机械制造 常用刀具

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齿轮滚刀的合理使用
① 齿轮滚刀的磨损和窜刀 各刀齿磨损不均，齿轮中线处刀齿磨损较严重。确定滚刀长 度时应考虑轴向窜刀长度，标准滚刀长度为导程的4～5倍。 ② 齿轮滚刀螺旋方向的选择
齿轮滚刀旋向根据被切齿轮旋向而定。被切齿轮螺旋角 β≤10°时，滚刀做成右旋； β＞10°时，滚刀螺旋方向应 与被切齿轮旋向相同，以减小滚刀的安装角减小切入端负荷
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刀片夹紧方式：
1）上压式 夹紧力大，
定位可靠，阻碍流屑
2）偏心式 结构简单，
不碍流屑，夹紧力不大
3）综合式 夹紧力大，
耐冲击，结构复杂
4）杠杆式
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（3）车刀的几何参数 1）切削角度
六个主要角度： 主偏角、副偏角、前角、后角、 副后角、刃倾角
2）其它几何参数的选择
过渡刃、刀刃钝圆半径、副倒棱等
量为零称为原始剖面， 具有标准齿形。
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插齿刀实质上是个变变位齿轮
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③插齿刀的两侧面是两个 旋向相反的渐开螺旋面， 即两侧切削刃分别绕刀具 轴线作螺旋运动形成的螺 旋面，也就是斜齿轮的齿 面，制造容易，精度高。
④任意端剖面的变位系数
x0=b0tgαp/m ⑤任意剖面的分圆齿厚
s0′= s0＋2 b0tgβ0 又 s0′= s0＋2 x0 m tgα ∴ tgβ0 = x0 m tgα/ b0= tgαtgαp ⑥标准直齿插齿刀顶刃后角αp= 6°,侧刃后角αc≈ 2°,顶刃前 角γ2p0=21/55/9°,侧刃投影不是渐开线，齿形角修正(20°10′14.5″)37
2.2.5 磨料与磨具
砂轮 磨料＋结合剂 砂轮特性决定于五要素： 磨料、粒度、结合剂、硬度和 组织。
1. 磨料
锋利的形状、高硬度和热硬性、适当的坚韧性 （1）氧化物系（刚玉类，主要成份Al2O3）
① 棕刚玉（A）韧，硬度低，磨碳素钢、合金钢、可锻铸铁 ②白刚玉（WA）韧性低、硬，磨淬火钢、高速钢、高碳钢 ③2铬021/刚5/9 玉（PA）韧，硬度低，Ra小，磨高速钢、不锈钢等38
⑧ 成形铣刀
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（4）铣削方式
1）顺铣和逆铣 周铣有顺铣和逆铣两种方式。 顺铣切削厚度大，接触长度 短，铣刀寿命长，加工表面光 洁，但不宜加工带硬皮工件，且进给丝杠与螺母间应消除间 隙。否则，应采用逆铣。 2）对称铣与不对称铣 端铣有对称铣与不对称逆铣、 不对称顺铣三种方式。 铣淬硬钢采用对称铣；铣碳钢和合金钢用不对称逆铣，减小 切2入021冲/5/9击，↑刀具寿命；铣不锈钢和耐热合金用不对称顺铣20。
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（4）铰刀
铰刀用于中、小尺 寸孔的半精加工和精加 工，也可用于磨孔或研 孔前的预加工。
铰刀齿数6～12个导向性好，芯部直径大刚性好。铰削余量小
切削速度低，能获较高的加工精度和较好的表面质量。分手用铰刀
和机用铰刀两类。手用铰刀又分为整体式和可调整式，机用铰刀分
带柄的和套式的。
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（a）渐开线基本蜗杆
齿面是渐开螺旋面， 造形误差为零； 端面齿形：渐开线 轴向齿形：曲线 制造较为困难。
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（b）阿基米德基本蜗杆
齿面是阿基米德螺旋面， 会产生一定的造形误差， 端面齿形：阿基米德螺线 轴向齿形：直线 制造比较容易。 轴向截形应与渐开线蜗杆 齿形在分度圆处相切，即齿 形角应是渐开线蜗杆分度圆 处的齿形角。
4. 刨刀、拉刀及拉削加工
刨床、拉床属直线运动机床，加工平面、沟槽、通孔及
成形面。
（1）刨床及刨削
1）牛头刨床 机床和刀具简单，
应用灵活方便。但
有空行程，有冲击，
效率低。
单件小批生产中加
工平面、沟槽及纵
向成形面。
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2）龙门刨床 主要用来加工大平
面，尤其是长而窄的 平面，也可加工沟槽 或同时加工几个中小 型零件的平面。生产 率不如铣削高，主要 用于中小批生产及修 理车间。
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三高一专的 先进刀具
高精度 高效率 高可靠性 专业化
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先进的专用可转位刀具
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（4）车削加工
P85 学生自学
1）工件的安装 2）车削的工艺特点 3）车削方法及应用
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2.孔加工刀具及加工方法
（1）钻床及钻削加工
钻床上可完成钻孔、扩孔、铰孔、攻丝、钻沉头孔、锪平面 刀具作旋转主运动同时沿轴向移动作进给运动。
（2）碳化物系（主要成份碳化硅、碳化硼） ① 黑色碳化硅（C）韧性低、硬度高，磨铸铁、黄铜等脆材 ②绿色碳化硅(GC)韧性差、更硬，磨Y合金、陶瓷、玻璃等
（3）超硬磨料 人造金刚石（D）、立方氮化硼（CBN）
2. 粒度
以刚能通过的那一号筛网的网号来表示磨料的粒度，如60＃
微粉：磨粒的直径＜40um时，如W20磨粒尺寸在20～14um
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2）齿轮滚刀的结构
（a）整体齿轮滚刀
高速钢材料 套装式结构 轴肩与内孔同心
装刀检测径跳 多为零前角
顶刃后角10～12° 侧刃后角大约3° 齿轮滚刀大多为单头，螺旋升角较小，加工精度较高； 粗加工用滚刀有时做成双头，以提高生产率。
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（b）镶齿齿轮滚刀
齿轮模数较大时，做成 镶齿结构，既节约高速钢， 又使刀片易锻造，提高性能 和使用寿命。
2.2.4 常用刀具及加工方法
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1. 车刀及车削加工 （1）车刀的种类
1）直头外圆车刀； 2）弯头车刀； 3）偏刀； 4）切槽或切断刀； 5）镗孔刀； 6）螺纹车刀； 7）成形车刀；
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（2）车刀的结构形式
整体式（HSS)、焊接式、机械夹固式（重磨式、可转位式）
可转位式车刀的组成：
可转位刀片、刀垫、刀杆、夹紧机构 切削性能好，辅助时间短，生产率高
磨短横刃增大前角，修磨主刃顶角分屑槽
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（3）扩孔钻
扩钻孔是对工件已 有孔进行再加工，以扩 大孔径和提高加工质量 的刀具。
扩钻孔的刀齿一般有3～4个，故导向性好，切削平 稳。由于扩孔余量较小，容屑槽较浅，刀体强度和刚性 较好；扩孔没有横刃，改善了切削条件，因此，可大大 提高切削效率和加工质量。
2）插齿刀的齿面形状
①插齿刀往复运动时刀刃运动轨迹形成一齿轮称为产形齿轮
直齿插齿刀切削刃的端面投影就是产形齿轮的端面齿形，必
须是渐开线。不考虑前角影响，插齿刀端面齿形是渐开线。
②插齿刀有顶刃后角和
侧刃后角，重磨后顶圆
直径和分圆齿厚减小。
不同端剖面应是变位量
不同的变位齿轮，新刀
变位量最大，重磨后逐
渐减小。O-O剖面变位
粗磨用粗粒度，精磨用细粒度 ；当工件材料软，塑性大，
磨削 面积大时，采用粗粒度，以免堵塞砂轮烧伤工件。
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3. 结合剂
1)陶瓷结合剂（V）化学稳定性好、耐热、耐腐蚀、价廉，
占90%，但性脆，不宜制成薄片，不宜
高速，线速度一般为35m/s。
2)树脂结合剂（B）强度高弹性好，耐冲击，适于高速磨或
③ 滚刀的刃磨和检验
①刃磨后必须保证前角不变；②检验前刀面与滚刀轴线的平
行度（直槽）或前刀面导程误差（螺旋槽）；③容屑槽的圆
周齿距误差；④前刀面径向性误差。
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（2）插齿刀 1）插齿刀的分类和用途
① 标准直齿插齿刀 盘形插齿刀
加工外齿轮和大径内齿轮 Φ75、100、125、160、200
（c）硬质合金滚刀
用于小模数齿轮或精加工
硬齿面齿轮，代替磨齿。
常采用大的负前角，可齿轮滚刀的选用 齿轮滚刀结构参数
① 容屑槽形式
直槽 制造方便，但
左右侧刃前角不等，
零度前角直槽滚刀
左侧刃前角小于零，
λ0≤4°时采用。 螺旋槽 λ0＞4°时采用 为使左右侧刃前角相等，
碗形插齿刀
加工多联齿轮和内齿轮，有Φ50、75、100、125mm。
锥柄插齿刀 加工内齿轮，有Φ25mm(m1~2.75)、Φ38mm (m1~3.75) ② 斜齿插齿刀 盘形插齿刀Φ100 ；锥柄插齿刀Φ38,β均有15°和23°两种。 ③ 人字齿轮插齿刀 加2工021/无5/9 空刀槽的人字齿轮， 有Φ100 、150、180,β为30°。35
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（5） 镗刀及镗削加工
加工各种复杂和大型工件上（如箱体）有预制孔的孔，尤 其是直径较大的孔或孔系，一次安装多面加工，精度高。
卧式铣镗床
除镗孔外，还可 钻、扩、铰孔， 车螺纹、攻螺纹 车端面、铣端面 等，称万能镗床。 生产率较低。
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镗削加工
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3. 铣刀及铣削加工 （1）铣削加工的特点
切槽切断等工作，但耐腐蚀耐热性差
(300℃)，自锐性好。
3)橡胶结合剂（R）强度高弹性好，耐冲击，适于抛光轮、
导轮及薄片砂轮，但耐腐蚀耐热性差
(200℃)，自锐性好。
4)金属结合剂（M）青铜、镍等，强度韧性高，成形性好，
但自锐性差，适于金刚石、立方氮化
硼砂轮。
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4. 硬度
指砂轮工作时在磨削力作用下磨粒脱落的难易程度。 取决于结合剂的结合能力及所占比例，与磨料硬度无关。 硬度高，磨料不易脱落；硬度低，自锐性好。 分7大级(超软、软、中软、中、中硬、硬、超硬)，16小级
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① 工作部分
分切削部分和导向部分。
两个前刀面、两个后刀面、
两个副后刀面、两个主刃、
两个副刃、一个横刃。
钻芯直径朝柄部方向递增。
② 柄部
夹持部分，有直柄和锥柄。
③ 颈部
用于磨柄部时砂轮的退刀。
2）麻花钻的修磨 前角从＋30°到－30°,横刃长前角－55°， 定心差，轴向力大，刚性差，排屑困难
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钻孔、扩孔、铰孔
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立式钻床
通过移动工件位置 使被加工孔中心与主 轴中心对中，操作不 便，生产率不高。适 于单件小批生产中加 工中小型零件。
摇臂钻床
摇臂可绕立柱回转和升降，主轴箱可在摇臂上作水平移动。
工件固定不动，可方便地移动主轴，使主轴中心对准被加工
孔中心。适于单件小批生产中加工大而重的零件。
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4）龙门铣床
机床刚度高，可多 刀同时加工多个工件 或多个表面，生产率 高。适于成批大量生 产中加工大型工件上 平面和沟槽或多件同 时加工。
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（3）铣刀
1）铣刀的分类
① 圆柱平面铣刀
② 端铣刀
③ 盘铣刀
单面刃、双面刃、三
面刃、错齿三面刃
④ 锯片铣刀
⑤ 立铣刀
⑥ 键槽铣刀
⑦ 角度铣刀
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（3）拉刀
1）拉刀种类 拉刀按加工表面分为内拉刀和外拉刀； 按拉削方式分普通式、轮切式、及综合式； 按受力不同分拉刀和推刀
2）拉刀的结构 普通圆孔拉刀结构如下：
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5.齿轮刀具
按齿形的形成原理分成形法齿轮刀具和展成法齿轮刀具
（1）齿轮滚刀 1）滚刀基本蜗杆
根据滚切原理知，滚刀基 本蜗杆的端面齿形应是渐开 线，法向模数和压力角应分 别等于被切齿轮的模数和压 力角。
让螺旋槽垂直于滚刀螺
纹，即βk =－ λ0
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② 滚刀直径和螺旋升角
滚刀直径↑→螺旋升角λ0↓→造形误差↓；圆周齿数↑ 但滚刀直径过大，相同速度下转速降低，生产率降低，刀 坯锻造难度增大，成本增加。精加工滚刀适当增大直径。
③ 齿轮滚刀的头数
滚刀头数主要影响生产率和齿形精度。 单头滚刀， λ0小，造形误差小，包络刃数多，齿面光洁； 多头滚刀， λ0大，造形误差大，但生产率高。 精加工齿轮滚刀都用单头的，粗加工和半精加工可用多头的
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3）插床 插刀上下运动为主运动，工件可作纵横两个方向的移动， 工作台还可作分度运动。加工与安装面垂直的面、沟槽
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（2）拉床及拉削
拉床只有主运动，结构简单，可一次加工成形，质量好， 效率高，但刀具设计制造复杂，适于大批量生产。
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拉床按加工表面分为内拉床和外拉床； 按布局分为卧式和立式两类。
铣刀旋转为主运动，工件或铣刀的移动为进给运动。 可加工平面、台阶面、沟槽、成形面等，多刃切削效率高
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（2）铣床
1）卧式升降台式铣床 2）万能升降台式铣床 3）立式升降台式铣床
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工件可在三个方向进行位置 调整或作进给运动。
万能式在工作台与床鞍之间 增装一转盘，工作台可在水平面 内扳转一角度以加工螺旋槽等。
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其它钻床 （a） 深孔钻床
一般采用卧式布局，工件旋转作主运动，钻头直线进给。 主要应解决的问题是：刚性及导向、断屑排屑、冷却润滑
（ b ）台式钻床
小巧灵活，钻孔直径15mm以下。适于单件小批生产中加 工小型零件。
（2） 麻花钻 1）标准麻花钻
标准高速钢麻花钻由工作部分、颈部及柄部三部分组成。