机械制造工程学第二章金属切削刀具

第2章金属切削刀具§2-1车

刀

车刀是金属切削加工中使用最广泛的刀具，它可以在普通车床、转塔车床、立式车床、自动与半自动车床上，完成工件的外圆、端面、切槽或切断等不同的加工工序。一、车刀的种类及用途直头外圆车刀

车削外圆和外圆倒角；弯头车刀

车削外圆、端面、倒角；偏

刀

左偏刀和右偏刀，车削外圆、轴肩、端面；切断刀

切断工件、切槽；镗孔刀

镗削内孔；螺纹车刀

车削螺纹；成形车刀

加工成形回转表面，属专用刀具。二、车刀的结构形式1.整体式车刀

硬质合金焊接式车刀，结构简单、紧凑，抗振性能好，制造方便使用灵活。刀片易产生应力和裂纹。多采用高速钢材料2.焊接式车刀3.机夹重磨式车刀避免焊接引起的缺陷，提高了刀具耐用度；刀杆可重复使用利用率较高。但结构复杂、不能完全避免由于刃磨而可能引起刀片的裂纹。二、车刀的结构形式4.机夹可转位式车刀不需刃磨，刀片材料能较好地保持原有力学性能、切削性能、硬度和抗弯强度。减少了刃磨、换刀、调刀所需的辅助时间，提高了生产效率。可使用涂层刀片，提高刀具耐用度。机夹刀片：正三角形、正四边形、正五边形、菱形、圆形等。二、车刀的结构形式4.机夹可转位式车刀

刀片夹紧方式：

上压式

夹紧力大，夹紧可靠；缺点是夹紧螺钉及压板会阻碍切屑的流出、易被切屑擦伤。适用于不带孔的刀片。

偏心式

零件少，制造简单，切屑流出不受阻碍，也不会擦伤夹紧元件；缺点是夹紧力不大。适用切削力不大且连续切削。

综合式

兼有上述两种方式的优点，适用切削力大及有冲击负载的切削。

§2-1

孔加工刀具孔加工刀具用途广、种类多，一般可分为两大类：

在实体材料上加工孔的刀具，如麻花钻、中心钻、扁钻、深孔钻等；对孔进行再加工的刀具，如扩孔钻、绞刀、镗刀、锪钻等。1.麻花钻

主要用于孔的粗加工，IT11级以下；表面粗糙度Ra25μm～6.3μm。一、孔加工刀具的种类及用途一、孔加工刀具的种类及用途2.中心钻

加工中心孔3.扁钻

机构简单、刚性好、刃磨方便，加工较大直径的孔（>38mm）；一、孔加工刀具的种类及用途4.深孔钻

加工深孔（长径比>10）。5.扩孔钻

用于绞孔、磨孔前的加工或毛坯孔的扩大。与麻花钻相比，其切削平稳、生产率高、加工质量好。一、孔孔加工工刀具具的种种类及及用途途6.锪锪钻加工孔孔端面面上的的沉头头孔。。7.绞绞刀加工成成形回回转表表面，，属专专用刀刀具。。加工工孔精精度达达IT6～～IT7级级，表表面粗粗糙度度达Ra1.6～0.4。一、孔孔加工工刀具具的种种类及及用途途7.绞绞刀铰刀的的类型型:（a））直柄柄机用用铰刀刀,（（b））锥柄柄机用用铰刀刀,（（c））锥柄柄机用用铰刀刀,（（d））手用用铰刀刀,（（e））可调调节手手用铰铰刀,（f）套套式机机用铰铰刀,（g）直直柄莫莫式圆圆锥铰铰刀,（h）手手用1:50锥锥度铰铰刀一、孔孔加工工刀具具的种种类及及用途途7.绞绞刀1）绞绞刀的的结构构一、孔孔加工工刀具具的种种类及及用途途7.绞绞刀2）绞绞削加加工中中的““扩张”与““收缩”扩张：实际际加工工的孔孔径比比绞刀刀校准准部的的直径径大。。原因：刀齿齿的径径向误误差、、工件件与刀刀具的的安装装误差差，积积屑瘤瘤的作作用，，工件件材料料、绞绞削用用量、、切削削液等等因素素的影影响。。收缩：实际际加工工的孔孔径比比绞刀刀校准准部的的直径径小。。原因：工件件材料料的弹弹性恢恢复。。如加加工薄薄壁的的韧性性材料料、硬硬质合合金绞绞刀高高速绞绞孔等等。一、孔孔加工工刀具具的种种类及及用途途8.镗镗刀加工直直径较较大的的孔，，精度度可达达IT6～～IT7级级，表表面粗粗糙度度达Ra6.3～0.8，精精镗可可达Ra0.4。单刃镗镗刀、、多刃刃镗刀刀，微微调镗镗刀、、浮动动镗刀刀浮动镗镗刀:1.刀刀片2.刀刀块3.调调节螺螺钉4.斜斜面垫垫板5.紧紧固螺螺钉§2-3铣铣刀刀铣削是是一种种应用用非常常广泛泛的加加工方方法。。加工精精度一一般为为IT9～～IT8，，表面面粗糙糙度为为Ra6.3～～1.6。。铣刀为为多齿齿刀具具，有有较高高生产产率。。主要用用于平平面、、台阶阶、沟沟槽和和各种种成形形面的的粗加工工和半精加加工。一、铣铣刀的的种类类及用用途按用途途可分分为：：圆柱铣铣刀、、端铣铣刀、、盘形形铣刀刀、立立铣刀刀、键键槽铣铣刀、、角度度铣刀刀、成成形铣铣刀等等。一、铣铣刀的的种类类及用用途按用途途可分分为：：圆柱铣铣刀、、端铣铣刀、、盘形形铣刀刀、立立铣刀刀、键键槽铣铣刀、、角度度铣刀刀、成成形铣铣刀等等。一、铣铣刀的的种类类及用用途按齿背背加工工形式式可分分为：：尖齿铣铣刀、、铲齿齿铣刀刀（如成成形铣铣刀的的齿背背为铲铲齿加加工而而成））二、铣铣削的的特点点1）断断续切切削采用大大螺旋旋角刀刀齿2）使使用多多刃刀刀具校准刀刀齿高高度3）容容屑和和排屑屑问题题齿疏密密适当当4）切切入过过程采用硬硬质合合金刀刀具三、铣铣削方方式1.圆圆周铣铣削用分布布于圆圆柱面面上的的刀齿齿进行行的铣铣削，，称为周周铣。。逆铣：铣刀刀切入工件时的的切削速速度方向向与工件件的进给给方向相反。顺铣：铣刀切出工件时的的切削速速度方向向与工件件的进给给方向相同。三、铣削削方式1.圆周周铣削逆铣：刀齿的切切削厚度度从ap=0至apmax；切入时，，出现打打滑，刀刀齿较易易磨损；；已加工表表面冷硬硬现象严严重；要求工件件装夹紧紧固；进给比较较平稳。。顺铣：刀齿的切切削厚度度从apmax到ap=0；；刀齿磨损损较少，，提高刀刀具耐用用度；已加工表表面质量量较高；；工件表面面硬皮易易损坏刀刀齿；进给速度度时快时时慢，影影响工件件表面粗粗糙度。。特点：三、铣削削方式1.圆周周铣削三、铣削削方式2.端面面铣削用分布于于铣刀端端平面上上的刀齿齿进行的的铣削，，称为端铣铣。1）对称称铣：刀齿切切入工件件与切出出工件的的切削厚度度ap相同,称为对对称铣削削。特点：切入、、切出时时的切削削厚度相相同，避避免后续续刀齿在在冷硬层层上切削削，一般端铣铣多采用用此方式式，尤其适适用于淬淬硬钢。。三、铣削削方式2.端面面铣削2）不对对称逆铣铣若切入时时的切削削厚度小于切出时的的切削厚厚度，则则为不对称逆铣。特点：切入冲击击小，切切削力变变化小，，切削过过程平稳稳，表面面粗糙度度小。适于端铣铣普通碳碳钢和高高强度低低合金钢钢。三、铣削削方式2.端面面铣削3）不对对称顺铣铣若切入时时的切削削厚度大于切出时的的切削厚厚度，则则为不对对称铣顺铣。特点：可减小刀刀齿的滑滑行、挤挤压和加加工表面面的冷硬硬程度，，提高刀刀具耐用用度。适于端铣铣普通碳碳钢和高高强度低低合金钢钢。§2-4拉拉刀刀拉削加工工质量好好，生产产率高。。拉刀寿命命长，并并且拉床床结构简简单。拉刀结构构复杂，，制造比比较麻烦烦，价格格较高。。多用于大大量和批批量生产产的精加加工。一、拉刀刀的结构构及拉削削原理1.拉刀刀的结构构一、拉刀刀的结构构及拉削削原理2.拉削削原理二、拉削削的特点点1）生产产率高，，一次可可完成粗粗、半精、精精加工；2）加工工后的工工件精度度和表面面粗糙度度好；3）拉刀刀的耐用用度高；；4）可拉拉削特型型面；5）拉床床结构简简单；6）可修正尺尺寸、形形状误差差，但不能修修正位置置误差。三、拉削削方式1.分层层式拉削削1)成成形式拉拉削优点：可获得得较低的的表面粗粗糙度。。三、拉削削方式1.分层层式拉削削1)成成形式拉拉削缺点：分屑槽与与切削刃刃交接处处的尖角角上散热热条件最最差，加加剧了拉拉刀的磨磨损，降低了拉拉刀的耐耐用度；刀齿上的的分屑槽槽造成刀刀齿上有有一条加加强筋，，切屑卷曲曲困难；切屑很薄薄，因此此拉刀比较较长，浪费刀刀具材料料，降低低生产率率；除圆孔拉拉刀外，，制造都比比较困难难。三、拉削削方式1.分层层式拉削削2)渐成成式拉削削优点：对于加加工复杂杂成形表表面的工工件，拉刀的制制造要比比成形式式简单。。缺点：在工件件已加工工表面上上可能出出现副切切削刃的的交接痕痕迹，因因此加工工出的工件表面面质量较较差。三、拉削削方式2.分块块式拉削削优点：由于切削削厚度（（即齿升升量）大大，在相相同拉削削余量下下，轮齿齿式拉刀刀所需的的刀齿总数数要比成形形式拉刀刀少很多；不存在切切屑加强强筋，切切屑卷曲曲顺利，，缩短了拉拉刀长度度，节省省刀具材材料，提提高拉削削生产率率；拉削带硬硬皮的铸铸铁件，，不易损坏坏刀齿。三、拉削削方式2.分块块式拉削削缺点：由于切削削厚度大大，拉削削后的工工件表面质量量不如成成形式拉拉刀好。三、拉削削方式3.综合合式拉削削集中了成成形式拉拉刀和轮轮切式拉拉刀的优优点：既既缩短了了拉刀长长度，保保持较高高的生产产率，又又能获得得较好的的工件表表面质量量。综合式拉拉刀的粗粗切齿制制成分块块式结构构，精切切齿采用用成形式式结构。。§2-5齿齿轮加加工刀具具齿轮刀具具是用于于加工齿齿轮齿形形的刀具具。由于于齿轮的的种类很很多，加加工要求求又各不不相同，，因此齿齿轮刀具具的品种种及其繁繁多。一、齿轮轮刀具的的类型1.按加加工齿轮轮的品种种分渐开线圆圆柱齿轮轮刀具如齿轮铣铣刀，插插齿刀，，齿轮滚滚刀，剃剃齿刀；；蜗轮刀具具蜗轮滚刀刀、飞刀刀，蜗轮轮剃齿刀刀；锥齿轮刀刀具直齿锥齿齿的刨刀刀、铣刀刀，加工工弧齿和和摆线锥锥齿轮的的铣刀盘盘；非渐开线线齿形刀刀具花键滚刀刀，圆弧弧齿轮滚滚刀，棘棘轮滚刀刀，花键键插齿刀刀，展成成车刀。。一、齿轮轮刀具的的类型2.按按加加工工原原理理分分成形形齿齿轮轮刀刀具具如盘盘形形模模数数齿齿轮轮铣铣刀刀，，指指形形模模数数齿齿轮轮铣铣刀刀，，齿齿轮轮拉拉刀刀，，插插齿齿刀刀盘盘等等；；一、、齿齿轮轮刀刀具具的的类类型型2.按按加加工工原原理理分分展成成齿齿轮轮刀刀具具插齿齿刀刀、、齿齿轮轮滚滚刀刀、、剃剃齿齿刀刀、、花花键键滚滚刀刀、、锥锥齿齿轮轮刨刨刀刀、、曲曲线线锥锥齿齿轮轮铣铣刀刀盘盘等等。。二、、齿齿轮轮滚滚刀刀1.滚滚刀刀基基本本蜗蜗杆杆形式式：：整体体式式齿齿轮轮滚滚刀刀、、镶镶齿齿式式齿齿轮轮滚滚刀刀、、硬硬质质合合金金齿齿轮轮滚滚刀刀理论论上上，，只有有渐渐开开线线为为基基本本蜗蜗杆杆的的滚滚刀刀，，造造形形误误差差才才是是零零。但但由由于于渐渐开开线线蜗蜗杆杆的的轴轴截截面面和和法法截截面面都都是是曲曲线线，，制制造造较较为为困困难难，，故故生生产产中中采采用用阿基基米米德德蜗蜗杆杆代替替渐渐开开线线蜗蜗杆杆。。也也可可用用法向向直直廓廓蜗蜗杆杆代替替渐渐开开线线蜗蜗杆杆，，但但造造形形误误差差较较大大，，一一般般不不采采用用。。通常把滚刀刀切削刃所所在的蜗杆杆叫做滚刀刀产形蜗杆，即基本蜗杆。二、齿轮滚滚刀二、齿轮滚滚刀三、插齿刀刀1.插齿刀刀的基本工工作原理三、插齿刀刀2.插齿刀刀的齿面形形状插齿刀切削削刃运动轨轨迹形成一一个齿轮，，称为产形齿轮。要加工出正正确的齿轮轮渐开线齿齿形，和它它共轭的产产形齿轮齿齿形必须是是渐开线。。因此，插齿刀切削削刃的端面面投影必须须是渐开线线。不考虑前前角的影响响插齿刀端端面的齿形形就是产形形齿轮的齿齿形。§2-6砂砂轮轮砂轮是磨削削加工中使使用最广泛泛的模具。。砂轮是由由结合剂将将磨料颗粒粒黏合在一一起后经烧烧结而成，，因此其切切削性能主主要决定于于磨料、粒度度、结合剂剂、硬度、、组织等基本要素素。1.磨料料直接担负切切削工作。。2.粒度度粗磨用粗粒度（（30＃～～46＃））精磨用细粒度（（60＃～～120＃＃）磨削硬度低低、塑性大大的工件材材料和磨削削面积较大大时，为避免砂砂轮堵塞，，可采用粗粗粒度的砂砂轮。磨料颗粒的的