《机械制造技术基础》-第3章

3.1概述1.车刀类车刀类包括车刀、刨刀、插刀、成形车刀、自动机床和半自动机床用的切刀，以及一些专用切刀。2.铣刀类铣刀类用于在铣床上加工各种平面、侧面、台阶面、成形表面，以及用于切断、切槽等。根据齿形不同，铣刀可分为尖齿铣刀和铲齿铣刀两类。3.孔加工刀具类孔加工刀具类包括从实体材料上加工孔，以及对已有孔进行再加工所用的刀具，如各种钻头、扩孔钻、锪钻、镗刀、铰刀、复合孔加工刀具等。下一页返回3.1概述

4.拉刀类拉刀类用于加工各种形状的通孔、贯通平面及成形表面等，是高生产率的多齿刀具，一般用于大批量生产。5.螺纹刀具类螺纹刀具类用于加工各种内外螺纹，如螺纹车刀、螺纹梳刀、丝锥、板牙、螺纹铣刀、螺纹切头、滚丝轮、搓丝板等。6.齿轮刀具类齿轮刀具类用于加工各种渐开线齿轮和其他非渐开线齿形的工件，如齿轮滚刀、插齿刀、剃齿刀、蜗轮滚刀、花键滚刀等。上一页返回3.2车刀

3.2.1常用车刀的名称和用途在金属切削加工中，车刀不仅是最常用的刀具之一，而且是研究铣刀、钻头、刨刀等其他切削刀具的基础。车刀一般只有一条连续的切削刃，因此是一种单刃刀具，可适应外圆、内孔、端面、螺纹以及其他成形回转表面等不同的车削要求。几种常用车刀如图3-1所示，其名称和用途分述如下：（１）直头外圆车刀［图3-1（a）］，主要用于车削工件外圆及倒外圆。（２）弯头车刀［图3-1（b）］，用于车削工件外圆、端面及倒角。（３）偏刀［图3-1（c）］，有左偏刀和右偏刀之分，用于车削工件外圆、轴肩和端面。下一页返回3.2车刀

（４）车槽或切断刀［图3-1（d）］，用于切断工件和车槽。（５）镗孔刀［图3-1（e）］，用于镗削工件内孔，包括通孔和盲孔。（６）螺纹车刀［图3-1（f）］，有内螺纹车刀和外螺纹车刀之分，用于车削工件的内、外螺纹。（７）成形车刀［图3-1（g）］，用于加工工件的成形回转表面，这是一种专用刀具。3.2.2车刀的结构1.整体车刀整体车刀是用整块高速钢做成长条形状，俗称“白钢刀”。白钢刀均已上一页下一页返回3.2车刀

淬硬至62～66HRC，其截面为正方形或矩形，使用时可视其用途进行修磨。2.焊接车刀焊接车刀是把硬质合金刀片镶焊（钎焊）在优质碳素结构钢（45钢）或合金结构钢（40Cr）的刀杆上，经刃磨而成（图3-2）。硬质合金焊接车刀的优点是结构简单紧凑，刚性好，几何参数可根据加工条件和要求较灵活地选择。其缺点在于：切削性能主要取决于工人刃磨的技术水平，与现代化生产不相适应；刀杆不能重复使用，当刀片用完后，刀杆也随之报废；在制造工艺上，由于硬质合金和刀杆材料的线膨胀系数上一页下一页返回3.2车刀

不同，当焊接工艺不够合理时易产生热应力，严重时会导致硬质合金出现裂纹。3.焊接装配式车刀焊接装配式车刀是将硬质合金刀片焊在小刀块上，再将小刀块装配在刀杆上（图3-3），主要用于重型车刀，刃磨时只需刃磨小刀块，刀杆则能重复使用。4.机夹车刀机夹车刀是将硬质合金刀片用机械夹固的方法装夹在刀杆上（图3-4）。刀刃位置可以调整，用钝后可重复刃磨。这种结构可以避免刀片因焊接而上一页下一页返回3.2车刀

产生的裂纹，刀杆可多次重复使用，也便于刀片的集中刃磨，但刀杆结构较复杂，刃磨裂纹问题仍不能完全消除。5.可转位车刀可转位车刀是在生产实践中发展起来的高效能车刀，它采用特制的可转位刀片，并用机械夹固的方法将刀片直接紧固在刀杆上。可转位刀片在国家标准GB2078—2007中规定有正三角形、正四边形、正五边形、菱形和圆形等。当刀片的一个切削刃用钝后，可将刀片转位，换一个切削刃继续使用，而这种转位不影响切削刃原始位置的精确性。因此，采用可转位车刀可以缩短停机时间，提高生产率，这对于自动车床尤为重要。图3-5所示为可转位车刀，主要由刀垫、刀片、刀杆和夹紧机构组成。上一页返回3.3铣削与铣刀3.3.1铣刀的种类和用途铣削可用于加工平面、沟槽、台阶面、斜面、特形面等各种几何形状的表面，如图3-6所示。铣削这些表面时，除需要机床提供必要的运动外，还需要多种多样的铣刀。为此，对图3-6

所示常用的铣刀及其应用介绍如下。（１）圆柱铣刀，用于在卧式铣床上加工面积不太大的平面，如图3-6（a）所示，一般用高速钢制造。切削刃分布在圆周上，无副切削刃，铣刀直径d′0=50～100mm，加工效率不太高。（２）面铣刀／端铣刀，用于在立式铣床上加工平面，尤其适合加工大平面，如图3-6（b）所示，主切削刃分布在圆柱或圆锥面上，刀齿由硬质合金刀片制成，常被夹固在刀体上。目前一般均采用可转位形式。下一页返回3.3铣削与铣刀

（３）立铣刀，如图3-6（c）、（d）所示，主要用于在立式铣床上铣沟槽［图3-6（j）］，也可用于加工平面［图3-6（c）］、台阶面和二维曲面，例如平面凸轮的轮廓，如图3-6（o）所示，主切削刃分布在圆柱面上；副切削刃分布在端面上。（４）槽铣刀，主要用于加工直槽，也可加工台阶面。如图3-6（e）、（f）所示，前者在圆周上的刀齿呈左右旋交错分布，既具有刀齿逐渐切入工件、切削较为平稳的优点，又可以使来自左右方向的二轴向力获得平衡。这种三面刃错齿槽铣刀与直齿槽铣刀［图3-6（f）］相比，在同样的切削条件下，具有较高的效率。上一页下一页返回3.3铣削与铣刀

（５）Ｔ形槽铣刀，如不考虑柄部和尺寸的大小，类似于三面刃铣刀，主切削刃分布在圆周上；副切削刃分布在两端面上，它主要用于加工Ｔ形槽，如图3-6（g）所示。（６）锯片铣刀［图3-6（h）］，其形状和结构与直齿槽铣刀相同，主要用于铣窄槽（槽宽≤６mm）和切断。（７）角度铣刀，用于铣削角度槽和斜面，如图3-6（i）、（j）所示。（８）键槽铣刀［

图3-6（k）］，只有两个刀刃，兼有钻头和立铣刀的功能。铣削时先沿铣刀轴线对工件钻孔，然后沿工件轴线铣出键槽的全长。

图3-6（l）所示为用半圆键槽铣刀铣削轴上的半圆键槽。上一页下一页返回3.3铣削与铣刀（９）盘形齿轮铣刀［图3-6（m）］，用于铣削直齿和斜齿圆柱齿轮的齿廓面。（１０）成形铣刀［图3-6（n）］，用于加工外成形表面的专用铣刀。（１１）鼓形铣刀［图3-6（p）］，用于数控铣床和加工中心上加工立体曲面。（１２）球头铣刀［图3-6（q）］，主要用于三维模具型腔的加工。3.3.2铣削的特点1.断续切削铣刀刀齿切入或切出工件时产生冲击，端铣尤为明显。当冲击频率与铣床上一页下一页返回3.3铣削与铣刀

固有频率或成倍数时，引起共振。此外，铣削时刀齿还经受周期性的温度骤变，即热冲击，硬质合金刀片在这种力、热的联合冲击下，容易产生裂纹和破损。2.多刃切削铣削是多刃切削的典型。铣刀的刀齿多，切削刃的总长度大，这有利于提高加工生产率和刀具的使用寿命，但多刃回转刀具的最大特点是难以消除刀齿的径向跳动。刀齿径向跳动会造成刀齿负荷不一致、磨损不均匀，从而直接影响加工表面粗糙度。上一页下一页返回3.3铣削与铣刀

3.属于半封闭或封闭式容屑方式由于铣刀是多齿刀具，刀齿和刀齿之间的空间有限，每个刀齿切下的切屑必须有足够容屑空间并能够按要求方向顺利排出，否则会造成铣刀的损坏。4.有切入过程在圆柱逆铣中，刀齿切入工件时的切削厚度为零，由于刃口圆钝半径的存在，开始时刀齿并不能切入工件，只有当切削厚度ｈ逐渐增大到一定大小后，刀齿才能切入金属。切入金属以前称为“切入过程”，在切入过程中，刀齿磨快，已加工表面粗糙。上一页下一页返回3.3铣削与铣刀

3.3.3铣削方式采用合适的铣削方式可减少振动，使铣削过程平稳，并可提高工件表面质量、铣刀耐用度以及铣削生产率。1.端铣和周铣用分布于铣刀端平面上的刀齿进行的铣削称为端铣，用分布于铣刀圆柱面上的刀齿进行的铣削称为周铣。端铣与周铣相比，前者更容易使加工表面获得较小的表面粗糙度值和较高的劳动生产率，因为端铣的副切削刃、倒角刀尖具有修光作用，而周铣时只有主切削刃作用。此外，端铣时主轴刚性好，并且面铣刀易于采用硬质上一页下一页返回3.3铣削与铣刀

合金可转位刀片，因而切削用量较大，生产效率高，在平面铣削中端铣基本上代替了周铣，但周铣可以加工成形表面和组合表面。2.逆铣和顺铣圆周铣削有逆铣和顺铣两种方式，如图3-7所示。铣削时，铣刀切入工件时的切削速度方向和工件的进给方向相反，这种铣削方式称为逆铣，如图3-7（a）所示。逆铣时，刀齿的切削厚度从零逐渐增大至最大值。刀齿在开始切入时，由于切削刃钝圆半径的影响，刀齿在工件表面上打滑，产生挤压和摩擦，至滑行到一定程度后，刀齿方能切下一层金属层，这样易使刀齿磨损，工件表面产生严重的冷硬层。而下一个上一页下一页返回3.3铣削与铣刀

刀齿又在前一个刀齿所产生的冷硬层上重复一次滑行、挤压和摩擦的过程，加剧刀齿磨损，增大了工件表面粗糙度值。此外，刀齿开始切入工件时，垂直铣削分力Fv向下，当瞬时接触角大于一定数值后，Fv向上易引起振动。铣床工作台的纵向进给运动一般是依靠丝杠和螺母来实现的。螺母固定不动，丝杠转动时，带动工作台一起移动。逆转时，纵向铣削分力FI与纵向进给方向相反，使丝杠与螺母间传动面始终贴紧，故工作台不会发生窜动现象，铣削过程较平稳。铣削时，铣刀切出工件时的切削速度方向与工件的进给方向相同，这种铣削方式称为顺铣，如图3-7（b）所示。顺铣时，刀齿的切削厚度从最大逐上一页下一页返回3.3铣削与铣刀

渐递减至零，没有逆铣时的刀齿滑行现象，加工硬化程度大为减轻，已加工表面质量较高，刀具耐用度也比逆铣时高。从图3-7（b）中可看出，顺铣时，刀齿在不同位置时作用在其上的切削力也是不等的。但是，在任一瞬时，垂直分力Fv始终将工件压向工作台，避免上下振动，在垂直方向铣削比较平稳。另一方向，纵向分力FI在不同瞬时尽管大小不等，但是方向始终与进给方向相同，如果在丝杠与螺母传动副中存在间隙，当纵向分力FＩ逐渐增大并超过工作台摩擦力时，会使工作台带动丝杠向左窜动，丝杠与螺母传动副右侧面出现间隙，造成工作台振动，在纵向左右窜动和进给不均匀，严重时会使铣刀崩刃。因此，上一页下一页返回3.3铣削与铣刀

如果采用顺铣，必须要求铣床工作台进给丝杠螺母副有消除侧向间隙的装置或采取其他有效措施。3.对称铣削和不对称铣削端铣根据铣刀与工件相对位置的不同分为对称铣削、不对称逆铣和不对称顺铣三种方式，如图3-8所示。（１）对称铣削。铣削过程中，面铣刀轴线始终位于铣削弧长的对称中心位置，上面的顺铣部分等于下面的逆铣部分，此种铣削方式称为对称铣削，如图3-8（a）所示。采用该方式时，由于铣刀直径大于铣削宽度，故刀齿切入和切离工件时切削厚度均大于零，这样可以避免下一个刀齿在前一刀上一页下一页返回3.3铣削与铣刀

齿切过的冷硬层上工作。一般端铣多用此种铣削方式，尤其适用于铣削淬硬钢。（２）不对称逆铣。面铣刀轴线偏置于铣削弧长对称中心的一侧且逆铣部分大于顺铣部分的铣削方式称为不对称逆铣，如图3-8（b）所示。该铣削方式的特点是刀齿以较小的切削厚度切入，又以较大的切削厚度切出，这样，切入冲击较小，适用于端铣普通碳钢和高强度低合金钢，这时刀具耐用度较前者可提高一倍以上。此外，由于刀齿接触角较大，同时参加切削的齿数较多，切削力变化小，切削过程较平衡，加工表面粗糙度值较小。上一页下一页返回3.3铣削与铣刀

（３）不对称顺铣。面铣刀轴线偏置于铣削弧长对称中心的一侧，且顺铣部分大于逆铣部分的铣削方式称为不对称顺铣，如图3-8（ｃ）所示。该铣削方式的特点是刀齿以较大的切削厚度切入，而以较小的切削厚度切出。它适合于加工不锈钢等一类中等强度和高塑性的材料，这样可减小逆铣时刀齿的滑行、挤压现象和加工表面的冷硬程度，有利于提高刀具的耐用度。在其他条件一定时，只要偏置距离选取合适，刀具耐用度可比原来提高两倍。上一页返回3.4孔加工刀具

3.4.1孔加工刀具的种类和用途1.扁钻扁钻的优点是结构简单、轴向尺寸小、刚性好以及刃磨方便。加工直径d0＞38mm孔时，采用扁钻比采用麻花钻经济，其缺点是钻头在孔中导向不好、排屑不流畅及重磨次数少。对于大直径扁钻，为便于排屑，可在切削刃上磨出分屑槽，大直径扁钻可采用装配式结构，如图3-9（a）所示；直径在12mm以下的扁钻，一般采用整体式结构，如

图3-9（b）所示。2.麻花钻麻花钻是孔加工刀具中应用最广泛的刀具，尤其是加工ϕ30mm以下的孔下一页返回3.4孔加工刀具

时，至今仍以麻花钻为主。麻花钻也可当扩孔钻使用，具体详见第3.4.2节。3.中心钻中心钻用来加工各种轴类零件两端的中心孔，主要有无护锥中心钻和带护锥中心钻，如图3-10所示两种。4.深孔钻深孔钻一般是用来加工深度与直径之比大于10mm的孔。由于切削条件很差，对深孔钻有特殊要求，详见有关参考文献。5.扩孔钻扩孔钻通常用作铰或磨前的加工或毛坯孔的扩大，与麻花钻相比，其特点上一页下一页返回3.4孔加工刀具

是没有横刃且齿数较多，切削过程平稳，因此，生产率及加工质量均比麻花钻扩孔时高。扩孔钻的结构形式有高速钢整体式、镶齿套式及硬质合金可转位式等，如图3-11所示。6.锪钻锪钻用于在孔的端面上加工圆柱形沉头孔、锥形沉头孔或凸台表面，如图3-12所示。锪钻可采用高速钢整体结构或硬质合金镶齿结构。7.铰刀铰刀用于孔的精加工或半精加工，由于加工余量小、齿数多以及有较长的修光刃等原因，加工精度及表面质量都较高，精度可达IT6～IT11，表面粗糙度为Ra=1.6～0.2μｍ。上一页下一页返回3.4孔加工刀具

根据使用方法的不同，铰刀可分为手用铰刀和机用铰刀。手用铰刀可做成整体式，也可做成可调式，如图3-13（a）、（b）所示。在单件小批和修配工作中常使用尺寸可调的铰刀。机用铰刀直径小的做成带直柄或锥柄的，如图3-13（c）、（d）所示，直径较大者常做成套式结构。根据加工孔的形状不同，铰刀可分为柱形铰刀和锥度铰刀。锥度铰刀因切削量较大，做成粗铰刀和精铰刀，一般做成2把或3把一套，如图3-13（e）所示。8.镗刀镗刀多用于加工箱体孔。当孔径大于80mm时多采用镗刀。在组合机床上上一页下一页返回3.4孔加工刀具

镗孔，加工精度可达IT6～IT7，表面粗糙度Ra=6.3～0.8μｍ，精镗可达Ra=0.4μｍ。镗刀一般分为单刃镗刀与多刃镗刀两大类。单刃镗刀如图3-14所示，其结构简单，制造容易，通用性强，一般均有调整装置，如图3-15所示，镗杆2上装有刀块6，刀片1则装在刀块上，刀块的外螺纹上装有锥形精调螺母5。紧固螺钉4可将带有精调螺母的刀块拉紧在镗杆的锥窝中，螺纹尾部的两个导向键3用来防止刀块转动。转动精调螺母可将刀片调整到所需尺寸。为了消除镗孔时径向力对镗杆的影响，可采用双刃镗刀，工件孔尺寸与精度由镗刀径向尺寸保证，图3-16所示为常用的装配式浮动镗刀，其特点是上一页下一页返回3.4孔加工刀具

刀块2以动配合状态浮动地安装在镗杆的径向孔中，刀片1用紧固螺钉5固定在刀块上。工作时，刀块在切削力的作用下保持平衡位置，可以减少镗刀块安装误差及镗杆径向跳动所引起的加工误差。镗刀片由高速钢制成，也可用硬质合金制成。采用浮动镗刀加工孔，其精度可达IT6～IT7，表面粗糙度Ra不超过0.8μｍ。3.4.2麻花钻1.标准高速钢麻花钻的结构标准高速钢麻花钻由工作部分、柄部与颈部三部分组成，如图3-17（a）所示。上一页下一页返回3.4孔加工刀具

（１）工作部分。工作部分分为切削部分和导向部分。切削部分担负着切削工作；导向部分的作用是当切削部分切入工件孔后起引导作用，也是切削部分的后备部分。为了保证钻头必要的刚性和强度，工作部分的钻芯直径d0向柄部方向递增，如图3-17（e）所示。（２）柄部。即钻头的夹持部分，用来传递扭矩。柄部有直柄与锥柄两种，前者用于小直径钻头，后者用于大直径钻头。（３）颈部。颈部位于工作部分和柄部之间，磨柄部时，可充当砂轮越程槽，也是打印标记的地方。为制造方便，直柄麻花钻无颈部，如图3-17（b）所示。上一页下一页返回3.4孔加工刀具

麻花钻的切削部分可看成由两把镗刀所组成，它有两个前刀面、两个后刀面、两个副后刀面、两个主切削刃、两个副切削刃和一个横刃，如图3-17（c）、（d）所示。①前刀面。螺旋槽上临近主切削刃的部分，即切屑流出时最初接触的钻头表面。②后刀面。钻孔时与工件过渡表面相对的表面。③副后刀面。钻头外缘上临近主切削刃的两小段棱边。④主切削刃。前刀面与后刀面相交而形成的边锋。⑤副切削刃。前刀面与副后刀面相交而形成的边锋。⑥横刃。两个后刀面相交而形成的边锋。上一页下一页返回3.4孔加工刀具

2.标准高速钢麻花钻的几何参数１）切削平面与基面（１）切削平面。主切削刃上选定点的切削平面，是包含该点切削速度方向，而又切于加工表面的平面。显然，由于主切削刃上各点的切削速度方向不同，切削平面位置也不同，如图3-18（a）所示。（２）基面。主切削刃上选定点基面，即通过该点并垂直于切削速度方向的平面。由于主切削刃上各点的切削速度方向不同，基面的位置也不同。显然，基面总是包含钻头轴线的平面，永远与切削平面垂直。图3-18（b）所示为钻头主切削刃上最外缘Ａ点的切削平面与基面。上一页下一页返回3.4孔加工刀具

２）螺旋角钻头外圆柱面与螺旋槽交线的切线与钻头轴线夹角为螺旋角β，如图3-19所示。在螺旋槽交线的展开图3-19（a）中，则有式中R———钻头半径（mm）；L———螺旋槽的导程（mm）。由于螺旋槽上各点的导程相等，在主切削刃上沿半径方向各点的螺旋角就不同。钻头主切削刃上任意点ｙ的螺旋角可以用下式计算：上一页下一页返回3.4孔加工刀具

式中Ry———主切削刃上任意点的半径（mm）。由式（３－２）可知：钻头外径处的螺旋角最大，越接近钻头轴线处，其螺旋角越小。螺旋角实际上就是钻头的进给前角γf。因此，螺旋角越大，钻头的进给前角越大，钻头越锋利。但是，如果螺旋角过大，钻头的强度会大大削弱，散热条件变坏。标准高速钢麻花钻的螺旋角一般在β=18°～30°，大直径钻头取大值，反之取小值。上一页下一页返回3.4孔加工刀具

３）刃倾角与端面刃倾角由于麻花钻的主切削刃不通过钻头轴线，从而形成刃倾角λs。刃倾角是主切削刃与基面之间的夹角在切削平面内测量出来的，而主切削刃上各点的基面与切削平面位置不同，因此，主切削刃上各点的刃倾角也是变化的，图3-20（a）所示的ps向视图中的刃倾角λs是主切削刃上最外圆处的刃倾角。麻花钻主切削刃上任意点的端面刃倾角λt是该点的基面与主切削刃在端面投影中的夹角，如图3-20（b）所示。由于主切削刃上各点的基面不同，各点的端面刃倾角也不相等，外圆处最小，越接近钻芯越大。主切削刃上任上一页下一页返回3.4孔加工刀具

意点端面刃倾角可按下式计算：式中d0———钻芯直径（mm）；Ry———主切削刃上任意点的半径（mm）。麻花钻主切削刃上任意点y的刃倾角与端面刃倾角的关系为式中ɸ———麻花钻顶角的1/2。４）顶角与主偏角钻头的顶角２ɸ是两个主切削刃，在与其平行的平面内投影的夹角，如图

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3-17（d）所示。标准高速钢麻花钻的顶角２ɸ=118°，顶角与基面无关。钻头的主偏角kr是主切削刃在基面上的投影与进给方向的夹角，如图3-20（b）、（c）所示。主切削刃上各点基面位置不同，因此主偏角也是变化的。主切削刃任意点ｙ的主偏角可按下式计算：由式（３－５）可知：越接近钻芯，主偏角越小。５）副偏角上一页下一页返回3.4孔加工刀具

为了减小导向部分与工件孔壁之间的摩擦，国家标准除了规定在直径大于0.75mm的麻花钻的导向部分上制有两条狭窄的棱边，还规定了大于1mm的麻花钻磨有向柄部方向递减的倒锥量，从而形成副偏角，如图3-17（d）所示。６）前角麻花钻主切削刃上任意点y的前角γoy规定在主剖面［图3-20（b）］中的Poy—Poy剖面内测量的前刀面与基面之间的夹角。如图3-20（b）所示，前角γoy可按下式计算：上一页下一页返回3.4孔加工刀具

式中βy———主切削刃上任意点y的螺旋角；kry———主切削刃上任意点y的主偏角；λty———主切削刃上任意点y的端面刃倾角。从式（３－６）可以看出，麻花钻主切削刃上各点的前角是变化的，从外缘到钻芯，前角逐渐减小，标准麻花钻外缘前角为+30°，到钻芯减至-30°。７）后角麻花钻主切削刃上任意点的后角，是在以钻头轴线为轴心的圆柱面的切削平面内测量。切削平面与后刀面之间的夹角，如图3-21所示。后角的测量上一页下一页返回3.4孔加工刀具

平面是由于钻头主切削刃在进行切削时做圆周运动，进给后角更能确切地反映钻头后刀面与工件加工表面之间的摩擦状况，同时也为了测量方便。刃磨钻头后刀面时，应沿主切削刃将后角从外缘到钻芯逐渐增大，这是由于：（１）钻头工作时，除了主运动（回转运动）外，还有进给运动，主切削刃上任意点的运动轨迹是螺旋线，从而使该点的工作后角变小，越靠近钻芯，工作后角越小，这样就要求刃磨后刀面时，越靠近钻芯处后角磨得越大；（２）适应前角的变化，使主切削刃上各点的楔角不致相差太大；上一页下一页返回3.4孔加工刀具

（３）加大钻芯处的后角，可改善横刃处的切削条件。钻头的副后刀面是一条狭窄的圆柱面，因此副后角α′f

=0°。８）横刃角度在钻头端面投影上，横刃与主切削刃之间的夹角为横刃斜角ψ，标准高速钢麻花钻的横刃斜角ψ=50°～55°，bψ为横刃长度。当后角磨得偏大时，横刃斜角减小，横刃长度增大，如图3-22所示。因此在刃磨麻花钻时，可以观察横刃斜角的大小来判断后角是否磨得合适。横刃是通过钻头轴线的，而且它在钻头端面上的投影为一条直线，因此横上一页下一页返回3.4孔加工刀具

刃上各点的基面是相同的。从横刃上任一点的主剖面O—O可以看出，横刃前角γｏψ为负值，标准高速钢麻花钻的γｏψ=－（54°～60°）；横刃后角αｏψ≈90°－︱γｏψ︱，标准高速钢麻花钻的αｏψ=30°～36°。由于横刃具有很大的负前角，工作时会产生很大的轴向力，通常占总轴线力的１／２以上。因此，横刃的存在对钻削过程有很不利的影响。上一页返回3.5拉刀3.5.1拉刀的结构及应用范围拉刀是由许多逐渐增大尺寸的刀齿所组成的刀具，拉削时利用拉刀的直线运动，使各个刀齿依次切下很薄的金属层，如图3-23所示。因此，从切削性质上看，拉削可以看成刨削的推演。拉削的切削速度虽然不高，通常只有1～13m/min，但是同时参加切削的刀齿多，切削刃长，而且粗加工和精加工可一次完成，所以生产率很高。一般拉削中型圆孔，每小时可完成80～120个；拉削花键孔，每小时可达50～100个。拉刀除有切削齿以外，还有校推齿，每一刀齿切下的金属很少，所以加工下一页返回3.5拉刀表面质量和精度较高。一般拉削后可得到表面达IT7级精度、表面粗糙度Ra0.8μｍ的工件；精细拉削后可使表面粗糙度为Ra0.4μｍ。内孔拉刀可以拉削各种通孔，如圆孔、多边形孔、花键孔等；外拉刀可以拉削平面、成形表面等，如图3-24所示。拉刀的类型不同，其结构及组成部分也稍有不同，下面以圆孔拉刀为例介绍其组成部分。圆孔拉刀由以下几部分组成，如图3-25所示。头部———用于将拉刀装夹在拉床的夹头中以传送运动和拉力。颈部———用于连接头部与刀体，一般在颈部上刻印拉刀的标记。一般颈部和头部的尺寸较小，如果拉刀强度不够，希望在头部或颈部折断，这样修复较容易。上一页下一页返回3.5拉刀过渡锥部———使前导部能顺利进入初孔（工件上预先加工的孔）。前导部———保证拉刀与工件有正确的相对位置，引导拉刀工作，它对第一个刀齿能正常工作起更重要的作用。前导部与切削部的第一个刀齿之间也是拉刀强度方面的薄弱环节。切削部———它担负主要的切削工作，其刀齿尺寸逐渐增大，又分为粗切齿与精切齿两部分。有的拉刀在粗切齿与精切齿之间还有过渡齿。校准部———用于校准与修光被切削表面，其刀齿尺寸不变。当切削部分的刀齿经过刃磨尺寸变小后，前几个校准齿依次变成切削齿，所以校准齿还具有切削齿的后备作用。上一页下一页返回3.5拉刀后导部———它能在拉削终了前保持拉刀的后几个刀齿与工件间具有正确的相对位置，防止工件偏斜。如果没有后导部，后几个刀齿快切完时将很难保持拉刀正常的位置，这不但会影响加工质量，甚至引起刀齿崩刃。长而重的拉刀，在后导部后面有时还制有尾部（后支撑部分），防止拉刀因自重而下垂。尾部的直径视拉床托架尺寸而定，其长度一般应不小于20mm。3.5.2拉削图形及拉削过程的特点1.分层式拉削分层式拉削又分为成形式和渐成式两种。上一页下一页返回3.5拉刀如图3-26（a）所示，成形式拉削图形的特点是，刀齿的刃形与被加工表面形状相同，仅尺寸不同，即刀齿直径（或高度）向后递增，加工余量被一层一层地切去。这种拉削方式切削厚度小而切削宽度大，因此可获得较好的工件表面质量。这种方式的拉刀刀齿结构如图3-26（b）所示。为避免出现环状切屑，拉刀刀齿圆周上交错地制造出分屑槽，便于分屑与容屑。但有分屑槽后，切屑形成一条加强筋，如图3-26（c）所示，它使切屑半径增大，卷曲困难。另外，这种方式由于切屑薄而宽，拉削力及功率较大，分屑槽转角处容易磨损而影响拉刀耐用度。这种方式的拉刀设计简单，所以应用比较普遍。上一页下一页返回3.5拉刀图3-27所示为渐成式拉削图形。图3-27中工件最后要求是方孔，拉刀刀齿与被加工表面形状不同，工件表面是由许多刀齿的副刃所切成。这种方式的切屑较薄，并且被加工表面较粗糙。它的优点是，可拉削复杂形状的工件，拉刀制造不太复杂。2.分块式拉削分块式拉削，工件上的每一层金属不是由一个刀齿切去，而是将加工余量分段由几个刀齿先后切去。例如，轮切式拉刀就是按分块式拉削方式设计的拉刀。图3-28所示的是三个刀齿为一组的圆孔拉刀及拉削图形。每组中，第一齿与第二齿的直径相同，但突出的切削刃互相错开，各自切除工件上上一页下一页返回3.5拉刀同一圆周上不同位置的几段材料，余下的材料由同一组的第三个刀齿切除。每组的第三个刀齿不必制造分屑槽（即刀齿为圆形），其直径应较同组其他刀齿的直径小0.02～0.05mm，否则可能由于工件金属的弹性恢复等原因而切下整圈金属层。分块式拉削的优点是，切屑窄而厚，单位切削力小，拉刀刀齿数目可少一些，拉刀短，生产率高；缺点是拉刀设计较难，加工表面质量较差。３.综合式拉削综合式拉削图形由两部分组成，第一部分是分块式拉削，由拉刀的粗切齿完成；第二部分是分层式拉削，由拉刀的精切齿完成。这种拉刀的粗切齿上一页下一页返回3.5拉刀（在拉刀前部）采用轮切式结构，精切齿（在粗切齿后面）采用成形式结构，它称为综合式拉刀（或综合轮切式拉刀）。我国生产的圆孔拉刀较多地采用这种结构。该拉刀的粗切齿不必分组，即第一个刀齿切去一层金属的一半左右（图3-29），第二个刀齿比第一个刀齿高出一点（一个齿升量），它除了切去第二层金属的一半左右外，还切去第一个刀齿留下的那部分金屑层，后面的刀齿都以同样顺序交错切削，直到把粗切余量切完为止。剩下的精切余量由精切齿按成形式拉削图形完成。上一页下一页返回3.5拉刀拉削除了具有一般切削过程的共同规律外，还有以下一些特点：（１）切削厚度较小，因而拉削时加工表面产生较大的塑性变形。（２）切削宽度较大，同时工作齿数较多，因此拉削力很大。（３）拉削属于封闭式切削，所以排屑及冷却较困难（外拉力稍好）。拉削过程中，当切屑挤塞容屑槽的空间时，不仅会损伤加工表面，而且会使拉削力剧增，甚至引起拉刀折断。为了避免上述情况发生，常在拉刀切削刃后刀面上磨出分屑槽，并且在设计与检验拉刀的屑槽形状及尺寸时，应保证切屑能自由形成且具有足够的容屑空间。（４）拉削速度低。为了提高拉削表面质量，减少拉刀的磨损，保证拉刀上一页下一页返回3.5拉刀有较高的耐用度，拉削速度不能过高，同时拉削速度的提高也受到机床结构及功率的限制（因拉削力较大，功率与力及速度有关）。高速拉削时，机床的刚性及功率要足够。（５）因为切削厚度小、切削速度低，所以拉刀的磨损主要发生在后刀面上。过大的磨损会降低刀具耐用度且影响加工表面质量，一般拉刀允许的磨损数值最大不超过0.4mm。（６）拉削的生产率高，表面质量好。3.5.3拉刀的类型1.花键拉刀上一页下一页返回3.5拉刀花键拉刀用于加工花键孔，如图3-30所示。花键孔用花键拉刀加工，可以保证较高的精度和生产率，而且产品的一致性好，是成批及大量生产的主要方法。单件生产时，可以用插刀在插床上加工花键孔，但其加工精度和生产率都很低。拉削花键孔时，可以只拉削花键槽，也可以圆孔和花键一次拉削。因此，花键拉刀的刀齿可以有以下几种组合形式：（１）只拉削花键槽，它的拉削图形如图3-31（a）所示。（２）拉刀可一次拉出圆孔和花键槽，即拉刀上同时具有拉圆孔的刀齿和拉键槽的刀齿。这种拉刀，可以是圆孔齿在前，花键齿在后；也可以相反，上一页下一页返回3.5拉刀即花键齿在前，圆孔齿在后。圆孔齿在前的拉削图形如图3-31（b）所示。这种拉刀能保证花键孔内外径的同轴度。（３）拉刀可一次拉出花键并倒角，其拉削图形如图3-31（c）所示。（４）拉刀可一次拉出圆孔、倒角及花键，其拉削图形如图3-31（d）所示。2.键槽拉刀圆孔中只有一个键槽需要加工时，可用键槽拉刀。通常，键槽拉刀多采用平体结构（拉刀刀体为长方形截面），如图3-32（a）所示。为了使平体键槽拉刀能在圆孔中保持正确的位置，拉削时必须应用导向芯轴。导向芯上一页下一页返回3.5拉刀轴如图3-32（b）所示，拉刀顺着芯轴的矩形槽3移动，工件则套在圆柱芯轴1上。当键槽在深度方向上的尺寸较大，一次拉削尚不能切去全部余量时，可以在矩形槽3的底面垫一个一定尺寸的垫片，以达到用一把拉刀进行二次以上拉削的目的和弥补拉刀刃磨后高度变小的问题。3.外拉刀加工外表面的拉刀称为外拉刀，如图3-33所示，可分为平面拉刀、成形表面拉刀、齿轮拉刀。4.推刀上一页下一页返回3.5拉刀拉刀一般受拉力，如果是在受压力状态下工作，则称为推刀。图3-34（a）所示为拉刀的工作状况，图3-34（b）所示为推刀的工作状况。推刀在工作时易发生弯曲，因此应做得比较短，其长度与直径之比不超过12～15。因此，推刀只适用于加工余量较小的内表面，或者修整热处理后的变形量，应用范围不如拉刀广泛。5.组合拉刀拉刀根据构造的不同分为整体式与组合式两类。整体式拉刀主要用于中、小型尺寸的拉刀；组合式拉刀主要用于大尺寸和硬质合金拉刀。采用组合式拉刀可以节省刀具材料，并且当拉刀刀齿磨损或损坏后，能进行调节和更换。图3-35所示为一种组合式花键拉刀。上一页下一页返回3.5拉刀6.链式连续拉削普通拉削时，工件不运动，拉刀做主运动。为了提高生产率和实现自动化生产，出现了链式连续拉削。图3-36中，拉刀固定不动，被加工工件装在连续运动的链式传送带的随行夹具上做主运动从而实现连续拉削。这种拉削方式已在汽车制造业中得到应用。为了提高拉削的生产率，近年来高速拉削已逐渐采用。高速拉削所用机床应有足够的刚度和运动精度，应有较大的速度范围（v=1～50m/min）。试验表明，高速拉削不仅提高了拉削生产率，同时也改善了工件的表面质量，提高了刀具耐用度。采用硬质合金机夹拉刀进行高速拉削，已在汽车工业加工缸体中得到应用，拉削速度为25～35m/min。上一页返回3.6螺纹刀具根据用途和螺纹本身的性质，螺纹可以分为三大类：（１）紧固螺纹———用于零件的固定连接，又可分为普通螺纹（粗牙、细牙两种），米制螺纹，圆柱管螺纹，圆锥管螺纹。紧固螺纹的牙形多为三角形。（２）传动螺纹———用于传递运动，将旋转运动变为直线往复运动，如各种丝杠。这种螺纹常用梯形和矩形两种。（３）特种螺纹———如用于承受轴向载荷的锯齿形螺纹等。对紧固螺纹的要求是可旋入性、连接可靠性和紧密性。对传动螺纹的要求是传递运动、位移的准确性及传递动力的可靠性。下一页返回3.6螺纹刀具

螺纹的加工方法分成两大类：（１）切削加工———应用切削刀具，使被切金属层变为切屑。切削螺纹的刀具有螺纹车刀、螺纹梳刀、丝锥、板牙、螺纹铣刀、螺纹切头（自开板牙）和砂轮等。（２）滚压加工———利用滚压的方法，使金属发生塑性变形而形成螺纹，不产生切屑，因而也可称为无屑加工。液压工具有搓丝板和滚丝轮等。3.6.1螺纹切削工具1.螺纹车刀螺纹车刀是刃形简单的成形车刀。用螺纹车刀在车床上车削螺纹是应用最广也是最简单的一种螺纹加工方法。这种加工方法具有以下特点：上一页下一页返回3.6螺纹刀具

（１）适应性广。它可以加工各种尺寸及各种形式的螺纹。例如，三角形螺纹、矩形（方牙）螺纹、梯形螺纹、内螺纹、外螺纹、圆锥螺纹等，都可以用螺纹车刀来加工。其中，矩形（方牙）螺纹用螺纹车刀加工几乎是唯一的方法。（２）可以获得各种精度等级的螺纹，一般比丝锥、板牙的加工精度高。（３）刀具制造简单，成本低。（４）生产率低，磨刀质量要求严。从上述特点可以看出，车削螺纹适用于单件小批生产。螺纹车刀按形状分为杆状螺纹车刀（普通螺纹车刀）、弹性螺纹车刀、棱体螺纹车刀及圆体螺纹车刀，如图3-37所示。上一页下一页返回3.6螺纹刀具

目前机夹刀具应用很广泛，也出现了机夹螺纹车刀，它也可以使用可转位刀片，如图3-38所示。2.丝锥丝锥是加工内螺纹的标准刀具之一，其结构简单，使用方便，故应用极为广泛。对于小尺寸的内螺纹，用丝锥攻丝几乎是唯一有效的加工方法。如图3-39所示，丝锥由工作部分和柄部组成。丝锥的工作部分又分为切削部分和校准部分。切削部分有一锥角，它齿形是不完整的，担负主要的切削工作，是丝锥的最基本