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机加工刀具基础知识一、概述机械加工：采用不同的机床（如车床、铣床、刨床、磨床、钻床等）对工件进行切削加工。二、切削刀具的种类刀具常按加工方式和具体用途，分为车刀、孔加工刀具、铣刀、拉刀、螺纹刀具、齿轮刀具、自动线及数控机床刀具和铰刀等几大类型。刀具还可以按其它方式进行分类，如按所用材料分为高速钢刀具、硬质合金刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼（CBN）刀具和金刚石刀具等；按结构分为整体刀具、镶片刀具、机夹刀具和复合刀具等；按是否标准化分为标准刀具和非标准刀具等。2.1刀具分类刀具常按加工方式和具体用途，分为车刀、孔加工刀具、铣刀、拉刀、螺纹刀具、齿轮刀具、自动线及数控机床刀具和铰刀等几大类型。刀具还可以按其它方式进行分类，如按所用材料分为高速钢刀具、硬质合金刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼（CBN）刀具和金刚石刀具等；按结构分为整体刀具、镶片刀具、机夹刀具和复合刀具等；按是否标准化分为标准刀具和非标准刀具等。2.2常用刀具简介2.2.1车刀车刀是金属切削加工中应用最广的一种刀具。在车床上可以加工外圆、端平面、锥度、钻孔、钻中心孔、镗孔、铰孔、切断、切槽、滚花、车螺纹、车成型面、绕弹簧，也可用于切槽和切断等等。车刀在结构上可分为整体车刀、焊接装配式车刀和机械夹固刀片的车刀。机械夹固刀片的车刀又可分为机床车刀和可转位车刀。1).一般使用之车刀尖型式有下列几种：(1)粗车刀：主要是用来切削大量且多余部分使工作物直径接近需要的尺寸。粗车时表面光度不重要，因此车刀尖可研磨成尖锐的刀峰，但是刀峰通常要有微小的圆度以避免断裂。(2)精车刀：此刀刃可用油石砺光，以便车出非常圆滑的表面光度，一般来说精车刀之圆鼻比粗车刀大。(3)圆鼻车刀：可适用许多不同型式的工作是属于常用车刀，磨平顶面时可左右车削也可用来车削黄铜。此车刀也可在肩角上形成圆弧面，也可当精车刀来使用。(4)切断车刀：只用端部切削工作物，此车刀可用来切断材料及车度沟槽。(5)螺丝车刀(牙刀)：用于车削螺杆或螺帽，依螺纹的形式分60度，或55度V型牙刀，29度梯形牙刀、方形牙刀。(6)镗孔车刀：用以车削钻过或铸出的孔。达至光制尺寸或真直孔面为目的。(7)侧面车刀或侧车刀：用来车削工作物端面，右侧车刀通常用在精车轴的未端，左侧车则用来精车肩部的左侧面。2).因工件之加工方式不同而采用不同的刀刃外形，一般可区分为：(1)右手车刀：由右向左，车削工件外径。(2)左手车刀：由左向右，车削工件外径。(3)圆鼻车刀：刀刃为圆弧形，可以左右方向车削，适合圆角或曲面之车削。(4)右侧车刀：车削右侧端面。(5)左侧车刀：车削左侧端面。(6)切断刀：用于切断或切槽。(7)内孔车刀：用于车削内孔。(8)外螺纹车刀：用于车削外螺纹。(9)内螺纹车刀：用于车削内螺纹。车刀在结构上可分为整体式车刀、焊接式车刀、机夹重磨式车刀和机夹可转位式车刀。可转位车刀的结构形式序号结构形式结构简图结构特点1杠杆式夹紧牢固、可靠，调整范围大，定位精度高，但制造复杂零件多。2偏心式结构简单、紧凑，无件少，制造容易，适用于单侧面定位的刀杆；成本较低，但当冲击负荷较大时，夹紧并不十分可靠。3上压式结构简单，夹紧力大，拆缷刀片方便，定位精度高，但压紧无件易被铁屑划伤，主要用于夹固不带孔、带后角的刀片及内孔车刀。4楔销式结构简单，夹紧力大，夹紧可靠，使用方便，制造容易，但刀片定位精度差，夹紧力过大时，易压碎刀片或使夹紧元件变形。5复合式这是采用两种夹紧方式同时夹紧刀的复合刀具，夹紧可靠，能承受较大的切削负荷及冲击，适用于重荷切削。2.2.2孔加工刀具孔加工刀具一般可分为两大类：一类是从实体材料上加工出孔的刀具，常用的有麻花钻、中心钻和深孔钻等；另一类是对工件上已有孔进行再加工的刀具，常用的有扩孔钻、铰刀及镗刀等。例如，下图示标准高速钢麻花钻的结构。工作部分（刀体）的前端为切削部分，承担主要的切削工作，后端为导向部分，起引导钻头的作用，也是切削部分的后备部分。孔加工刀具的应用孔加工刀具一类是从实体材料上加工出孔的刀具;另一类是对工件上已有孔进行再加工的刀具.常用的钻头主要有麻花钻、扁钻、中心钻、深孔钻和套料钻。扩孔钻和锪钻虽不能在实体材料上钻孔,但习惯上也将它们归入钻头一类。钻头是用来在实体材料上钻削出通孔或盲孔，并能对已有的孔扩孔的刀具铰刀按使用情况来看有手用铰刀和机用铰刀，机用铰刀又可分为直柄铰刀和锥柄铰刀。手用的则是直柄型的。 按不同的用途铰刀可分许多种，因此关于铰刀的标准也比较多，我们较常用的一些标准有GB/T1131手用铰刀，GB/T1132直柄机用铰刀，GB/T1139直柄莫氏圆锥铰刀等等。 铰刀用于铰削工件上已钻削（或扩孔）加工后的孔，主要是为了提高孔的加工精度，降低其表面的粗糙度，是用于孔的精加工和半精加工的刀具，加工余量一般很小,经过绞刀加工后的。 扩孔用扩孔钻对已经钻出或铸出、锻出的孔进行扩大和提高精度的加工，称为扩孔。铰孔手用铰刀为直柄，工作部分较长。机用铰刀多为锥柄，可装在钻床、车床或镗床上铰孔。镗削镗削一般是指在镗床上进行的切削加工。图为常用的卧式镗床。镗床主要用于加工大型工件或形状复杂工件上的孔和孔系。例如变速箱、发动机缸体等。2.2.3铣刀铣刀是一种应用广泛的多刃回转刀具，其种类很多。按用途分有：1）加工平面用的，如圆柱平面铣刀、端铣刀等；2）加工沟槽用的，如立铣刀、T形刀和角度铣刀等；3）加工成形表面用的，如凸半圆和凹半圆铣刀和加工其它复杂成形表面用的铣刀。铣削的生产率一般较高，加工表面粗糙度值较大。大体上分为：1）平头铣刀，进行粗铣，去除大量毛坯，小面积水平平面或者轮廓精铣；2）球头铣刀，进行曲面半精铣和精铣；小刀可以精铣陡峭面/直壁的小倒角3）平头铣刀带倒角，可做粗铣去除大量毛坯，还可精铣细平正面（相对于陡峭面）小倒角。4）成型铣刀，包括倒角刀，T形铣刀或叫鼓型刀，齿形刀，内R刀。5）倒角刀，倒角刀外形与倒角形状相同，分为铣圆倒角和斜倒角的铣刀。6）T型刀，可铣T型槽；7）齿形刀，铣出各种齿形，比如齿轮。8）粗皮刀，针对铝铜合金切削设计之粗铣刀，可快速加工。2.2.4拉刀拉刀是一种加工精度和切削效率都比较高的多齿刀具，广泛应用于大批量生产中，可加工各种内、外表面。拉刀按所加工工件表面的不同，可分为各种内拉刀和外拉刀两类。使用拉刀加工时，除了要根据工件材料选择刀齿的前角、后角，根据工件加工表面的尺寸（如圆孔直径）确定拉刀尺寸外，还需要确定两个参数：（1）齿升角即前后两刀齿（或齿组）的半径或高度之差；（2）齿距即相邻两刀齿之间的轴向距离。内拉刀用于加工各种廓形的内孔表面，其拉刀名称一般都有被加工孔的形状来确定，如圆孔拉刀、四、六方拉刀、键槽拉刀、花键拉刀等。内拉刀还可以加工螺旋内花键，内齿轮。内拉刀可加工的孔径通常为10-120mm，在特殊情况下可加工到5-400mm，拉削的槽宽一般为3-100mm，孔的长度一般不超过直径的3倍，特殊情况下可达到2m。外拉刀用于加工各种烤房的外表面，如平面、成型表面、槽纹、汽轮机中的复杂榫槽和榫头以代替这些零件的铣、刨、磨等加工，特别适合用与汽车、摩托车、拖拉机等大批量生产中的某些零件表面。拉刀按机构分可分为整体式和组合式（装配式）两大类，中心规格的内拉刀都做成整体式，大规格的内拉刀和大部分外拉刀多做成组合式。根据拉刀刀齿材料又分为:高速钢拉刀和硬质合金拉刀。根据拉刀工作室的受力情况又分为:拉刀和推刀。2.2.5螺纹刀具螺纹可用切削法和滚压法进行加工。螺纹刀具是用来加工零件表面螺纹的，它有多种形式。按照螺纹的种类、精度和生产批量的不同，可以采用不同的方法和螺纹刀具来加工螺纹。按加工方法不同，螺纹刀具可分为切削法和滚压加工法两大类。 切削加工螺纹刀具 ：螺纹车刀，丝锥，板牙，螺纹铣刀，有自动开合的螺纹切头。滚压加工螺纹刀具：滚丝轮和搓丝板。2.2.6齿轮刀具齿轮刀具是用于加工齿轮齿形的刀具。按刀具的工作原理，齿轮分为成形齿轮刀具和展成齿轮刀具。常用的成形齿轮刀具有盘形齿轮铣刀和指形齿轮刀具等。常用的展成齿轮刀具有插齿刀、齿轮滚刀和剃齿刀等。选用齿轮滚刀和插齿刀时，应注意以下几点：（1）刀具基本参数（模数、齿形角、齿顶高系数等）应与被加工齿轮相同。（2）刀具精度等级应与被加工齿轮要求的精度等级相当。（3）刀具旋向应尽可能与被加工齿轮的旋向相同。滚切直齿轮时，一般用左旋齿刀。齿轮刀具是指加工齿轮齿形的刀具。按被加工齿轮类形分1) 渐开线齿轮刀具(1) 加工圆柱齿轮刀具：如齿轮铣刀、拉刀、滚刀、插齿刀、剃齿刀等；(2) 加工蜗轮刀具：如蜗轮滚刀、飞刀、蜗轮剃刀等；(3) 加工锥齿轮刀具：如齿轮刨刀、锥齿轮铣刀盘等；2) 非渐开线齿形刀具如摆线齿轮刀具、花键滚刀、链轮滚刀等。2.2.7自动线与数控机床刀具这类刀具的切削部分总的来说与一般刀具没有多大区别不同情况，只是为了适应数控机床和自动线加工的特点，对它们提出了更高的要求。数控刀具已形成三大系统：车削刀具系统，钻削刀具系统和镗铣刀具系统。车削刀具:分外圆、内孔、外螺纹、内螺纹，切槽、切端面、切端面环槽、切断等。钻削刀具:分小孔、短孔、深孔、攻螺纹、铰孔等。镗削刀具:分粗镗、精镗等刀具，铣削刀具:分面铣、立铣、三面刃铣等刀具。广泛应用在：数控机床(CNC)、加工中心(MC)、柔性制造单元(FMC)和柔性制造(FMS)。1.3刨（插）削1.6磨削磨床包括外圆磨、内圆磨、无心磨等几种，下图是万能外圆磨床的图形。 3刀具的材料3.1刀具材料应具备的性能应具备4种基本性能：较高的硬度和耐磨性、足够的强度和韧度、较高的耐热性及良好的工艺性和经济性。3.2刀具材料工具钢、硬质合金、超硬刀具材料（包括陶瓷，金刚石及立方氮化硼等）三类。3.2.1工具钢包括碳素工具钢、合金工具钢、高速钢。1）碳素工具钢：如T7、T8、T9T13等。适合于制造简单的手工工具，如锉刀、锯条等；2）合金工具钢：在碳素工具钢中加入少量的钨、铬、锰、硅等元素，耐热性较低，如9SiCr等，适合于制造低速成型刀具，如丝锥；3）高速钢：含较多的钨、铬、钒等合金元素、常用的有：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V等。特别适用于制造结构复杂的成形刀具，孔加工刀具例如各类铣刀、拉刀、齿轮刀具、螺纹刀具等；由于高速钢硬度，耐磨性，耐热性不及硬质合金，因此只适于制造中、低速切削的各种刀具。高速钢按其性能分成两大类：普通高速钢和高性能高速钢。常用高速钢的牌号与性能类别牌号硬度抗弯强度冲动韧度高温硬度普通高速钢W18Cr4V62663.340.29448.5W6Mo5Cr4V262664.60.54748W14 Cr4VMn-RE646640.2548.5高性能高速钢高碳9W18 Cr4V676830.251高钒W12 Cr4V4 Mo63663.20.2551超硬W6Mo5Cr4V2Al68693.430.355W10Mo4Cr4V3Al686930.2554W6Mo5Cr4V5SiNbAl66683.60.2751W12 Cr4V3 Mo 3Co5Si69702.50.1154W2Mo9Cr4VCo8(M42)66702.750.25553.2.2硬质合金 硬质合金：成分由WC、TiC和Co组成，采用烧结方法获得。硬质合金大量应用在刚性好，刃形简单的高速切削刀具上，随着技术的进步，复杂刀具也在逐步扩大其应用。主要包括钨钴钛类硬质合金（牌号YT）和钨钴类硬质合金（牌号YG）。1）钨钴钛类（牌号YT）硬质合金是以WC为基体，添加TiC，用Co作粘结剂烧结而成，代号为YT，一般适用于高速加工钢等塑性材料，其代号有YT5、YT15、YT30等，粗加工用YT5, 精加工用YT30。2）钨钴类（牌号YG）硬质合金是由WC和 Co烧结而成，代号为YG，一般适用于加工铸铁和有色金属 (青铜)等脆性材料,其代号有YG3、YG6、YG8等，粗加工用YG8，精加工用YG3。3）添加钽（铌）类硬质合金是在以上两种硬度合金中添加少量其它碳化物（如TaC 或NbC）而派生出的一类硬质合金，代号为YW，既适用加工脆性材料，又适用于加工塑性材料。常用牌号YW1、YW2。3.2.3涂层刀具材料硬质合金或高速钢刀具通过化学或物理方法在其上表面涂覆一层耐磨性好的难熔金属化合物，既能提高刀具材料的耐磨性，而又不降低其韧性。对刀具表面涂覆的方法有两种：化学气相沉积法（法），适用于硬质合金刀具；物理气相沉积法（法），适用于高速钢刀具。涂层材料可分为iC涂层、TiN涂层、iC与TiN涂层、Al2O3涂层等。3.2.4其它刀具材料1）陶瓷刀具：是以氧化铝（Al2O3）或以氮化硅（Si3N4）为基体，再添加少量金属，在高温下烧结而成的一种刀具材料。最大特点是具有很高的硬度、很高的耐磨性和耐热性，其主要缺点是抗弯强度低，冲击韧性很差，不能承受较大的冲击载荷。2）金刚石：一般适用于高速下精细加工硬材料。金刚石分三种：天然单晶金刚石刀具、整体人造聚晶金刚石刀具和金刚石复合刀片。人造金刚石：它是