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1、机械加工技术 第四章 刀具,课件制作： 重庆市涪陵区职教中心 数控组 胡志恒,欢迎同学们光临,2014年秋期,第一节 金属切削刀具,一、刀具材料 1.刀具材料应具备的性能 保证生产率和耐用度及工艺性。 （1）高硬度 60HRC以上； （2）高耐磨性（与硬度相关） ； （3）足够的强度（主要是抗弯强度）和韧性； （4）足够的耐热性（红硬性），是指刀具材料在高温下保持材料硬度的能力，可用高温硬度表示。 ； （5）良好的工艺性。,刀具：对切削效率、加工质量和生产成本都有重大影响。 决定刀具的因素有：刀具材料、刀具的几何形状和刀具的结构。刀具要有一定的使用寿命。,第一节 金属切削刀具,一、刀具材料 1
2、.刀具材料应具备的性能,2.常用刀具材料的各类和用途 （1）碳素工具钢 低速、小尺寸刀具，如手动刀具、锉刀、锯条、丝锥等。 （2）合金工具钢 优于碳素工具钢，丝锥、板牙、拉刀等。 （3）高速钢（W18Cr4V) 用于各种中、低速机用复杂刀具：麻花钻、车刀、拉刀、铣刀等。 （4）硬质合金 广泛应用于高温高速切削刀具。 钨钴类（YG）：加工以铸铁为代表的脆性材料。 钨钛钴类（YT）：加工以钢为代表的塑性材料。 涂层硬质合金。 （5）人造金刚石 多用于加工有色金属及非金属材料（不适合加工钢铁材料）。 （6）立方氮化硼 硬度仅次于金刚石，多用加工淬火钢、耐磨铁等难加工材料,第一节 金属切削刀具,二、刀
3、具的几何形状 车刀是各种刀具的基础：刀具的各类、结构各异，就刀削刃而言，都可以看成是由车刀演变而来的。,1.刀具切削部份的组成 （典型车刀：三面两刃一刀尖）（1）前刀面A 控制切屑流向。（2）主后面A 与工件过渡表面相对。（3）副后面A 与工件已加工表面相对。（4）主切削刃S 前刀面与主后面的交线。承担主要切削工作。（5）副切削刃S 前刀面与副后面的交线。配合主切削刃完成切削工作。（6）刀尖 主、副切削刃交汇处。一小段直线或圆弧。,第一节 金属切削刀具,二、刀具的几何形状,2.确定车刀角度的三个辅助平面,（1）基面 Pr ：过主切削刃上选定点，与该点切削速度方向垂直的平面。与刀具底面平行。（下
4、图黄色平面）,（2）切削平面 Ps：过主切削刃上选定点，与工件过渡表面相切的平面，与基面垂直。 （下图绿色平面）,（3）正交平面 Po：过主切削刃上选定点，同时垂直于基面和切削平面。 （下图蓝色平面）,第一节 金属切削刀具,二、刀具的几何形状,2.确定车刀角度的三个辅助平面 基面 Pr、切削平面Ps、正交平面 Po,第一节 金属切削刀具,二、刀具的几何形状,3.刀具的几何角度 决定刀具的切削性能、锋利程度、刀具强度。一般有六个独立的基本角度。,（1）在正交平面上测量 1）前角o 前刀面与基面间夹角。有正、负和零。 实体减小时为正。 作用：前角增大，刀具锋利，切削轻快。但过大，刀具强度下降，散热
5、体积减小，刀具寿命短。,硬质合金车刀切削钢件，1020切削灰铸铁，515；切削铝及铝合金，2535；切削高强度钢，-5 -10。,第一节 金属切削刀具,二、刀具的几何形状,3.刀具的几何角度,（1）在正交平面上测量 2）主后角o 主后面与切削平面间夹角。为正值。 作用：主后角减小主后刀面与工件加工表面间的摩擦、主后刀面的磨损。过大，刀刃强度下降，导热体积减小，主后刀面磨损加快。,粗加工和承受冲击载荷时，主后角选小值46，保证强度；精加工时，选大值812，主后角保证表面质量。,3）楔角o 前刀面与后刀面的夹角。楔角可以直观表达刀刃锋利程度与刀刃强度 o90（o +o）,此外：还有副后角o，与主后
6、角类似。,第一节 金属切削刀具,二、刀具的几何形状,3.刀具的几何角度,（2）在基面内测量的角度 1）主偏角r 在基面内，主切削刃在基面的投影与进给运动方向的夹角。为正值。 作用： r小，参加切削的刃长增加，单位长度负荷小，刀尖强度大，散热面积大，刀具寿命长。但吃刀抗力增大，工件刚性弱时，易变形和振动。,车刀常用主偏角有45、60、75、90,2）副偏角r 在基面内测量，副切削刃在基面的投影与进给运动反方向的夹角。为正值。,作用：减小副切削刃与工件已加工面间的摩擦及振动。副偏角大，刀尖强度弱，已加工表面残留面积大，粗糙度值大。,3）主、副切削刃在基面的投影之间的夹角。刀尖角可以直观表达刀尖强度
7、与散热体积大小。 r 180（ r + r ）,第一节 金属切削刀具,二、刀具的几何形状,3.刀具的几何角度,（3）在主切削平面内测量的角度 刃倾角s 在切削平面内测量，主切削刃与基面间的夹角。有正、负和零。,s影响刀尖强度和切屑流动方向。粗加工时，取负值，增大刀尖强度；精加工时，取正值或零，为免切屑划伤已加工表面。,第一节 金属切削刀具,三、常用刀具的种类和用途,1. 车刀 金属切削刀具中应用最为广泛。,第一节 金属切削刀具,三、常用刀具的种类和用途,1. 车刀,第一节 金属切削刀具,三、常用刀具的种类和用途,车刀的常见结构,第一节 金属切削刀具,三、常用刀具的种类和用途,2. 铣刀,第一节
8、 金属切削刀具,三、常用刀具的种类和用途,2. 铣刀,端铣刀 立铣刀 键槽铣刀 圆柱铣刀 盘铣刀 模具铣刀 成形铣刀,第一节 金属切削刀具,三、常用刀具的种类和用途,3 . 孔加工刀具,（1）麻花钻 标准麻花钻的组成,柄部 作为钻头的夹持部分，装夹时起定心作用，切削时起传递扭矩的作用，柄部有锥柄和直柄两种。直柄麻花钻用钻夹头装夹，一般直径小于13MM。 颈部 颈部是钻头的工作部分与柄部的连接部分。直径较大的钻头在颈部标有钻头直径、材料牌号及商标等。,工作部分是钻头的主要部分，由切削部分和导向部分组成，起切削和导向作用，导向部分还为切削部分提供刃磨储备。,麻花钻的组成,直柄的装夹,锥柄的装拆,第
9、一节 金属切削刀具,三、常用刀具的种类和用途,3 . 孔加工刀具,（3）铰刀,铰孔：用铰刀从工件的孔壁上切除微量金属层，以得到精度较高的孔（通常是小孔）的方法。 铰孔的精度：孔的精加工。IT7IT9,Ra3.2Ra0.8m。注意：铰孔不能纠正孔原来的位置误差。,铰刀的种类与结构特点 手铰刀与机铰刀 圆柱形铰刀与锥形铰刀,第一节 金属切削刀具,三、常用刀具的种类和用途,3 . 孔加工刀具,（4）镗刀 在镗床上使用,镗刀的种类与结构特点,整体式单刃镗刀,镗刀头,双刃镗刀块,可调式双刃镗刀块,第一节 金属切削刀具,三、常用刀具的种类和用途,4 . 刨刀 形状结构与车刀相似,刨刀的种类与结构特点 断续
10、切削，刀杆尺寸较大。 常用刨刀,第二节 刀具寿命及其影响因素,刀具磨损对加工的影响：表面质量下降、切削温度上升、切削力增大、振动。一、刀具磨损的形式 磨损主要发生在刀具切削刃附近的前、后刀面上。 1. 前刀面磨损 对钢等塑材的高速切削易发生。 2. 后刀面磨损 低速切削或切削铸铁等脆材易发生。 3. 前、后刀面同时磨损 粗加工钢等塑材易发生。,第二节 刀具寿命及其影响因素,二、刀具磨损的原因 前刀面磨损：高速流出的切屑与工件的强烈挤压与摩擦。 后刀面磨损：刀具主后刀面与工件加工表面的强烈挤压与摩擦。,第二节 刀具寿命及其影响因素,三、刀具磨损的过程 磨损程度：常用刀具后刀面的磨损带VB值表示刀
11、具的磨损程度。 磨损规律曲线：VB 值与切削时间t 的关系曲线 三个磨损阶段： 初期磨损段 不可避免 正常磨损段 正常状况 急剧磨损段 必须避免出现,第二节 刀具寿命及其影响因素,四、刀具磨钝标准 刀具磨钝标准：刀具磨损后，衡量能不能断续切削的判断标准。 经验观察法：通过操作者观察切屑颜色和形状的变化、工件表面粗糙度的变化和表面质量的降低程度，以及加工中的不正常的声音、振动等变化，凭经验判断刀具是否已经磨钝，决定是否重磨或更换。 测量法：通过测量刀具后刀面磨损的磨损量（VB 值），判断刀具是否已经磨钝。,例：高速钢 粗加工 VBmax=1.5mm 精加工 VB=0.75mm 硬质合金 VB=0
12、.4mm或VBmax=0.7mm 陶瓷刀片 VBmax=0.6mm,第二节 刀具寿命及其影响因素,五、刀具耐用度 1.刀具耐用度T：刀具磨损后，从开始切削一直到磨损量达到磨损标准的总切削时间。即：刀具两次重磨之间进行的纯切削时间。单位：min. 2.刀具寿命：一把新刀从投入切削起，到报废为止的纯切削时间。 注意：刀具耐用度和刀具寿命的区别。,例如：高速钢车刀 T=3090min; 高速钢钻头 T=80120min; 硬质合金刀片 T=6090min。,3.影响刀具耐用度的因素 主要因素：工件材料强度硬度、导热性、刀具几何角度、切削用量等。 切削速度对刀具耐用度的影响最大： 增大切削速度， 切削
13、温度上升，摩擦更严重，加剧了磨损。,第三节 车刀的刃磨,一、砂轮的选择 磨高速钢车刀的砂轮：氧化铝砂轮（白色）。 磨硬质合金车刀的砂轮：绿色碳化硅。,二、磨刀的步骤和方法 （手工磨和机械磨） 手工刃磨车刀的方法：,第三节 车刀的刃磨,二、磨刀的步骤和方法 以硬质合金90偏刀为例说明车刀的刃磨步骤,(1)粗磨：刃磨主后刀面控制主偏角和主后角，刃磨副后刀面控制副偏角和副后角，刃磨前刀面控制刃倾角。,(2)磨断屑槽控制前角,第三节 车刀的刃磨,二、磨刀的步骤和方法 以硬质合金90偏刀为例说明车刀的刃磨步骤,(3)精磨刀头前刀面、主后刀面和副后刀面 使其符合要求。 (4)刃磨刀尖控制过渡刃(修光刃)，
14、刃磨主刀刃控制负倒棱。 (5)研磨切削刃 用油石。,第三节 车刀的刃磨,三、车刀角度的检查 使用样板、万能游标量角器测量。四、刃磨刀具时的注意事项 1. 握刀姿势要正确，手指要稳定，不能抖动； 2. 磨碳素钢、合金钢及高速钢刀具时，要经常冷却，不能让刀头烧红（蓝），否则失去硬度； 3. 磨硬质合金刀具时，不要进行冷却，否则突然冷却会使刀片碎裂； 4. 在盘形砂轮上磨刀时，尽量避免使用砂轮的侧面；在杯形砂轮上磨刀时，不要使用砂轮的内侧； 5. 刃磨时，应将刀具往复移动，不要固定在砂轮的某一处，否则会使砂轮表面磨成凹槽，再刃磨其它刀具时造成困难。,第三节 车刀的刃磨,五、刃磨刀具时的安全问题,1)
15、 刃磨刀具前，应首先检查砂轮有无裂纹，砂轮轴螺母是否拧紧，并经试转后使用，以免砂轮碎裂或飞出伤人。 2）砂轮机必须装有防护罩。砂轮旋转平稳后才能磨刀。 3) 刃磨刀具不能用力过大，否则会使手打滑而触及砂轮面，造成工伤事故。 4) 磨刀时，人应站在砂轮的侧面，磨刀时应戴防护眼镜，以免砂砾和铁屑飞入眼中。 5) 磨刀时不要正对砂轮的旋转方向站立，以防意外。 6) 磨小刀头时，必须把小刀头装入刀杆上。 7) 砂轮支架与砂轮的间隙不得大于3mm，入发现过大，应调整适当。,第三节 车刀的刃磨,六、车刀的安装 车刀静止角度：车刀在刃磨时的几何角度。 车刀工作角度：车刀安装到刀架上后，因安装位置变化（如安装
16、误差），刀具的实际起作用的几何角度与车刀刃磨角度会有差异。 装刀时的注意事项： 1. 车刀悬伸部分应尽量缩短，外圆车刀悬长约为车刀厚度的11.5倍；内孔车刀也应尽量缩短悬长。 2. 车刀一定要夹紧，否则车刀崩出将会发生安全事故。,第三节 车刀的刃磨,六、车刀的安装 装刀时的注意事项： 3.车刀刀尖一般应与工件旋转轴线等高，否则将使车刀工作时的前角和后角发生改。 如车外圆时，若车刀刀尖高于工件旋转轴线，则会使工作前角增大，后角减小，加剧后刀面与工件之间的摩擦； 若车刀刀尖低于工件旋转轴线，则会使工作前角减小，后角增大，使切削不顺利。 4.车刀刀杆中心线应与进给运动方向垂直，否则将使车刀工作时的主偏角和副偏角发生改变，主偏角减小，径向力增大，进给力减小；副偏角减小，会加剧刀具副后刀刃与工件已加工表面的摩擦。,
