机械制造工程学 金属切削刀具

§二-一 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.
一、孔加工刀具的种类及用途
一.麻花钻 主要用于孔的粗加工,IT一一级以下；表面粗糙
度Ra二五μm～六.三 μm .
三、拉削方式
二.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
三.综合式拉削
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.
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.
§ 二 - 五 齿轮加工刀具
一、齿轮刀具的类型
二.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,的类型
二.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
形式：整体式齿轮滚刀、镶齿式齿轮滚刀、硬质合金齿轮滚刀
一.滚刀基本蜗杆
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.
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.
二、齿轮滚刀
一、孔加工刀具的种类及用途
七.绞刀
一]绞刀的结构
一、孔加工刀具的种类及用途 七.绞刀
二]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.
三、铣削方式
一.圆周铣削 特点：
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.
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、齿轮刀具的类型
一.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.
六.锪钻 加工孔端面上的沉头孔.
七.绞刀 加工成形回转表面,属专用刀具.加工孔精度达IT
六～IT七级,表面粗糙度达Ra一.六～0.四.
一、孔加工刀具的种类及用途
七.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]手用一:五0锥度铰刀
§二-四 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
一.拉刀的结构
一、拉刀的结构及拉削原理
二.拉削原理
二、拉削的特点
一]生产率高,一次可完成粗、半精、精加工； 二]加工后的工件精度和表面粗糙度好； 三]拉刀的耐用度高； 四]可拉削特型面； 五]拉床结构简单； 六]可修正尺寸、形状误差, 但不能修正位置误差.
二、铣削的特点
一]断续切削 二]使用多刃刀具 三]容屑和排屑问题 四]切入过程
采用大螺旋角刀齿 校准刀齿高度 齿疏密适当 采用硬质合金刀具
三、铣削方式
一.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.
二]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
二.端面铣削
三]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.
五.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；
二、车刀的结构形式
一.整体式车刀
多采用高速钢材料
二.焊接式车刀
• 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.
三.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.
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、车刀的结构形式
四.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
四.机夹可转位式车刀
三、拉削方式
一.分层式拉削
二]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
二.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.
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,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.
第 二 章 金属切削刀具
§二-一 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.
§二-六 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.
一.磨 料
直接担负切削工作.
二.粒 度
•磨料颗粒的大小.以磨粒刚能通过的那一号筛网[一英寸长 度上多少目孔眼]来表示.如,六0粒度是指磨粒刚好可通过 每英寸长度上有六0目孔眼的筛网. •直径小于四0μm的磨粒称为微粉.微粉的粒度以其尺寸大 小来表示.如尺寸为二八μm的微粉,其粒度号为W二八. •粒度对加工表面粗糙度和磨削生产率影响较大.
三、拉削方式
一.分层式拉削
一] 成形式拉削
优点：可获得较低的表面粗糙度.
三、拉削方式
一.分层式拉削
一] 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、铣削方式
一.圆周铣削
三、铣削方式
二.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.
一]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
二.端面铣削
一、孔加工刀具的种类及用途
八.镗刀 加工直径较大的孔,精度可达IT六～IT七级,表
面粗糙度达Ra六.三～0.八,精镗可达Ra0.四. 单刃镗刀、多刃镗刀,微调镗刀、浮动镗刀
浮动镗刀: 一.刀片 二.刀块 三.调节螺钉 四.斜面垫板 五.紧固螺钉
§二-三 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IT九～IT八,表面粗糙度为Ra六.三～一. 六.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.
•粗磨用粗粒度[三0＃～四六＃] •精磨用细粒度[六0＃～一二0＃] •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.
三.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.
四.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.
一、孔加工刀具的种类及用途
二.中心钻 加工中心孔
三.扁钻 机构简单、刚性好、刃磨方便,加工较大直径的孔
[>三八mm]；
一、孔加工刀具的种类及用途
四.深孔钻 加工深孔[长径比>一0].
五.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
二、齿轮滚刀
三、插齿刀
一.插齿刀的基本工作原理
三、插齿刀
二.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的齿 形.