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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、孔加工刀具的种类及用途6.锪钻加工孔端面上的沉头孔。7.绞刀加工成形回转表面，属专用刀具。加工孔精度达IT6～IT7级，表面粗糙度达Ra1.6～0.4。一、孔加工刀具的种类及用途7.绞刀铰刀的类型:（a）直柄机用铰刀,（b）锥柄机用铰刀,（c）锥柄机用铰刀,（d）手用铰刀,（e）可调节手用铰刀,（f）套式机用铰刀,（g）直柄莫式圆锥铰刀,（h）手用1:50锥度铰刀一、孔加工刀具的种类及用途7.绞刀1）绞刀的结构一、孔加工刀具的种类及用途7.绞刀2）绞削加工中的“扩张”与“收缩”扩张：实际加工的孔径比绞刀校准部的直径大。原因：刀齿的径向误差、工件与刀具的安装误差，积屑瘤的作用，工件材料、绞削用量、切削液等因素的影响。收缩：实际加工的孔径比绞刀校准部的直径小。原因：工件材料的弹性恢复。如加工薄壁的韧性材料、硬质合金绞刀高速绞孔等。一、孔加工刀具的种类及用途8.镗刀加工直径较大的孔，精度可达IT6～IT7级，表面粗糙度达Ra6.3～0.8，精镗可达Ra0.4。单刃镗刀、多刃镗刀，微调镗刀、浮动镗刀浮动镗刀:1.刀片2.刀块3.调节螺钉4.斜面垫板5.紧固螺钉§2-3铣刀铣削是一种应用非常广泛的加工方法。加工精度一般为IT9～IT8，表面粗糙度为Ra6.3～1.6。铣刀为多齿刀具，有较高生产率。主要用于平面、台阶、沟槽和各种成形面的粗加工和半精加工。一、铣刀的种类及用途按用途可分为：圆柱铣刀、端铣刀、盘形铣刀、立铣刀、键槽铣刀、角度铣刀、成形铣刀等。一、铣刀的种类及用途按用途可分为：圆柱铣刀、端铣刀、盘形铣刀、立铣刀、键槽铣刀、角度铣刀、成形铣刀等。一、铣刀的种类及用途按齿背加工形式可分为：尖齿铣刀、铲齿铣刀（如成形铣刀的齿背为铲齿加工而成）二、铣削的特点1）断续切削采用大螺旋角刀齿2）使用多刃刀具校准刀齿高度3）容屑和排屑问题齿疏密适当4）切入过程采用硬质合金刀具三、铣削方式1.圆周铣削用分布于圆柱面上的刀齿进行的铣削，称为周铣。•逆铣：铣刀切入工件时的切削速度方向与工件的进给方向相反。•顺铣：铣刀切出工件时的切削速度方向与工件的进给方向相同。三、铣削方式1.圆周铣削逆铣：•刀齿的切削厚度从ap=0至apmax；•切入时，出现打滑，刀齿较易磨损；•已加工表面冷硬现象严重；•要求工件装夹紧固；•进给比较平稳。顺铣：•刀齿的切削厚度从apmax到ap=0；•刀齿磨损较少，提高刀具耐用度；•已加工表面质量较高；•工件表面硬皮易损坏刀齿；•进给速度时快时慢，影响工件表面粗糙度。特点：三、铣削方式1.圆周铣削三、铣削方式2.端面铣削用分布于铣刀端平面上的刀齿进行的铣削，称为端铣。1）对称铣：刀齿切入工件与切出工件的切削厚度ap相同,称为对称铣削。•特点：切入、切出时的切削厚度相同，避免后续刀齿在冷硬层上切削，一般端铣多采用此方式，尤其适用于淬硬钢。三、铣削方式2.端面铣削2）不对称逆铣若切入时的切削厚度小于切出时的切削厚度，则为不对称逆铣。特点：切入冲击小，切削力变化小，切削过程平稳，表面粗糙度小。适于端铣普通碳钢和高强度低合金钢。三、铣削方式2.端面铣削3）不对称顺铣若切入时的切削厚度大于切出时的切削厚度，则为不对称铣顺铣。特点：可减小刀齿的滑行、挤压和加工表面的冷硬程度，提高刀具耐用度。适于端铣普通碳钢和高强度低合金钢。§2-4拉刀•拉削加工质量好，生产率高。•拉刀寿命长，并且拉床结构简单。•拉刀结构复杂，制造比较麻烦，价格较高。•多用于大量和批量生产的精加工。一、拉刀的结构及拉削原理1.拉刀的结构一、拉刀的结构及拉削原理2.拉削原理二、拉削的特点1）生产率高，一次可完成粗、半精、精加工；2）加工后的工件精度和表面粗糙度好；3）拉刀的耐用度高；4）可拉削特型面；5）拉床结构简单；6）可修正尺寸、形状误差，但不能修正位置误差。三、拉削方式1.分层式拉削1)成形式拉削优点：可获得较低的表面粗糙度。三、拉削方式1.分层式拉削1)成形式拉削缺点：•分屑槽与切削刃交接处的尖角上散热条件最差，加剧了拉刀的磨损，降低了拉刀的耐用度；•刀齿上的分屑槽造成刀齿上有一条加强筋，切屑卷曲困难；•切屑很薄，因此拉刀比较长，浪费刀具材料，降低生产率；•除圆孔拉刀外，制造都比较困难。三、拉削方式1.分层式拉削2)渐成式拉削•优点：对于加工复杂成形表面的工件，拉刀的制造要比成形式简单。•缺点：在工件已加工表面上可能出现副切削刃的交接痕迹，因此加工出的工件表面质量较差。三、拉削方式2.分块式拉削优点：•由于切削厚度（即齿升量）大，在相同拉削余量下，轮齿式拉刀所需的刀齿总数要比成形式拉刀少很多；•不存在切屑加强筋，切屑卷曲顺利，缩短了拉刀长度，节省刀具材料，提高拉削生产率；•拉削带硬皮的铸铁件，不易损坏刀齿。三、拉削方式2.分块式拉削缺点：由于切削厚度大，拉削后的工件表面质量不如成形式拉刀好。三、拉削方式3.综合式拉削集中了成形式拉刀和轮切式拉刀的优点：既缩短了拉刀长度，保持较高的生产率，又能获得较好的工件表面质量。综合式拉刀的粗切齿制成分块式结构，精切齿采用成形式结构。§2-5齿轮加工刀具齿轮刀具是用于加工齿轮齿形的刀具。由于齿轮的种类很多，加工要求又各不相同，因此齿轮刀具的品种及其繁多。一、齿轮刀具的类型1.按加工齿轮的品种分•渐开线圆柱齿轮刀具如齿轮铣刀，插齿刀，齿轮滚刀，剃齿刀；•蜗轮刀具蜗轮滚刀、飞刀，蜗轮剃齿刀；•锥齿轮刀具直齿锥齿的刨刀、铣刀，加工弧齿和摆线锥齿轮的铣刀盘；•非渐开线齿形刀具花键滚刀，圆弧齿轮滚刀，棘轮滚刀，花键插齿刀，展成车刀。一、齿轮刀具的类型2.按加工原理分•成形齿轮刀具如盘形模数齿轮铣刀，指形模数齿轮铣刀，齿轮拉刀，插齿刀盘等；一、齿轮刀具的类型2.按加工原理分•展成齿轮刀具插齿刀、齿轮滚刀、剃齿刀、花键滚刀、锥齿轮刨刀、曲线锥齿轮铣刀盘等。二、齿轮滚刀1.滚刀基本蜗杆形式：整体式齿轮滚刀、镶齿式齿轮滚刀、硬质合金齿轮滚刀理论上，只有渐开线为基本蜗杆的滚刀，造形误差才是零。但由于渐开线蜗杆的轴截面和法截面都是曲线，制造较为困难，故生产中采用阿基米德蜗杆代替渐开线蜗杆。也可用法向直廓蜗杆代替渐开线蜗杆，但造形误差较大，一般不采用。通常把滚刀切削刃所在的蜗杆叫做滚刀产形蜗杆，即基本蜗杆。二、齿轮滚刀二、齿轮滚刀三、插齿刀1.插齿刀的基本工作原理三、插齿刀2.插齿刀的齿面形状•插齿刀切削刃运动轨迹形成一个齿轮，称为产形齿轮。•要加工出正确的齿轮渐开线齿形，和它共轭的产形齿轮齿形必须是渐开线。因此，插齿刀切削刃的端面投影必须是渐开线。不考虑前角的影响插齿刀端面的齿形就是产形齿轮的齿形。§2-6砂轮砂轮是磨削加工中使用最广泛的模具。砂轮是由结合剂将磨料颗粒黏合在一起后经烧结而成，因此其切削性能主要决定于磨料、粒度、结合剂、硬度、组织等基本要素。1.磨料直接担负切削工作。2.粒度•粗磨用粗粒度（30＃～46＃）•精磨用细粒度（60＃～120＃）•磨削硬度低、塑性大的工件材料和磨削面积较大时，为避免砂轮堵塞，可采用粗粒度的砂轮。•磨料颗粒的大小。以磨粒刚能通过的那一号筛网（1英寸长度上多少目孔眼）来表示。如，60粒度是指磨粒刚好可通过每英寸长度上有60目孔眼的筛网。•直径小于40μm的磨粒称为微粉。微粉的粒度以其尺寸大小来表示。如尺寸为28μm的微粉，其粒度号为W28。•粒度对加工表面粗糙度和磨削生产率影响较大。3.结合剂将磨料粘结一起，使砂轮具有必要的形状和强度的材料。4.组织砂轮的组织反映了砂轮中磨料、结合剂和气孔三者间的体积比例关系。•以砂轮中气孔数量的大小即气孔率来表示。•组织号越大，磨粒所占体积越小，表明砂轮越疏松。这样，气孔就越多，砂轮不易被切屑堵塞，同时可把冷却液或空气带入磨削区，使散热条件改善。•高密度、中等密度、疏松密度。5.硬度指砂轮工作时在磨削力作用下磨粒脱落的难易程度（即自砺性）。•工件材料较硬时，选用较软的砂轮；•工件与砂轮接触面积大，工件的导热性差时，选用较软的砂轮；•成形磨削，选用较硬的砂轮；