刀具的结构与制造(课堂PPT)

可转位式
特点
适用场合
用整体高速钢制造，刃口可磨 得较锋利
小型车床或加工非铁金属
焊接硬质合金或高速钢刀片， 结构紧凑，使用灵活
各类车刀特别是小刀具
避免了焊接产生的应力、裂纹 等缺陷来自百度文库刀杆利用率高。刀片 外圆、端面、镗孔、切断、 可集中刃磨获得所需参数；使 螺纹车刀等 用灵活方便
避免了焊接刀的缺点，刀片可 大中型车床加工外圆、端
的。加工时，刀具本身就相当于一个齿轮，它与 被切齿轮作无侧隙啮合，工件齿形由刀具切削刃 在展成过程中逐渐切削包络而成。因此，刀具的 齿形不同于被加工齿轮的齿槽形状。常用的展成 法齿轮刀具有：滚齿刀、插齿刀、剃齿刀等。
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（二）插齿刀 插齿刀可以加工直齿轮、斜齿轮、内齿轮、
塔形齿轮、人字齿轮和齿条等，是一种应用很广 泛的齿轮刀具。 （三）齿轮滚刀
台阶、成形面、螺纹等；也可用于切槽和切断。
因此按用途可分为外圆车刀、端面车刀 、内孔
车刀、切断刀、成形车刀、螺纹车刀。
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车刀从结构上分为四种形式，即整体式、 焊接式、机夹式和可转位式车刀、成形车刀。 如下图所示。
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其结构特点及适用场合见下表。
车刀结构类型特点及用途
名称 整体式 焊接式 机夹式
②内圆柱、圆锥基准面的加工 圆柱铣刀、三面刃铣 刀、锯片铣刀、插齿刀等套式、盘式、片式刀具。
圆柱孔、圆锥孔在热处理前可采用钻锪镗铰及拉 孔的方法加工，热处理后用磨削、研磨的方法加工。
③基准平面的加工
普通车刀、刨刀、键槽拉刀
热处理前的基准平面可采用刨、铣或磨进行加工，热
处理后则进行磨削加工。
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刀具的制造
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牛头刨床：加工中小型工件 龙门刨床：加工大型工件或同时加工多个中型工件 加工对象：平面（水平面、垂直面、斜面）、 沟槽（直角槽、V形槽、燕尾槽、T形槽）、直线型 成形面
刨削种类 粗刨
半精刨
精刨
尺寸公差等级 IT12～IT11 IT10～IT9
IT8～IT7
表面粗糙度Ra 25～12.5μm
6.3～3.2μm
硬质合金适用于高速切削，常用的牌号有K类
（刀柄涂以红色）的K01、K20、K30（YG3、YG6、
YG8）；P类（刀柄涂蓝色）的P30、P10、P01
（YT5、YT15、YT30）。另有M类，介于P类与K类
之间，此类刀柄涂以黄色来识别之 。
3、用途 (P279)
车刀用于在车床上加工外圆、内孔、端平面、
双刃镗刀：一般有两个对称的切削刃，切削时 径向力可以相互抵消，工件孔径尺寸和精度由 镗刀径向尺寸保证。
在精密镗床上常采用微调镗刀、双刃镗刀。 27
高速 高精度
ZMAC 镗刀
单 刃 镗 刀
多 刃 镗 刀
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双刃 浮动 镗刀
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五、拉床与拉刀
用拉刀加工各种内、外成形表面的机 床称为拉床。
拉削时，拉刀使被加工表面一次拉削 成形，因此拉床只有主运动，无进给运动， 进给量是由拉刀的齿升量来实现的。
刀具的结构
刀具是机械制造中用于切削材料，使之改变形状 尺寸，并成为符合图样要求的合格工件的工具。 (1)按加工方式和具体用途，可分为车刀、孔加工刀具、 铣刀、拉刀、螺纹刀具、齿轮刀具、自动线及数控机 床刀具和磨具等几大类型； (2)按所用材料性质，可分为高速钢刀具、硬质合金刀 具、陶瓷刀具、立方氮化硼(CBN)刀具和金刚石刀具等; (3)按结构形式，可分为整体刀具、镶片刀具、机夹刀 具和复合刀具等; (4)按是否标准化，可分为标准刀具和非标准刀具等。
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弯头刨刀
直头刨刀
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刨刀的种类很多，由于刨削加工的形式和 内容不同，采用的刨刀类型也不同。常用刨刀 有：平面刨刀、偏刀、切刀、弯头刀等， 如下图所示。 1.平面刨刀：用来刨平面。 2.偏刀：用来刨削垂直面台阶面和外斜面等。 3.切刀：用来刨削直角槽、沉割槽和切断作用。 4.弯头刀：用来刨削T形槽和侧面割槽。 5.角度刀：用来刨削角度形工作，燕尾槽和内 斜槽。 6.样板刀：用来刨削V形槽和特殊形状的表面。
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牛头刨床
龙门刨床
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牛头刨床
龙门刨床
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刨削加工的典型表面
(P281) 15
2、 刨刀 刨刀用于刨削加工的、具有一个切削部分的刀具。 刨刀根据用途可分为纵切、横切、切槽、切断和成形刨
刀等。刨刀的结构基本上与车刀类似，但刨刀工作时为断续 切削，受冲击载荷。因此，在同样的切削截面下,刀杆断面 尺寸较车刀大1.25～1.5倍，并采用较大的负刃倾角(10°～-20°)，以提高切削刃抗冲击载荷的性能。为了避免 刨刀刀杆在切削力作用下产生弯曲变形，从而使刀刃啃入工 件，通常使用弯头刨刀。重型机器制造中常采用焊接-机械 夹固式刨刀,即将刀片焊接在小刀头上，然后夹固在刀杆上， 以利于刀具的焊接、刃磨和装卸。在刨削大平面时，可采用 滚切刨刀，其切削部分为碗形刀头。圆形切削刃在切削力的 作用下连续旋转，因此刀具磨损均匀，寿命很高。
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杠杆式 应用杠杆原理对刀片 进行夹紧。当旋动螺 钉时，通过杠杆产生 的夹紧力将刀片定位 夹紧在刀槽侧面上； 旋出螺钉时刀片松开。 该结构特点是：定位 精度高，夹固牢靠， 受力合理，使用方便， 但工艺性较差，适合 于专业工具厂大批量的生产。
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可转位面铣刀
可转位面铣刀的刀片是通过夹紧元件夹固在刀体上的，各 刀齿的切削刃分布必须在同一圆周和同一端平面上。在使 用过程中需要更换新刀片时，不必再松动轴向支承块。为 了保证刀片安装质量，更换刀片后，再用对刀仪检查一次。
三、刀齿的加工 1、齿沟加工
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刀具的制造
二、刀具中心孔 与安装基准面的加工 1、刀具中心孔的加工
中心孔是各种柄式刀具加工时的定位基准，其质 量对刀具的制造有着直接的影响。中心孔一般用复合 中心钻直接钻出，当刀具材料硬度较高或中心孔直径 较大时，可先用中心钻头钻孔，然后再用复合钻或中 心锪钻加工出锥孔。最后还需对中心孔进行研磨。
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插齿
滚齿
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刀具的制造
一、刀具的焊接和刀片的夹固
在刀具制造中，为了节省刀具材料、降低制造成本， 刀具切削部分与柄部常常用不同的材料，通过焊接或夹固 的方法联成一体。
1、刀具的焊接
刀具焊接常用的方法有对焊和钎焊两种。大规格的麻花钻、 带柄铰刀、丝锥等刀具的切削部分采用高速钢，而柄部采 用碳素结构钢，对这两部分不同材料的连接，常常用对焊 的方法进行。钎焊主要用于各种硬质合金刀具，钎焊时应 采用高速钢制造刀体，焊料熔点应高于刀具切削温度。
常用的圆孔拉刀的结构由头部、颈部、过渡 锥、前导部、切削部、校准部和后导部组成，如 果拉刀太长，还可在后导部后面加一个尾部，以 便支承拉刀。
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拉刀 切削 部分 形状
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六、齿轮刀具的种类及用途
（一）齿轮刀具类型
齿轮刀具是用于切削齿轮齿形的刀具，此类
刀具结构复杂，种类繁多。按其工作原理，可分
为成形法刀具和展成法刀具两大类。
１．成形法齿轮刀具
成形法齿轮刀具的切削刃的轮廓与被加工齿
轮槽廓形相同或相似，通常适用于加工直齿圆柱
齿轮、斜齿齿条等。
常用的成形齿轮刀具有：盘形齿轮铣刀、指
状齿轮铣刀等。这类铣刀结构简单，制造容易，
可在普通铣床上使用。但是加工精度和效率较低，
主要用于单件、小批量生产和修配。
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２．展成法齿轮刀具 这类刀具是利用齿轮的啮合原理来加工齿轮
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一、车刀刀具结构及用途
1、组成 车刀一般由切削部分（刀头）和夹持
部分（刀体或刀杆）组成。切削部分由“三面、两 刃、一尖” （即前刀面、主后刀面、副后刀面和主 切削刃、副切削刃、刀尖）构成。
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2、材料 车刀常用材料为高速钢和硬质合金，
高速钢适用于转速1000rpm以下及螺纹之车削的
低速切削，常用牌号有W18Cr4V、W9Cr4V2等。
齿轮滚刀是加工直齿和螺旋圆柱齿轮常用的 一种刀具。它的加工范围很广，规模从0.1-40mm 的齿轮，均可使用滚刀加工。同一把齿轮滚刀可 以加工模数、压力角相同而齿数不同的齿轮。齿 轮滚刀是利用螺旋齿轮啮合原理来加工齿轮的。 在加工过程中，滚刀相当于一个螺旋角很大的斜 齿圆柱齿轮，与被加工齿轮作空间啮合，滚刀的 刀齿就将齿轮齿形逐渐包络出来。
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铣刀 的
类型
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铣键槽
铣键槽2
数控铣模板
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四、镗刀刀具结构及用途 镗床用于加工尺寸较大、精度要求
较高的孔、内成形表面或孔内环槽，特 别是分布在不同位置、轴线间距离精度 和相互位置精度要求很严格的孔系。
镗孔
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镗刀
镗刀是镗孔的专用刀具。镗刀种类很多， 一般分为单刃镗刀、双刃镗刀与多刃镗刀。 单刃镗刀：其结构简单，装夹方便，通用性好， 加工孔径范围大，大多有尺寸调节装置。生产 率低，多用于单件小批量生产。
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2、刀片的夹固
机夹式刀具的刀片是通过夹紧元件将其夹固在刀体上， 由于未经焊接，避免了热应力的作用，极大地提高刀具的 耐磨性和抗破损能力；又由于夹紧元件使用灵活，刀片拆 装方便，刀体可重复多次使用，降低生产成本，提高了生 产效率。尤其是可转位刀具在切削过程中刀片刃口磨钝后 可迅速转位换刃，不需重磨，优点更明显。
可转位车刀的刀片夹固其定位、夹紧的方式很多，
最常用的方式是杠杆式，也有杠销式、斜楔式、上压式、 偏心式、拉垫式、压孔式等。
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偏心式 它是利用螺钉上端部的 一个偏心销，将刀片夹 紧在刀杆上。该结构靠 偏心夹紧，靠螺钉自锁， 结构简单，操作方便， 但不能双边定位。由于 偏心量过小，容易使刀 片松动，故偏心式夹紧 机构一般适用于连续平 稳切削的场合。
快换转位；生产率高；断屑稳 面、镗孔，特别适用于自
定；可使用涂层刀片
动线、数控机床
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车端面
车外圆
数控车削加工
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二、刨刀（插刀）刀具结构及用途
1、 刨削加工 刨削是利用刨刀与工件在水平方向上
的相对直线往复运动的切削加工。刨削可 加工平面和沟槽，如果采用成形刨刀或加 上仿形装置，也可以加工成形面。刨削可 在牛头刨床或龙门刨床进行。前者刨刀作 往复运动，每次回程后工件作间歇的进给 运动，用于加工较小的工件。后者工件作 往复运动，每次回程后刨刀作间歇的进给 运动，用于加工较长较大的工件。
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刀具的制造
中心孔加工需达到： ①刀具两端中心孔必须满足同轴度的要求 ②中心孔的锥度必须符合标准 ③中心孔的锥面必须光洁，无拉伤和棱角
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2、刀具安装基准面的加工
刀具安装基准面有三类，即内外圆柱面，内外圆 锥面和平面。
①外圆柱、圆锥基准面的加工 如麻花钻、丝锥、铰 刀、立铣刀、键槽铣刀等柄式刀具，粗加工可在普通 车床上加工，精加工一般在外圆磨床或无心磨床进行。
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常见刨刀的形状及应用
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插床
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三、铣刀刀具结构及用途
铣刀是用于铣削加工的、具有一个或多个刀 齿的旋转刀具。工作时各刀齿依次间歇地切去工件 的余量。铣刀主要用于在铣床上加工平面、台阶、 沟槽、成形表面和切断工件等。 (P280)
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铣刀的种类很多，按用途可分为四大类：
1、铣削平面用铣刀 主要有圆柱铣刀（卧 式铣床上加工平面） 和面铣刀（端铣刀） （用于立式铣床、端面 铣床或龙门铣床上加工平面 ）
拉削是一种高生产率、高精度的加工 方法，拉削质量和拉削精度主要依靠拉刀 的结构和制造精度。
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拉床 的
主要 类型
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卧式拉床
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拉圆孔
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拉床加工件
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拉床加工件
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拉床加工件
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拉刀
拉刀可用来对某一尺寸和精度的孔或键槽进 行切削加工。拉刀的使用寿命长，但结构复杂， 制造成本高。主要在成批、大量生产中用它对各 种形状的通孔、通槽和外表面加工。
2、铣削沟槽用铣刀 主要有三面刃铣刀、 立铣刀、键槽铣刀、盘形铣刀、锯片铣刀等。 三面刃铣刀：用于加工各种沟槽和台阶面， 其两侧面和圆周上均有刀齿。 锯片铣刀：用于加工深槽和切断工件。
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铣削特形面用铣刀 主要有凸凹半圆铣刀、 齿轮铣刀、曲面成形铣刀等。
铣削特形沟槽用铣刀 主要有T形槽铣刀、 燕尾槽铣刀、半圆键槽铣刀、角度铣刀等。 角度铣刀：用于铣削成一定角度的沟槽，有 单角和双角铣刀两种 。
3.2～1.6μm （直线度可达0.04~0.08mm/m）
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刨削特点（与铣削相比较）： （1）加工质量一般同等级，精粗、精加工后均 可达到中等精度。但二者又略有区别，加工大 平面时，刨削因无明显接刀痕而优于铣削。 （2）生产率一般铣削高于刨削，但加工窄长平 面除外。 （3）加工范围铣削比刨削广泛的多。 （4）工时成本铣削高于刨削。 （5）应用（生产批量）铣削比刨削广泛。