，!-为被加工表面的宽度。（$）侧吃刀量!.指平行于工作平面测量的切削层中最大的尺寸，端铣时，!.为被加工表面宽度；圆周铣削时，!.为切削层深度。（#）进给运动参数铣削时进给量有三种表示方法；每齿进给量/,指铣刀每转过一齿相对工件在进给运动方向上的位移量，单位为-.,。#进给量/指铣刀每转过一转相对工件在进给运动方向上的位移量，单位为-.%。$进给速度 0(指

35、铣刀切削刃选定点相对工件的进给运动的瞬时速度，单位为 112134。通常铣床铭牌上列出进给速度，因此，首先应根据具体加工条件选择(5，然后计算出/，按/调整机床，三者之间关系为：0(&(#&(554（#）式中/进给速度，单位为 1121340 铣刀齿数。!#第八篇阀门最新制造工艺（!）铣削速度!指铣刀切削刃选定点相对工件的主运动的瞬时速度，可按下式计算：#!#$%&（()）式中 瞬时速度，单位为*$*+,或*$-#铣刀直径，单位为*；$铣刀转速，单位为.$*+,或.$-。/0切削层参数铣削时的切削层为铣刀相邻两个刀齿在工件上形成的过渡表面之间的金属层，如图 1(/1 所示。切削层形状与尺寸规定

36、在基面内度量，它对铣削过程有很大影响。切削层参数有以下几个。图 1(/1铣刀切削层参数2）圆柱形铣刀 3）面铣刀图 1(/4圆柱形铣刀切削层数（%）切削厚度%5。指相邻两个刀齿所形成的过渡表面间的垂直距离，图 1(/12 为直齿圆柱形铣刀的铣削厚望。当切削刃转到 6 点时，其切削厚度为!#最新阀门设计制造技术与产品质量检测标准规范全书!#$%&!（()）式中!瞬时接触角，它是刀齿所在位置与起始切入位置间的夹角。由式 ()可知，切削厚度随刀齿所在位置不同而变化。刀齿在起始位置#点时，!*，因此!*。刀齿转到即将离开工件的$点时，!，切削厚度!#$%&，为最大值。由图+(,-可知，螺旋齿圆柱形铣刀

37、切削刃是逐渐切入和切离工件的，切削刃上各点的瞬时接触角不相等，因此切削刃上各点的切削厚度也不相等。图+(,+.所示为端铣时切削厚度!，刀齿在任意位置时的切削厚度为：/%&$%&#(0)*+,!,-.1（(+）端铣时，刀齿的瞬时接触角由最大变为零，然后由零变为最大。因此，由式（(+）可知，刀齿刚切入工件时，切削厚度为最小，然后逐渐增大。到中间位置时，切削厚度为最大，然后逐渐减小。（,）切削宽度/!/!指切削刃参加工作长度。由图+(,-可知，直齿圆柱形铣刀的/!等于 0!；而螺旋齿圆柱形铣刀的/!是随刀齿工作位置不同而变化的。刀齿切入工件后，/!。由零逐渐增大至最大值，然后又逐渐减小至零，因而铣削

38、过程较为平稳。如图+(,+.所示，端铣时每个刀齿的切削宽度始终保持不变，其值为：/!$23$%
（4-）（）平均总切削层横截面积$!56。简称平均总切削面积，指铣刀同时参予切削的各个刀齿的切削层横截面积之和。铣削时，切削厚度是变化的，而螺旋齿圆柱铣刀的切削宽度也是随时变化的，此外铣刀的同时工作的齿数也在变化，所以铣削总切削面积是变化的。铣刀的平均总切削面积可按下式计算：$!56172020830%4.020800).%4.020830)%4.（(9*）七、丝锥（一）丝锥的结构与几何参数丝锥的基本结构是一个轴向开槽的外螺纹。图+(*所示是最常用的普通螺纹丝锥。它的切削部分铲磨出锥角,&，以使

39、切削负荷分配到几个刀齿上。校正部分有完整的齿形，以控制螺纹参数并引导丝锥沿轴向运动。柄部方尾供与机床连接，或通过扳手传递扭矩。丝锥轴向开槽以容纳切屑，同时形成前角。切削锥顶刃与齿形侧刃经铲磨形成后角。丝锥的中心部是锥芯，用以保持丝锥的强度。攻螺纹的主运动是丝锥的旋转与轴向移动组合成的螺旋运动。当切出一般螺纹后，丝锥齿侧就能受螺纹螺旋面的导引，自动攻入。丝锥的切削部分可理解为一把螺旋拉刀。切削顶刃按螺旋面展开，其半径递增形成齿升量，校正部分肯形无齿升量，相当于拉刀的校正齿。丝锥的参数包括螺纹参数与切削参数两部分。螺纹参数如大径 4、中径 4,、小径 49、螺距 5及牙形角$等，由被加工的螺纹的规

40、格来选择。切削参数如锥角,&端剖面前角2、后角$:、槽数#等，由被加工的螺纹的精度、尺寸来选择。如图+(9 可知，锥角,&、切削部分长度 69、原始三角形高度#之间的关系为70.#;9（(99）!#第八篇阀门最新制造工艺刀齿径向齿升量!#$#（$%&）图(%$%$)丝锥的结构图(%$%$&丝锥的切削参数*）结构图+）齿形放大图式（$%&）、式（$%&）表明，在螺距、槽数不变的情况下，切削锥角愈大，齿升量与切削厚度也愈大，而切削部分长度就愈小。这就使攻螺纹时导向性变差，加工表面粗糙度增大。如果切削锥角磨得过小，则齿升量与切削厚度也减小，使切削变形增大，扭矩增大，切削部分长度增长，使攻螺纹时间延长

41、。为解决以上的矛盾，丝锥标准中推荐手用成套丝锥是 ,$支为一组，成套丝锭的锥半角!值如下：头锥：锥半角!中较小，约-.$)/，切削部分长度为(牙。二锥：锥半角!中约(.$)/，切削部分长度为-牙。精锥：锥半角!约&0.，切削部分长度为 牙。!#最新阀门设计制造技术与产品质量检测标准规范全书一般材料攻通孔螺纹时，往往直接使用二锥攻螺纹。在加工较硬材料或尺寸较大的螺纹时，就用!#支成组丝锥，依次分担切削工作量，以减轻丝锥的单齿负荷。攻盲孔螺纹时，最后必须采用精锥。成组丝锥切削图形有两种设计方案，如图$%#%#!所示。其中：图$%#%#!&如是等径设计。每支丝锥大、中、小径相等，仅切削锥角不等。头锥

42、!角最小，精锥!角最大。等径设计制造简单，利用率高。精锥磨损后可改为二锥、头锥使用；图$%#%#!是不等径设计。每支丝锥大。中、小径不等，只有精锥才具有工件螺纹要求的廓形与尺寸。不等径设计负荷分配合理，齿顶、齿侧均有切削余量，适用于高精度螺纹或梯形螺纹丝椎。普通丝锥做成直槽。如需控制排屑方向，可选用螺旋槽丝锥，或将切削部分磨出槽斜角。加工通孔右旋螺纹用左旋槽，使切屑从孔底排出。加工盲孔右旋螺纹用右旋槽，使切屑从孔口排出。比外螺旋槽的丝锥尚可有效的增大切削前角，降低扭矩，提高螺纹加工表面质量。图$%#%#!成组丝锥切削图形的设计&）等径设计）不等径设计(%头锥!%二锥#精锥（二）丝锥的结构类型与

43、应用范围丝锥按加工螺纹的形状、切削方式及本身的结构可分为许多类型。表$%#%#列举了几种丝推的名称、特点和应用范围。表$%#%#丝锥的结构特点与就用范围类型简图及国标代号特点适用范围手用丝锥手动攻螺纹，常用两把成组使用。用合金工具钢制造单件小批生产通 孔、盲 孔 螺纹机用丝锥用于钻、车、镗。铣床上，切削速度较高，经铲磨齿形。用高速钢制造成批大量生产通 孔、盲 孔 螺纹!#第八篇阀门最新制造工艺（续）类型简图及国标代号特点适用范围螺母丝锥切削锥较长，攻螺纹完毕工件从柄尾流出，丝锥不需倒转。分短柄、长柄、弯柄三种结构大量生产专供螺 母 攻 螺 纹（!）锥形丝锥切削锥角与螺纹锥角相等，无校准部分。攻

44、螺纹时要强迫做螺旋运动，并控制攻螺纹长度专供锥管螺纹攻螺纹板牙丝锥切削锥加长，齿槽数增多板牙攻螺纹螺旋槽丝锥螺旋槽排屑效果好，并使切削实际前角增大，降低转矩中 小 尺 寸 螺孔，不锈钢、铜铝合金材料攻螺纹刃倾角丝锥将直槽丝锥切削部分磨出刃倾角（!#$%&()&）。具有螺旋槽丝锥优点，而且制造简单通孔螺纹跳牙丝锥奇数槽丝锥将工作部分刀齿沿螺旋线间隔磨去。改善切削变形与摩擦条件，防止齿形拉毛、烂牙、崩齿韧性材料细牙螺纹内贮屑丝锥丝锥芯部有贮屑孔，切削锥部开有若干不通槽，形成前角与刃倾角。改善精锥导向与排屑性能用于大直径高精度螺孔的精锥!#最新阀门设计制造技术与产品质量检测标准规范全书（三）拉削丝锥

45、拉削丝锥可以加工梯形、方形、三角形单间与多头内螺纹。在卧式车床上一次拉削成形，效率很高，操作简单，质量稳定。拉削丝锥的工作情况如图!#所示。先将工件套入丝锥的前导部，再将工件夹紧，用插销把拉刀与刀架连接，防止拉刀转动。拉削右旋螺纹时工件由车床主轴带动反向旋转，拉刀同时沿螺纹导程向尾架方向移动。丝锥拉出工件后，螺孔就加工完毕。图!#拉削丝锥及其工作示意拉削丝锥实质上是一把螺旋拉刀。它的结构与几何参数是综合了丝锥、铲齿成形铣刀及拉刀三种刀具的结构。其中螺纹部分的参数、切削锥角、校准部分的齿形等都属于梯形丝锥参数。后角、铲削量、前角及齿形角修正都按铲齿成形铣刀设计方法计算。头、颈和引导部分的设计均类

46、似拉刀。拉削丝锥一般齿升量是$%$&$%$()，端剖面前角!*+&$,($,，后角*+-,.,。当选定槽数/后，即可计算出锥角(#中、切削部分长度 0&、铲削量 1 等切削参数。校准部分长度为（-.）倍螺距。为提高精度，丝锥中径做出微量正锥度（约$%.)），切削锥部分的切削图形如图!#-所示。每个刀齿侧刃均有微小的切削余量，以保证齿形精度与齿侧面的表面粗糙度。这是拉削丝锥设计的重要特点之一。图!#-拉削丝锥切削图形（四）挤压丝锥挤压丝锥不开容屑槽，也无切削刃。它是利用塑性变形的原理加工螺纹的，可用于加工中小!#第八篇阀门最新制造工艺尺寸内的螺纹。它的主要优点是：!挤压后的螺纹表面组织紧密，耐磨

47、性提高。攻螺纹后扩张量极小，螺纹表面被挤光，提高了螺纹的精度。#可高速攻螺纹，无排屑问题，生产率高。$丝锥强度高，不易折断，寿命长。挤压丝锥主要适用于加工高精度、高强度的塑性材料，适合在自动线上使用%图&$(所示为挤压丝锥的结构。工作部分的大径、中径、小径均作出正锥角，攻螺纹时先是齿尖挤入，逐渐扩大到全部齿，最后挤压出螺纹齿形。挤压丝锥的端截面呈多棱形，以减少接触面，降低扭矩。图&$(挤压丝锥)）结构图*）齿形放大图+）端截面放大图挤压丝锥的直径应比普通丝锥增加一个弹性恢复量，常取,!-。挤压丝锭的直径、螺距等参数制造精度要求较高。选用挤压丝锥时，预钻孔直径可取螺纹小径加上一个修正量。修正量的

48、数值与工件材料有关，需通过工艺试验决定。第二节机械加工机床一、车床（一）车床的用途和运动车床是切削加工的主要技术装备，它能完成的切削加工任务最多，因此，在机械制造工业中，车床是一种应用最广泛的金属切削机床。车床主要是用各种车刀来车削各种回转表面和回转体端面，还可以进行螺纹面以及孔加工。车床中以卧式车床的用途最为广泛，它适用于加工各种轴类、套筒类和盘类零件上的各种回转表面，如车削内外圆柱面、圆锥面、环槽和成形回转表面；车削端面及各种螺纹；还可用钻头、扩孔钻和铰刀进行内孔加工；还能用丝锥、板牙加工内外螺纹以及进行滚花等工作。图&$.为卧式车床的典型加工工序。卧式车床加工范围广泛，但结构复杂而且自动

49、化程度低，所以只适用单件、小批量生产及机!最新阀门设计制造技术与产品质量检测标准规范全书修车间使用。为了加工出各种表面，机床刀具与工件之间要保持必要的相对运动。车床的主运动由工件随主轴旋转来实现，而进给运动由刀架的纵、横向移动来完成。其中，与工件旋转轴线平行的进给运动为纵向进给运动，与工件旋转轴线垂直的进给运动称为横向进给运动。图!#$卧式车床典型加工工序!）车外圆柱面）车端面#）镗内孔$）钻孔%）车螺纹&）攻螺纹）车圆锥面(）滚花)）车成形面（二）车床的分类车床的种类很多，按其用途和结构不同，主要分为仪表车床、卧式车床、落地车床、回轮车床、转塔车床、立式车床、仿形及多刀车床、单轴自动车床、多

50、轴自动或半自动车床等。此外还有各种专门化车床，如曲轴及凸轮轴车床、铲齿车床等。在大批大量生产中还使用各种专用车床。二、铣床（一）铣床的用途铣床的用途十分广泛，在铣床上可以加工平面、沟槽、分齿零件（齿轮、链轮、棘轮、花键轴等）、螺旋形表面（螺纹、螺旋槽）及各种成形和非成形曲面。此外，还可以加工内外回转表面，以及进行切断工作等（图!#%）。（二）铣床的分类及特点铣床的类型很多，根据铣床的控制方式可以将其分为通用铣床和数控铣床两大类；根据布局和用途又可分为卧式铣床和立式铣床等。常见的通用铣床和数控铣床的类型、特点和应用如表!#&所示。!#第八篇阀门最新制造工艺图!#$铣床的典型加工表面表!#%常见通