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刀具的基础常识[新版]

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刀具的基础常识[新版]_第1页
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刀具是机械制造中用于切削加工的工具,又称切削工具广义的切削工具既包括刀具还包括 磨具绝大多数的刀具是机用的,但也有手用的由于机械制造中使用的刀具基本上都用于切 削金属材料,所以“刀具”一词一般就理解为金属切削刀具切削木材用的刀具则称为木工 刀具刀具的发展在人类进步的历史上占有重耍的地位中国早在公元前28〜前20世纪,就 已出现黄铜锥和紫铜的锥、钻、刀等铜质刀具战国后期(公元前三世纪),由于掌握了渗碳 技术,制成了铜质刀具当时的钻头和锯,与现代的扁钻和锯已有些相似之处然而,刀具的快速发展是在18世纪后期,伴随蒸汽机等机器的发展而来的1783年, 法国的勒内首先制出铳刀1792年,英国的莫兹利制岀丝锥和板牙冇关麻花钻的发明最 早的文献记载是在1822年,但直到1864年才作为商品生产那时的刀具是用整体高碳工具钢制造的,许用的切削速度约为5米/分1868年,英国 的穆舍特制成含餡的合金工具钢1898年,美国的泰勒和.怀特发明高速钢1923年,徳国 的施勒特尔发明硬质合金在采用合金工具钢时,刀具的切削速度提高到约8米/分,采用高速钢时,又提高两倍 以上,到采用%更质合金时,乂比用高速钢提高两倍以上,切削加工出的工件表面质量和尺寸 精度也大大提高。

市于高速钢和硬质合金的价格比较昂贵,丿J具岀现焊接和机械夹固式结构1949〜1950 年间,美国开始在车刀上采用可转位刀片,不久即应用在铳刀和其他刀具上1938年,德国 德古萨公司取得关于陶瓷刀具的专利o 1972年,美国通用电气公司生产了聚晶人造金刚石 和聚晶立方氮化硼刀片这些非金属刀具材料可使刀具以更高的速度切削1969年,瑞典山特维克钢厂取得用化学气相沉积法,生产碳化钛涂层硬质合金刀片的 专利1972年,美国的邦沙和拉古兰发展了物理气相沉积法,在硕质合金或高速钢刀具表 面涂覆碳化钛或氮化钛硕质层表面涂层方法把基体材料的高强度和韧性,与表层的高硬度 和耐磨性结合起來,从而使这种复合材料具有更好的切削性能刀具按工件加工表血的形式可分为五类加工各种外表血的刀具,包括车刀、刨刀、铳 刀、外表面拉刀和锂刀等;孔加工刀具,包括钻头、扩孔钻、锂刀、饺刀和内表面拉刀等; 螺纹加工工具,包括丝锥、板牙、口动开合螺纹切头、螺纹卒刀和螺纹铳刀等:齿轮加工刀 具,包括滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮加工刀具等;切断刀具,包括镶齿関钢片、带锯、 弓锯、切断车丿J和锯片铳刀等等此外,还有组合丿J具按切削运动方式和相应的刀刃形状,刀具又可分为三类。

通用刀具,如车刀、刨刀、铳 刀(不包括成形的车刀、成形创刀和成形铳刀)、镇刀、钻头、扩孔钻、较刀和锯等;成形刀 貝,这类刀具的刀刃具有与被加工工件断血相同或接近相同的形状,如成形车刀、成形创刀、 成形铳刀、拉刀、圆锥饺刀和各种螺纹加工刀具等;展成刀具是用展成法加工齿伦的齿面或类似的工件,如滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮刨刀和锥齿轮铳刀盘等关键字:刀具各种刀具的结构都由装夹部分和工作部分组成整体结构刀具的装夹部分和工作部分都 做在刀体上;镶齿结构刀具的T作部分(刀齿或刀片)则镶装在刀体上刀具的装夹部分有带孔和带柄两类带孔刀具依*内孔套装在机床的主轴或心轴上,借 助轴向键或端而键传递扭转力矩,如圆柱形铳刀、套式而铳刀等带柄的刀貝•通常有矩形柄、圆柱柄和圆锥柄三种卒刀、创刀等一•般为矩形柄;圆锥柄 *锥度承受轴向推力,并借助摩擦力传递扭矩;闘柱柄一般适川于较小的麻花钻、立铳刀等 刀具,切削时借助夹紧时所产生的摩擦力传递扭转力矩很多带柄的刀具的柄部用低合金钢 制成,而工作部分则用高速钢把两部分对焊而成刀具的工作部分就是产生和处理切屑的部分,包括刀刃、使切屑断碎或卷拢的结构、排 屑或容储切屑的空间、切削液的通道等结构要素。

冇的刀具的工作部分就是切削部分,如车 刀、刨刀、镣刀和铳丿J等;有的刀具的工作部分则包含切削部分和校准部分,如钻头、扩孔 钻、较刀、内表而拉刀和丝锥等切削部分的作用是用刀刃切除切屑,校准部分的作用是修 光已切削的加工表面和引导刀具刀貝工作部分的结构有整体式、焊接式和机械夹固式三种整体结构是在刀体上做出切 削刃;焊接结构是把刀片钎焊到钢的刀体上;机械夹固结构又有两种,一种是把刀片夹固在 刀体上,另一种是把钎焊好的刀头夹同在刀体上硬质合金刀具一般制成焊接结构或机械夹 固结构;瓷刀具都釆用机械夹固结构刀貝切削部分的儿何参数対切削效率的高低和加工质量的好坏有很大影响增大前角, 可减小而刀面挤压切削层时的塑性变形,减小切屑流经前面的摩擦阻力,从而减小切削力和 切削热但增人前角,同时会降低切削刃的强度,减小刀头的散热体积在选择刀具的角度时,需要考虑多种因素的影响,如工件材料、刀具材料、加工性质(粗、 精加工)等,必须根据具体怙:况合理选择通常讲的刀具角度,是指制造和测量用的标注角 度在实际工作时,由于刀具的安装位置不同和切削运动方向的改变,实际工作的角度和标注 的角度有所不同,但通常相差很小制造刀貝的材料必须貝有很高的高温换度和耐磨性,必要的抗弯强度、冲击韧性和化学 惰性,良好的工艺性(切削加工、锻造和热处理等),并不易变形。

通常当材料硬度高时,耐磨性也高;抗弯强度高时,冲击韧性也高但材料硬度越高, 其抗弯强度和冲击韧性就越低高速钢因具有很高的抗弯强度和冲击韧性,以及良好的可加 工性,现代仍是应用最广的刀具材料,英次是硬质合金聚品立方氮化硼适用于切削高硬度淬硬钢利硬铸铁等;聚品金刚石适用于切削不含铁的 金属,及合金、塑料和玻璃钢等;碳素工具钢和合金工具钢现在只用作锂刀、板牙和丝锥等 工具硬质合金可转位刀片现在都已用化学气相沉积法涂覆碳化钛、氮化钛、氧化铝硬层或复 合硕层正在发展的物理气相沉积法不仅可用于硕质合金刀具,也可用于高速钢刀具,如钻 头、滚刀、丝锥和铳刀等硕质涂层作为阻碍化学扩散和热传导的障壁,使刀具在切削时的 磨损速度减慢,涂层刀片的寿命与不涂层的相比大约提高1〜3倍以上由于在高温、高压、高速下,和在腐蚀性流体介质中工作的零件,其应用的难加工材料 越来越多,切削加工的自动化水平和对加工精度的要求越来越高为了适应这种情况,刀具 的发展方向将是发展和应用新的刀貝材料;进一步发展刀具的气相沉积涂层技术,在高韧性 高强度的基体上沉积更高硕度的涂层,更好地解决刀具材料哽度与强度间的矛盾;进一步发 展可转位刀具的结构;提高刀具的制造精度,减小产品质量的若别,并使刀具的使用实现最 佳化。

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