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1、金属切削刀具,第一节 概述,一、刀具类型机械零件的材质、形状、技术要求和加工工艺的多样性，客观上要求进行加工的刀具具有不同的结构和切削性能。刀具按加工方式和具体用途可分为以下几种类型：（1）车刀类 包括车刀、刨刀、插刀、镗刀、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 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。（3）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、铰刀、复合孔加工刀具等。（4）拉刀类 这类刀具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
2、。,（5）螺纹刀具类 用于加工各种内外螺纹。（6）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。二、刀具材料 （一）刀具材料应具备的基本性能 在切削过程中，刀具切削部分与切屑、工件相互接触的表面上承受着很大的压力和强烈的摩擦，刀具在高温、高压以及冲击和振动下切削。（1）高的硬度 刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，一般要求在60HRC以上。（2）高的耐磨性 耐磨性表示刀具抵抗磨损的能力。刀具材料的硬度越高，耐磨性越好。（3）足够的强度和韧性 刀具材料要能够承受切削力、冲击和振动，应具备足够的强度和韧性，而不致于产生崩刃和折断。（4）高的耐热性（热稳定性） 耐热性是指刀具材料在高
3、温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的能力。,（5）良好的导热性和耐热冲击性能 刀具材料的导热性能要好，有利于散热；耐热冲击性能好，材料内部不会因受到大的热冲击产生裂纹。（6）良好的工艺性能（7）经济性（二）常用刀具材料 刀具材料种类很多，主要有工具钢、硬质合金、陶瓷、立方氮化硼和金刚石等5大类型。目前，在生产中所用的刀具材料主要是高速钢和硬质合金两类。1.高速钢 高速钢含有较多的钨（W）、钼（Mo）、铬（Cr）、钒（V）等元素的高合金工具钢。高速钢具有较高的硬度（62-67HRC）和耐热性（切削温度可达550-600）。见表3-1,2.硬质合金硬质合金是用高硬度、难熔的金属碳化物和金属粘结剂在高
4、温条件下烧结而成的粉末冶金制品。具有耐高温高速性能。切削用硬质合金分为三类：（1）K类硬质合金（YG类） YG硬质合金的韧性、磨削加工性、导热性和抗弯强度较好，适合于加工产生崩碎切屑、有冲击切削力和切削热集中在刃尖附近的脆性材料。（2）P类硬质合金（YT类） YT类硬质合金除了有较高的硬度和耐磨性外，抗粘结扩散能力和抗氧化能力好，适用于高速切削钢料。但不宜加工含钛的不锈钢和钛合金，因为硬质合金中有钛元素，会发生亲合作用，加速刀具磨损。（3）M类硬质合金（YW类）这类合金含有适当的TaC和增加含Co量，其强度提高，能承受机械振动和热冲击，用于断续切削。（三）其他刀具材料,第二节 车刀,一、车刀的
5、种类、结构形式及用途 车刀用于加工外圆、内孔、端面、螺纹及各种内、外回转体成形表面，也可用于切断和切槽等。外圆车刀用于加工外圆柱面和外圆锥面，它可分为直头和弯头两种。弯头车刀通用性较好，可以车削外圆、端面和倒棱。此外有粗车刀、精车刀、左偏刀和右偏刀等。,按车刀结构分类有：1.整体车刀 整体车刀主要是高速钢车刀，俗称白钢刀，截面为正方形或矩形。2.焊接车刀 焊接车刀是在普通碳钢刀杆上镶焊（钎焊）硬质合金刀片，经过刃磨而成。优点是结构简单，制造方便，可以根据需要进行刃 磨，硬质合金利用充分，缺点是其切削性能 主要取决于工人刃磨的技术水平，刀杆不能重复使用。,3.焊接装配式车刀 焊接装配式车刀是将硬
6、质合金刀片钎焊在小刀快上，这种结构多用于重型车刀。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安装在刀杆上的车刀。,5.可转位车刀 可转位车刀是使用可转位刀片的机夹车刀，它与普通机夹车刀的不同点在于刀片为多边形，每一边都可作切削刃，用钝后只需将刀片转位，即可使 新的切削刃投入工作，当几个切削刃都用钝后，即可更换新刀片。,二、成形车刀 成形车刀是加工回转体成形表面的专用工具，它的切削刃形状是根据工件的廓形设计的。用成形车刀加工，只要一次切削行程就能切出所需要的成形表面。1.成形车刀的种类（1） 平体成形车刀 外形呈平条状，和普通车刀的外形相似，但切削刃是成形的。,（2） 菱体成形车刀 外
7、形是棱柱体，只能用来加工外成形表面。（3） 圆体成形车刀 外形是回转体，由于刀体是圆柱状，可以加工内、外成形表面。,第三节 铣刀,一、铣削用铣刀在铣床上的加工称为铣削，它可以对许多不同形状的表面进行粗加工和半精加工，其加工精度可达IT7-IT9，精铣表面粗糙度Ra3.2-1.6m。1.铣削方式一种是切削刃分布在铣刀的圆柱面上的圆周铣削（周铣），应用于立式铣床上。,另一种是切削刃分布在铣刀的端部端面的铣削（端铣），应用于卧式铣床上。,（1）周铣1）逆铣 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。2）顺铣 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
8、同，这种铣削方式称为顺铣。,逆、顺铣特点：逆铣时，刀齿磨损快，加工表面质量较差，容易使工件的装夹松动。 顺铣时，刀齿的切削厚度从最大助教递减至零，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，刀具使用寿命也比逆铣时高。顺铣时，刀齿对工件的垂直铣削分力始终将工件压向工作台，避免了上下振动，加工比较平稳。,（2）端铣 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和较高的劳动生产率。因为端铣时副切削刃、倒角刀尖具有修光作用，而周铣时只有主切削刃工作。此外，端铣时，主轴刚性好，并且端铣刀易于采用硬质合金可转位刀片，因而切削用量较大，生产率高，在平面铣削中基本代替了周铣
9、。,（3）加工范围铣床采用不同类型形状的铣刀，配以附件分度头、回转台，可加工各种平面、斜面、沟槽、型腔，常用于加工模块的平面、台阶、型腔等。,（4）铣削特点1）断续切削铣刀刀齿切入切出工件时产生冲击，端铣较明显，容易引起共振，刀齿经受周期性的温度骤变，容易产生裂纹和破损。2）多刃切削铣削是多刃切削，由于铣刀的刀齿多，切削刃的总长度大，有得提高加工生产度和刀具使用寿命，但多刃回刃具的最大特点是难以消除刀齿的径向跳动。,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的容屑空间并能够按要求方向顺利排出，否则会造成铣刀损坏。4）有切入过程在切入
10、过程中，刀齿磨损快，并使已加工表面粗糙。,二、铣刀的种类,第四节 孔加工刀具,一、孔加工刀具的种类和用途 孔加刀具按其用途可分为两大类：一类从在实体材料上加工出孔的刀具，常用的有中心钻、麻花钻和深孔钻等。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。1.中心钻 中心钻主要用于加工轴类零件的中心孔，有利于钻头的导向，防止孔偏斜。有无护锥中心钻及带护锥中心钻（后面有120切削刃）两种。,2.麻花钻 麻花钻适合于30mm以下的粗加工，有时也可用于扩孔，分为高速钢麻花钻和硬质合金麻花钻。,3.深孔钻深孔钻是用于加工孔深度与直径比大于5-10的孔，有外排屑和内排屑两种。,4.扩孔
11、钻扩孔钻通常用于铰或者磨前的预加工或毛坯孔的扩大。扩孔钻加工余量小，主切削刃较短，因而容屑槽浅，刀齿数目较麻花钻多，刀体强度高，刚性好，加工精度达IT10IT11，表面粗糙度Ra达6.33.2m。,5.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。锪钻上的定位导向柱用来保证被锪的孔或与原来的孔有同轴度或垂直度。,6.铰刀 铰刀是精加工或半精加工，由于加工余量小，齿数多，加工精度可达到IT6-IT8，加工表面粗糙度Ra可达1.60.2m，用于中小孔的半精加工和精加工,7.镗刀镗刀是扩孔刀具，加工精度可达IT6-IT8,加工表面粗糙度Ra达6.30.8m，用于较大直径孔的粗加工
12、、半精加工和精加工。分为单刃镗刀、双刃镗刀。,二、麻花钻的结构与参数1.麻花钻的结构（1）工作部分 是钻头的主要部分，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。,（2）颈部 是工作部分和尾部间的过渡部分。（3）柄部 是钻头的夹持部分，用于机床联接，并传递扭矩和轴向力按麻花钻直径大小，分为直柄和锥柄两种。,二、麻花钻头的结构,第五节 复杂刀具,一、螺纹刀具 螺纹被广泛地用作紧固件或传动件，因此螺纹加工在机械制造中占有重要地位。螺纹的加工一般可分为切削加工和滚压加工两大类。1.螺纹车刀螺纹车刀是一种按螺纹截形设计廓形的成形车刀，可在车床上加工各种内、外螺纹。,2.丝锥
13、丝锥是加工中小尺寸螺纹的标准刀具之一。有手动和机动两种，其中手用丝锥的切削部分较长、锥角较小 。,3.板牙 板牙是用于加工外螺纹的标准刀具之一。板牙外形像螺母，在螺母周围钻四个出屑孔，形成了切削刃，一次走刀即可切出所需螺纹。,4.螺纹梳刀 螺纹梳刀就是多齿的螺纹车刀，有平体、棱形和圆体之分，其切削部分具有斜齿，各刀齿廓形高度依次增大，将切削量分配在各个刀齿上，最后由校准齿起修正校准作用。一次走刀即可加工出所需螺纹。5.自动开合螺纹切头 螺纹切头分为自动开合板牙和自动开合丝锥两大类，常用于转塔车床、自动转塔车床及自动车床上。,6.螺纹铣刀螺纹铣刀是用铣削方法加工螺纹的刀具。生产率比车削高，但加工
14、精度较低。7.滚丝轮生产率达每小时千件以上，精度4-5级，粗糙度为Ra0.4-0.2um。8.搓丝板适用于大量生产、尺寸不大的螺纹紧固件。,二、拉刀1.拉削过程及特点拉刀是一个高生产率、高精度的多齿刀具。拉削时，拉刀沿其轴线作等速直线运动，由于拉刀的后一个刀齿高出前一个刀齿，所以能够依次从工件上切下金属层，从而获得所需的表面。,（1）拉削的典型表面形状,2.拉刀的结构（1）圆孔拉刀由头部、颈部、过渡锥部、前导部、切削部、标准部、后导部及尾部组成。 （2）拉刀切削部分几何参数,3.拉削图形 （1）分层式拉削1）成形式 按成形式设计的拉刀，每个刀齿的廓形与被加工表面最终要求的形状相似，切削部的刀齿高度向后递增，工件上的拉削余量被一层一层地切去。2）渐成式 刀齿的廓形与被加工工件最终表面形状不同，被加工工件表面的形状和尺寸由各刀齿的副切削刃所形成。,三、齿轮加工刀具齿轮刀具是用于加工齿轮齿形的刀具，分为成形齿轮刀具和展成齿轮刀具两大类。,齿轮加工演示,
