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1、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
2、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，
3、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 Ra25m6.3 m 。 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
4、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Ra1.60.4。 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
5、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IT6IT7级，表面 粗糙度达Ra6.30.8，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
6、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IT9IT8，表面粗糙度为Ra6.31.6。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）
7、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
8、。 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
9、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
10、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
11、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
12、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
13、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
14、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（3046） 精磨用细粒度（60120） 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40m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28m的微粉，其
15、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；
