第六章 成形车刀
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第六章 成形车刀
动安装在刀夹孔内的蜗杆使扇形匠、齿盘以及圆体成形车刀一起转
动，达到精调。利用刀夹两侧调节螺钉调整成形车刀轴线。
第六章
2）圆形成形车刀
成形车刀
Px R Rx
h r1 sin f , C x C C1 , C rx2 h 2 , C1 r1 cos f
Px
2 R 2 Cx 2 RC x cos( f f )
第六章
成形车刀
三、成形车刀的附加切削刃
第六章
成形车刀
平体
车刀
成形车刀的前角和后角
成形车刀切削刃形状较复杂， 考虑测量和重磨方便，前角和后角 都不在正交平面内测量，规定在刀 具的假定工作平面(垂直于工件轴线
的断面)内测量，并以切削刃上最外
缘与工件中心等高点(图中的 1 点， 该点称为成形车刀的基点)处的假定 工作前角和假定工作后角作为标注 值。
径向成形车刀
切向进给和斜向进给形成车刀
第六章
成形车刀
2.按外形与结构不同分为 （1）平体成形车刀：除切削刃为成形刀刃外，结构和普通车刀相 同，用于加工简单的成形表面，如铲齿、车螺纹和车圆弧等。 （2）棱体成形车刀：外形是棱柱体，刀具刚性也好，重磨次数多， 使用寿命长。但只能用来加工外成形表面。 （3）圆体成形车刀：其外形是回转体，切削刃在圆周表面上分布， 与以上两种成形车刀相比，制造方便，允许重磨次数多。既可用来加 工外成形表面，又可用来加工内成形表面，使用比较普遍，但加工精 度与刚性低于棱体成形车刀。
第六章
成形车刀
（一）作图法：已知零件廓性、刀具的前角γ f和后角α f、圆体成 形车刀的廓形的最大半径R=D/2，找出切削刃在垂直于后面的平面上 投影廓形。
第六章_成形车刀
tan α ox = tan α fx sin α rx
是切削刃上任意点x 式中 κ rx 是切削刃上任意点x的主切削 刃平面与假定工作平面夹角。 愈小， 刃平面与假定工作平面夹角。当αfx愈小， 也愈小。 αox也愈小。如某段切削刃与工件轴线垂 =0° 0° 直，则Krx=0°， αox= 0°，使该处后面 紧贴加工后面无法切削 无法切削， 紧贴加工后面无法切削，所以利用公式 校验主后角α 保证最小主后角 最小主后角α 校验主后角αo，保证最小主后角αox≥ 2 主后角 °～ 3 °。
胸片显示局部或弥漫的浸润一氧化碳弥散功能较用药前基础检查下降成形车刀切削刃形状较复杂考虑测量和重磨方便前角和后角都不在正交平面内测量规定在刀具的假定工作平面垂直于工件轴线的断面内测量并以切削刃上最外缘与工件中心等高点图中的称为成形车刀的基点处的假定工作前角和假定工作后角作为标注值
第六章
成 形 车 刀
径向成形车刀
切向进给和斜向进给形成车刀
第六章
成形车刀
2.按外形与结构不同分为 2.按外形与结构不同分为 平体成形车刀：除切削刃为成形刀刃外， （1）平体成形车刀：除切削刃为成形刀刃外，结构和普通车刀相 用于加工简单的成形表面，如铲齿、车螺纹和车圆弧等。 同，用于加工简单的成形表面，如铲齿、车螺纹和车圆弧等。 棱体成形车刀：外形是棱柱体，刀具刚性也好，重磨次数多， （2）棱体成形车刀：外形是棱柱体，刀具刚性也好，重磨次数多， 使用寿命长。但只能用来加工外成形表面。 使用寿命长。但只能用来加工外成形表面。 圆体成形车刀：其外形是回转体，切削刃在圆周表面上分布， （3）圆体成形车刀：其外形是回转体，切削刃在圆周表面上分布， 与以上两种成形车刀相比，制造方便，允许重磨次数多。 与以上两种成形车刀相比，制造方便，允许重磨次数多。既可用来加 外成形表面 又可用来加工内成形表面 使用比较普遍， 内成形表面， 工外成形表面，又可用来加工内成形表面，使用比较普遍，但加工精 度与刚性低于棱体成形车刀。 度与刚性低于棱体成形车刀。
第六章 成形车刀wzhn
• 制造刀具时需先按名义前、后角 之和在磨出ε角。 • 前刀面是平面，后刀面是成形回 转表面。切削时，将刀刃上的基 准点1调整到与工件中心等高，并 将刀具的中心OC装高于工件中心 O1一个距离H，得进给后角, αf. • 求得H=R1·sin αf • γfX + αfX = ε+θX，可见： • γfX + αfX ≠αf +γf • hc=R1sin(αf +γf ) • 以Oc为心，以hc为半径画一圆， 称磨刀圆。车制刀具时，应同时 将它在刀具的端面上刻出，用钝 重磨时，需将前刀面磨在这个圆 的切平面内，以保持刀刃形状不 变。
2.圆形成形车刀
h r1 sin f C rx h 2 , C1 r1 cos f
2
C x C C1 rx h 2 r1 cos f rx (r1 cos f ) 2 r1 cos f
2 2
PX R 2 C X 2 RCX cos( f f )
一、按成形车刀刀体形状不同分类
图6-1 不同刀体形状的成形车刀 a)、d)平体形成形车刀 b)、e)棱形成形车刀 c)、f)圆形成形车刀
• 圆体成形车刀： 以圆柱孔作为夹 持定位基准，套 装在刀夹的螺杆 心轴上，并用螺 钉防止转动，通 过销子与端面齿 环联接。
二、按成形车刀进给方向不同分类
切向进给
二、成形车刀的样板 成形车刀的廓型主要用光学曲线磨床、数控线切割机床和 数控磨床加工得到。加工后廓型可通过光学仪器检测，而在 工作场所可用样板简便检验。因此，成形车刀设计后还需要 设计成形车刀样板，通常设计相互吻合的两块样板：一块 “工作样板”实在制造成形车刀时用于检验成形车刀廓型的； 一块“校对样板”是用于检验“工作样板”的磨损程度。
第六章-成形车刀
第六章 成形车刀
四、成形车刀其他部分设计简述
1.双曲线误差
加工圆锥表面时产生的双曲线误差 a) 用棱形车刀加工 b)用圆形车刀加工
第六章 成形车刀
2.成形车刀的装夹及结构尺寸 成形车刀的装夹正确与否，不仅影响刀具的切削性能，还影响加工
工件的形状精度。需在专用刀夹上。
成形车刀的夹装 a) 棱形成形车刀 b)圆形车刀
第六章 成形车刀
一、前角和后角的形成 （一）棱体成形车刀
将棱体成形车刀前面重磨成γf+αf的斜面。 安装时，将成形车刀的基准点与工件中心等高，并使后面与垂直方向 倾斜一个αf，这样便可得到要求的名义前、后角。
距工件中心越远， 前角越小、后角越大。
第六章 成形车刀
（二）圆体成形车刀 (1)将圆体成形车刀前面刃磨成比刀具中心o0低一个h距离。 (2)安装时，将切削刃最外一点与工件中心o等高，将o0高于工件
a) 改变轮廓 b) 磨出凹槽 c) 作出侧隙角 d) 斜装成形车刀 e) 螺旋面成形车刀
第六章 成形车刀
第三节 成形车刀的廓形设计
一、廓形设计概念 成形车刀的廓形设计，就要由零件的廓形来确定刀具的廓形。零件 的廓形，是指零件在轴向平面内的形状与尺寸，包括深度、宽度和圆弧 等。成形车刀的廓形是指切削刃在垂直于后面的平面上投影形成的形状。 在这个平面内成形车刀的廓形容易制造和测量。 因成形车刀的γf>0°、αf>0°，使棱体与圆体成形车刀廓形深度 P<工件廓形深度T ，因此，刀具的廓形不重合于零件的廓形而产生了畸 变。一般刀具的廓形宽度与零件廓形宽度相同。因此，成形车刀廓形设 计的主要内容是根据零件的廓形深度T和成形车刀的前角γf 、后角αf修 正计算成形车刀的廓形深度P和与它相关的尺寸。
第六章成形车刀
精品资料
成形(chénɡ xínɡ)车刀设 计的基本步骤 一、选用刀具材料（根据加工材料选择）
二、确定刀具几何角度（前角与后角） 三、确定刀具结构尺寸（主要是最大廓深，深
度确定以后可查阅相关手册） 四、确定工件组成点与组成点平均尺寸 五、计算刀具各点对应的廓形深度 六、个组成点廓形的深度公差 七、计算刀具斜线部分的倾角 八、求近似圆弧，作出刀具廓形图以及(yǐjí)样
尾尺寸；圆体车刀的结构尺寸有外径、孔径和宽度 等，只要已知工件的最大廓形深度(shēndù)尺寸， 可以根据有关手册查阅相关结构尺寸，但成形车刀 的宽度Lc需要计算
精品资料
➢ Lc=lc+a+b+c+d ➢ 其中lc为工件成形表面的宽度 ➢ a为避免切削刃太尖而附加(fùjiā)的切削刃宽度，取
2～5mm ➢ b为工件端面留出精加工余量而附加(fùjiā)的切削刃
精品资料
● 计算(jìsuàn)法设计
精品资料
三、成形(chénɡ xínɡ)车刀对称圆弧廓形 的近似计算
精品资料
四、成ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ车刀的附加(fùjiā)刀刃
精品资料
成形车刀(chē dāo)的装夹与结构尺 寸
➢ 成形车刀先装在专用刀夹上,再将刀夹固装在机床上 进行工作的.
➢ 成形车刀的结构尺寸 ➢ 棱形成形车刀的结构尺寸有高度、宽度、厚度和燕
廓形的最大半径R，用作图法找出切削刃在垂直于后刀面上 投影。
步骤：
1、在主视图上作出前刀面 和后刀面的投影线
2、作出切削刃各点 2’3’4’(5’)的后刀面投影线
3、在垂直后刀面的截面中，连接各点切削刀投影点与相等于 零件廓形宽度引出线交点1”，2”，3”，4”，5”，连接各交点所形成 的曲线即为成形车刀廓形。
成形(chénɡ xínɡ)车刀设 计的基本步骤 一、选用刀具材料（根据加工材料选择）
二、确定刀具几何角度（前角与后角） 三、确定刀具结构尺寸（主要是最大廓深，深
度确定以后可查阅相关手册） 四、确定工件组成点与组成点平均尺寸 五、计算刀具各点对应的廓形深度 六、个组成点廓形的深度公差 七、计算刀具斜线部分的倾角 八、求近似圆弧，作出刀具廓形图以及(yǐjí)样
尾尺寸；圆体车刀的结构尺寸有外径、孔径和宽度 等，只要已知工件的最大廓形深度(shēndù)尺寸， 可以根据有关手册查阅相关结构尺寸，但成形车刀 的宽度Lc需要计算
精品资料
➢ Lc=lc+a+b+c+d ➢ 其中lc为工件成形表面的宽度 ➢ a为避免切削刃太尖而附加(fùjiā)的切削刃宽度，取
2～5mm ➢ b为工件端面留出精加工余量而附加(fùjiā)的切削刃
精品资料
● 计算(jìsuàn)法设计
精品资料
三、成形(chénɡ xínɡ)车刀对称圆弧廓形 的近似计算
精品资料
四、成ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ车刀的附加(fùjiā)刀刃
精品资料
成形车刀(chē dāo)的装夹与结构尺 寸
➢ 成形车刀先装在专用刀夹上,再将刀夹固装在机床上 进行工作的.
➢ 成形车刀的结构尺寸 ➢ 棱形成形车刀的结构尺寸有高度、宽度、厚度和燕
廓形的最大半径R，用作图法找出切削刃在垂直于后刀面上 投影。
步骤：
1、在主视图上作出前刀面 和后刀面的投影线
2、作出切削刃各点 2’3’4’(5’)的后刀面投影线
3、在垂直后刀面的截面中，连接各点切削刀投影点与相等于 零件廓形宽度引出线交点1”，2”，3”，4”，5”，连接各交点所形成 的曲线即为成形车刀廓形。
第6章 成形车刀
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第六章 成形车刀
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第六章 成形车刀
第一节 成形车刀的特点和类型 1.2 成形车刀的类型 按进给方向的不同分为 (1)径向进给成形车刀 切削时其切削刃沿工 (1)径向进给成形车刀
件半径方向切入，切削行程短，生产率高， 件半径方向切入，切削行程短，生产率高，应用最广 泛。但当切削刃宽度较大时，径向力就会增大，容易 但当切削刃宽度较大时，径向力就会增大， 引起振动，加工表面粗糙度增大， 引起振动，加工表面粗糙度增大，不适用于加工细长 和刚性差的工件。 和刚性差的工件。
金属切削原理与刀具
主讲教师 叶仲新
机械工程系 机械制造教研室
1
第六章 成形车刀
本章主要介绍成形车刀前角、后角的形成、 本章主要介绍成形车刀前角、后角的形成、切 削刃上各点前角及后角的表示及变化规律。 削刃上各点前角及后角的表示及变化规律。重点介 绍了根据被加工零件表面的形状、尺寸、 绍了根据被加工零件表面的形状、尺寸、刀具的前 角和后角， 角和后角，采用作图法或计算法来确定成形车刀刀 刃的形状(截形) 刃的形状(截形)。 成形车刀主要适用于尺寸较小、 成形车刀主要适用于尺寸较小、加工表面形状 较复杂、且生产批量较多的圆柱形零件的加工。 较复杂、且生产批量较多的圆柱形零件的加工。
(3)刀具寿命长 可重磨多次。 (3)刀具寿命长 可重磨多次。
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第六章 成形车刀
第一节 成形车刀的特点和类型 1.2 成形车刀的类型 按外形与结构分为 (1)平体成形车刀 (1)平体成形车刀
铲齿、车螺纹和车圆弧等。 铲齿、车螺纹和车圆弧等。 除切削刃外其它结构和
普通车刀完全相同。常用于加工简单成形表面， 普通车刀完全相同。常用于加工简单成形表面，如
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第六章 成形车刀
第六章 成形车刀
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第一节 成形车刀的特点和类型 1.2 成形车刀的类型 按进给方向的不同分为 (1)径向进给成形车刀 切削时其切削刃沿工 (1)径向进给成形车刀
件半径方向切入，切削行程短，生产率高， 件半径方向切入，切削行程短，生产率高，应用最广 泛。但当切削刃宽度较大时，径向力就会增大，容易 但当切削刃宽度较大时，径向力就会增大， 引起振动，加工表面粗糙度增大， 引起振动，加工表面粗糙度增大，不适用于加工细长 和刚性差的工件。 和刚性差的工件。
金属切削原理与刀具
主讲教师 叶仲新
机械工程系 机械制造教研室
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第六章 成形车刀
本章主要介绍成形车刀前角、后角的形成、 本章主要介绍成形车刀前角、后角的形成、切 削刃上各点前角及后角的表示及变化规律。 削刃上各点前角及后角的表示及变化规律。重点介 绍了根据被加工零件表面的形状、尺寸、 绍了根据被加工零件表面的形状、尺寸、刀具的前 角和后角， 角和后角，采用作图法或计算法来确定成形车刀刀 刃的形状(截形) 刃的形状(截形)。 成形车刀主要适用于尺寸较小、 成形车刀主要适用于尺寸较小、加工表面形状 较复杂、且生产批量较多的圆柱形零件的加工。 较复杂、且生产批量较多的圆柱形零件的加工。
(3)刀具寿命长 可重磨多次。 (3)刀具寿命长 可重磨多次。
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第一节 成形车刀的特点和类型 1.2 成形车刀的类型 按外形与结构分为 (1)平体成形车刀 (1)平体成形车刀
铲齿、车螺纹和车圆弧等。 铲齿、车螺纹和车圆弧等。 除切削刃外其它结构和
普通车刀完全相同。常用于加工简单成形表面， 普通车刀完全相同。常用于加工简单成形表面，如
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第六章 成形车刀
第六章 成形车刀
目前成形车刀设计常用计算法计算，作图法校验。
作图法设计截形
作图法截形设计的主要内容：已 知零件廓形、刀具前角和后角、圆形 刀外径D。利用投影作图原理求出垂直 后刀面剖面内的刀具截形。
作图法设计成形车刀廓形 ａ）棱形成形车刀 ｂ）圆形成形车刀
计算法设计截形
计算法设计成形车刀廓形 ａ）棱形成形车刀 ｂ）圆形成形车刀
平体成形车刀
2、棱体成形车刀 棱体成形车刀：外形是棱柱体。可重磨次数比平体 成形车刀多，刚性也好，但只能用来加工外成形表面；
棱体成形车刀
3、圆体成形车刀： 圆体成形车刀：外形是回转体，切削刃在圆周表 面上分布，与以上两种成形车刀相比，制造方便， 允许重磨次数多。既可用来加工外成形表面，又可 用来加工内成形表面，使用比较普遍，但加工精度 与刚性低于棱体成形车刀。
第六章 成形车刀
成形车刀是用在各种车床上加工 内、外回转体成形表面的专用刀具， 其刃形是根据零件的廓形设计的。
一、成形车刀的种类与用途
成形车刀对零件加工可一次形成成形表面。
用成形车向进给。
平体
棱体
圆体
1 、 平体成形车刀 平体成形车刀：除切削刃有一定的形状要求外， 结构上和普通车刀相近。因其允许的重磨次数不多。 一般仅用于加工螺纹或铲制成形铣刀、滚刀的齿背；
成形车刀有了前角和后角后，其截 形不同于零件的廓形会产生畸变。
成形车刀前角γf =0°、后角αf >0° 或 前角 γf >0°、后角αf >0°时，其截形不同于 零件的廓形会产生畸变。
γｆ＞0°、αｆ＞0°时刀具廓形与工件廓形的关系 ａ）棱体刀 ｂ）圆体刀
尤其前角 γf >0°、后角αf >0°时， T与t相差更大。
第六章 成形车刀
3）将 Krx =O°的刃段磨出侧隙角κrx′=2°～3°,可使摩 擦大为减少。同样不改变工件的廓形，普遍采用。 4）采用斜向进给成形车刀，以形成Krx＞ 7°，使αox≥ 2°～ 3°。 5）采用螺旋体成形车刀，将圆体成形车刀各段切削刃的后 面制成螺旋面，使Krx= 0°处的后面与加工表面形成一定间隙， 使αox≥ 2°～ 3°。 结构复杂，制造麻烦，较少采用。
Байду номын сангаас 第一节
成形车刀的特点、种类及用途
一、成形车刀的特点：
成形车刀是一种在卧式车床、自动车床上加工回转体成形
表面的专用刀具，其刃形是根据零件的廓形设计的。它具有如 下特点：
(1)生产率高。成形车刀一次切出成形表面，有很高的生产率。 故在零件的成批大量生产中，得到广泛的使用。前刀面为平面，后 刀面为成形曲面，故一般只磨前刀面。 (2)加工质量稳定。使用成形车刀进行切削加工，由于零件的成 形表面主要取决于刀具切削刃的形状和制造精度，所以它可以保证 被加工工件表面形状和尺寸精度的一致性和互换性。一般加工后零 件的精度等级可达IT10～IT8，表面粗糙度值可达Ra6.3～3.2μm。 (3)刀具寿命长。重磨次数多，总的使用寿命长。 (4)刀具制造较为复杂，成本高。切削刃工作长度过长时，易产 生振动。 故单件、小批生产不宜使用成形车刀。
利用刀夹两侧调节螺钉调整成形车刀轴线。
3.成形车刀廓形尺寸公差
成形车刀廓形尺寸公差一般为对应零件廓形尺寸公差
的1/2～1/3。但不小于+0.01mm 和-0.01mm.
4.成形车刀样板
成形车刀廓形一般用样板来控制和检验。
制造成形车刀时，用样板来 检验刀具廓形的精确度。成 形车刀的廓形尺寸一般不注 在刀具图上，而是详细地注 在样板图上。 成形车刀的样板是成对制造 的。一块为工作样板，用来 检验成形车刀的廓形，另一 块为检验样板，用来检验工 作样板的精度。 样板用低碳钢15或20号钢 制造，表面渗碳淬火后硬度 应达HRC56－62。
成形车刀
成形车刀按加工时的进刀方向，可分为径向、轴向和切向三类， 其中以径向成形车刀使用最为广泛。 径向成形车刀按其结构和形状又可分为三大类： ⒈平体成形车刀 这种成形车刀除刀刃须根据工件廓形刃磨外， 其余结构和装夹方法基本上与普通车刀相同。它的结构简单，使用 方便，但重磨次数少，使用寿命短。这种成形车刀主要用于加工宽 度不大，成形表面简单的工件，如螺纹车刀及铲齿车刀。 ⒉棱形成形车刀 刀体呈棱形，强度高，重磨次数多，常用于加工 各种外成形表面。 ⒊圆形成形车刀 刀体呈圆形旋转体，用钝后重磨前刀面，重磨 次数多，寿命长，用于加工各种内外成形表面。这种成形车刀的制 造比较方便，故在生产中应用较多。
成形车刀 成形车刀是一种专用刀具，它的轮廓形状需要根据加工零件的廓形设计 。成形车刀主要用在各类普通车床、自动车床上加工回转体零件的内外成 形表面。 成形车刀与普通车刀相比有下列特点： (1)加工精度稳定 工件成形表面的形状和尺寸由刀具廓形的设计精度和 制造精度来保证，而且加工时工件的成形表面由刀具一次成形，所以加工 质量稳定。加工精度可达到IT9～10，表面粗糙度Ra6.3～3.2。 (2)生产效率高 成形车刀是一种由多段刀刃组合成的刀具，同时参加工 作的刀刃总长度较长，经过一个切削行程就可以切出工件的成形表面，因 此生产率较高。 (3)刀具使用寿命长 因为允许的重磨次数多，故使用寿命比普通车刀长 得多。 (4)刃磨简单 成形车刀只需重磨前刀面，且前刀面是平面，所以刃磨简 单。 (5)成形车刀的制造比较麻烦，成本较高，故一般只用于成批或大量生产 中。例如汽车、拖拉机、纺织机械、轴承制造业等。 由于成形车刀的刀刃形状复杂，如用硬质合金作为刀具材料，制造比较 困难。故大部分成形车前角和后角的变化 成形车刀在工作时，切削刃上只有最外缘一点(即基准点)与工件的 中心等高，而其它各点都低于工件的中心。由于切削刃各点的基面 与切削平面的位置不相同，因而前角和后角也就不相等，离基点愈 远的点，其前角愈小，后角愈大，如图所示。
第六章-成形车刀上课讲义
P x C x co f s f) [ (r x 2 ( r 1 si f) 2 n r 1 cf o ] cs o f f s )(
（二）计算法： 1）棱体成形车刀
第六章 成形车刀
Px RRx
h r 1 sif,n C x C C 1 ,C r x 2 h 2 ,C 1 r 1 co f s
第六章 成形车刀
（一）作图法：已知零件廓性、刀具的前角γf和后角αf、圆体成 形车刀的廓形的最大半径R=D/2，找出切削刃在垂直于后面的平面上 投影廓形。
第六章 成形车刀
hr1sifn ;C rx 2h 2;C 1r1cof s
C x C C 1 r x 2 h 2 r 1 co fr s x 2 ( r 1 si f) 2 n r 1 co f s
车刀相同。
tao nx tafnx sin rx
式中
是切削刃上任意点x的主切削
rx
刃平面与假定工作平面夹角。当αfx愈小，
αox也愈小。如某段切削刃与工件轴线垂
直，则Krx=0°， αox= 0°，使该处后面
紧贴加工后面无法切削，所以利用公式
校验主后角αo，保证最小主后角αox≥ 2 °～ 3°。
第六章 成形车刀
第六章 成形车刀
四、成形车刀其他部分设计简述
1.双曲线误差
加工圆锥表面时产生的双曲线误差 a) 用棱形车刀加工 b)用圆形车刀加工
第六章 成形车刀
2.成形车刀的装夹及结构尺寸 成形车刀的装夹正确与否，不仅影响刀具的切削性能，还影响加工
工件的形状精度。需在专用刀夹上。
成形车刀的夹装 a) 棱形成形车刀 b)圆形车刀
P xR 2C x 22RxC cofs (f)
2）圆形成形车刀
（二）计算法： 1）棱体成形车刀
第六章 成形车刀
Px RRx
h r 1 sif,n C x C C 1 ,C r x 2 h 2 ,C 1 r 1 co f s
第六章 成形车刀
（一）作图法：已知零件廓性、刀具的前角γf和后角αf、圆体成 形车刀的廓形的最大半径R=D/2，找出切削刃在垂直于后面的平面上 投影廓形。
第六章 成形车刀
hr1sifn ;C rx 2h 2;C 1r1cof s
C x C C 1 r x 2 h 2 r 1 co fr s x 2 ( r 1 si f) 2 n r 1 co f s
车刀相同。
tao nx tafnx sin rx
式中
是切削刃上任意点x的主切削
rx
刃平面与假定工作平面夹角。当αfx愈小，
αox也愈小。如某段切削刃与工件轴线垂
直，则Krx=0°， αox= 0°，使该处后面
紧贴加工后面无法切削，所以利用公式
校验主后角αo，保证最小主后角αox≥ 2 °～ 3°。
第六章 成形车刀
第六章 成形车刀
四、成形车刀其他部分设计简述
1.双曲线误差
加工圆锥表面时产生的双曲线误差 a) 用棱形车刀加工 b)用圆形车刀加工
第六章 成形车刀
2.成形车刀的装夹及结构尺寸 成形车刀的装夹正确与否，不仅影响刀具的切削性能，还影响加工
工件的形状精度。需在专用刀夹上。
成形车刀的夹装 a) 棱形成形车刀 b)圆形车刀
P xR 2C x 22RxC cofs (f)
2）圆形成形车刀
第六章_成型车刀
成形车刀设计的基本步骤
• 一、选用刀具材料（根据加工材料选择） • 二、确定刀具几何角度（前角与后角） • 三、确定刀具结构尺寸（主要是最大廓深，深 度确定以后可查阅相关手册） • 四、确定工件组成点与组成点平均尺寸 • 五、计算刀具各点对应的廓形深度 • 六、个组成点廓形的深度公差 • 七、计算刀具斜线部分的倾角 • 八、求近似圆弧，作出刀具廓形图以及样板图。
二、 在正交平面中切削刃后角的检验
检验：用上述方 法在假定工作平 面内确定了后角 α fx后，来检验切 削刃上任一点处 正交平面中后角 α ox的许可值。
tanox tan f x sin rx
如果该值过下小（如等于零度时），则应：
改善措施：
改 变 零 件 廓 形
刃 上 磨 出 凹 槽
第六章
成 型 车 刀
成形车刀是用在各种车床上加工内、外回转体成形表面 的专用刀具，其刃形是根据零件的廓形设计的。它具有如下 特点： 1、生产率高 利用成形车刀进行加工，一次进给便可完 成零件各表面的加工，因此具有很高的生产率。故在零件的 成批大量生产中，得到广泛的使用。 2、加工质量稳定 使用成形车刀进行切削加工，由于零 件的成形表面主要取决于刀具切削刃的形状和制造精度，所 以它可以保证被加工工件表面形状和尺寸精度的一致性和互 换性。一般加工后零件的精度等级可选IT7～ IT8。表面粗 糙度值可达2.5～10Ra。 3、刀具使用寿命长 成形车刀用钝后，一般重磨前面， 可重磨次数多，尤其圆体成形车刀。 4、刀具制造比较困难，成本高，故单件、小批生产不宜 使用成形车刀。
成形车刀的装夹与结构尺寸
• 成形车刀先装在专用刀夹上,再将刀夹固装在机 床上进行工作的. • 成形车刀的结构尺寸 棱形成形车刀的结构尺寸有高度、宽度、厚度和 燕尾尺寸；圆体车刀的结构尺寸有外径、孔径 和宽度等，只要已知工件的最大廓形深度尺寸， 可以根据有关手册查阅相关结构尺寸，但成形 车刀的宽度Lc需要计算
成 形 车 刀
（3）再从1′点作与水平线的夹角为αf的斜向右上方的直线，在其上截取 圆体成形车刀外圆半径的长度得点O2，O2即为圆体成形车刀的轴心。
（4）以O2为圆心，分别以R3（R4）、R2、R1为半径作同心圆，与过O2的水平 线分别相交于3″(4″)、 2″、1″点。P2、P3（P4）为圆体成形车刀各组成点 的廓形深度。
圆体成形车刀的廓形设计 1、2、3、4—工件廓形； 1’、2’、3’、4’—切削刃投影； 1’’、2’’、3’’、4’’—刀具廓形
体成形车刀廓形设计的作图步骤如下：
（1）以适当的放大比例画出工件的主视图和俯视图。选1、2、3、4点作为 工件廓形的组成点，其中基准点1必须选在工件直径最小处。
（2）在主视图上，从1′点作与水平线的夹角为γf的直线，作为刀具前刀 面的投影线，分别与工件各组成点所在圆相交于2′、3′(4′)点，这 些点即为刀具前刀面廓形的组成点。
（4）延长各后刀面投影线，在1′点后刀面投影线延长线上取1″点并作 该线的垂线，以该垂线作为起始线，分别在过2′、3′(4′)点的后刀 面投影线的延长线上截取l2=l3和l4得交点2″、3″、4″，用直线(或平 滑曲线)连接这些点，即得棱体成形车刀的廓形。
2）圆体成形车刀的作图法 圆体成形车刀的廓形设计如图所示。其作图步骤如下：
切向成形车刀
1.2 成形车刀的前角和后角
成形车刀切削刃形状较复杂，为了便于 设计、制造和重磨，一 般规定成形车刀的前角和后角均在假定工作平面内表示，并以加工工 件上半径最小处的切削刃上点（称为基准点）的基面与前面的夹
角 f ，切削平面与后面的夹角 f 。 f 和 f 分别被定义为成形
车刀的前角和后角。 成形车刀的前角可根据工件材料选择，后角可按下列数据选取：
成形车刀
（4）以O2为圆心，分别以R3（R4）、R2、R1为半径作同心圆，与过O2的水平 线分别相交于3″(4″)、 2″、1″点。P2、P3（P4）为圆体成形车刀各组成点 的廓形深度。
圆体成形车刀的廓形设计 1、2、3、4—工件廓形； 1’、2’、3’、4’—切削刃投影； 1’’、2’’、3’’、4’’—刀具廓形
体成形车刀廓形设计的作图步骤如下：
（1）以适当的放大比例画出工件的主视图和俯视图。选1、2、3、4点作为 工件廓形的组成点，其中基准点1必须选在工件直径最小处。
（2）在主视图上，从1′点作与水平线的夹角为γf的直线，作为刀具前刀 面的投影线，分别与工件各组成点所在圆相交于2′、3′(4′)点，这 些点即为刀具前刀面廓形的组成点。
（4）延长各后刀面投影线，在1′点后刀面投影线延长线上取1″点并作 该线的垂线，以该垂线作为起始线，分别在过2′、3′(4′)点的后刀 面投影线的延长线上截取l2=l3和l4得交点2″、3″、4″，用直线(或平 滑曲线)连接这些点，即得棱体成形车刀的廓形。
2）圆体成形车刀的作图法 圆体成形车刀的廓形设计如图所示。其作图步骤如下：
切向成形车刀
1.2 成形车刀的前角和后角
成形车刀切削刃形状较复杂，为了便于 设计、制造和重磨，一 般规定成形车刀的前角和后角均在假定工作平面内表示，并以加工工 件上半径最小处的切削刃上点（称为基准点）的基面与前面的夹
角 f ，切削平面与后面的夹角 f 。 f 和 f 分别被定义为成形
车刀的前角和后角。 成形车刀的前角可根据工件材料选择，后角可按下列数据选取：
成形车刀
19讲§6–1成型车刀几何角度的特点
对于圆体成形车刀，如图所示，制造时使车刀中心到前刀面 的垂直距离为：h0=R1sin（γf+ αf），安装时，使刀尖位于 工件中心高度位置，刀具中心比工件中心高H= R1sinγf
成形车刀的前、后角规定在工件的端截面内测量，并以
刀刃上最外点为其标准值。在工件端截面中的前角为γf ，
后角为αf ，如图所示。
成形车刀是一种专用刀具，它多用于车床、 六角车床、自动和半自动车床上加工内外回转 体成形表面。
2
一、按成形车刀刀体形状不同分类：
平体成形车刀、棱体成形车刀、圆体成形车刀
不同刀体形状的成形车刀
3
a)、d)平体成形车刀 b)、e)棱体成形车刀 c)、f)圆体成形车刀
1.平体成形车刀：除刀刃具有复杂的形状外，外形和普通车刀相 似，只能用于加工外成形表面，且重磨次数少。它的装夹方法和 普通车刀一样。
7
由于有了前角，切削刃上不位于工件中心高度上的其他 各点，都低于切削刃最外点， 例如图中2点低于1点。由图可知，离切削刃最外点愈远， 其前角愈小，后角愈大。且圆体比棱体成形车刀变化要 大。 成形车刀的前角可根据工件材料选择(参考有关手册)； 后角可按下列数值选取：
平体成形车刀 25°～30° 棱体成形车刀 12°～17° 圆体成形车刀 10°～15°
为防止因切削力使刀具转动刀具一端制有端面齿和刀夹上的端面齿相啮合由图可见当工件顺时针旋转时主运动刀具的中心应高于工件中心以便形成后角以上成形车刀工作时工件旋转是主运动刀具做径向进给运动
本讲主要内容
成形车刀
1
第一节 成形车刀的种类与用途
刀刃形状决定于工件形状的车刀，称为成 形车刀。但它的廓形尺寸与工件的并不完全一 致，需要进行设计计算。成形车刀制成后，其 后刀面为成形表面，每次重磨时只磨前刀面。
成形车刀的前、后角规定在工件的端截面内测量，并以
刀刃上最外点为其标准值。在工件端截面中的前角为γf ，
后角为αf ，如图所示。
成形车刀是一种专用刀具，它多用于车床、 六角车床、自动和半自动车床上加工内外回转 体成形表面。
2
一、按成形车刀刀体形状不同分类：
平体成形车刀、棱体成形车刀、圆体成形车刀
不同刀体形状的成形车刀
3
a)、d)平体成形车刀 b)、e)棱体成形车刀 c)、f)圆体成形车刀
1.平体成形车刀：除刀刃具有复杂的形状外，外形和普通车刀相 似，只能用于加工外成形表面，且重磨次数少。它的装夹方法和 普通车刀一样。
7
由于有了前角，切削刃上不位于工件中心高度上的其他 各点，都低于切削刃最外点， 例如图中2点低于1点。由图可知，离切削刃最外点愈远， 其前角愈小，后角愈大。且圆体比棱体成形车刀变化要 大。 成形车刀的前角可根据工件材料选择(参考有关手册)； 后角可按下列数值选取：
平体成形车刀 25°～30° 棱体成形车刀 12°～17° 圆体成形车刀 10°～15°
为防止因切削力使刀具转动刀具一端制有端面齿和刀夹上的端面齿相啮合由图可见当工件顺时针旋转时主运动刀具的中心应高于工件中心以便形成后角以上成形车刀工作时工件旋转是主运动刀具做径向进给运动
本讲主要内容
成形车刀
1
第一节 成形车刀的种类与用途
刀刃形状决定于工件形状的车刀，称为成 形车刀。但它的廓形尺寸与工件的并不完全一 致，需要进行设计计算。成形车刀制成后，其 后刀面为成形表面，每次重磨时只磨前刀面。
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改 变 零 件 廓 形
刃 上 磨 出 凹
• 3）将 Krx =O°的刃段磨出副偏角Krx′=2°～3°,可使摩 擦大为减少。同样不改变工件的廓形，普遍采用。 • 4）采用斜向进给成形车刀，以形成Krx＞ 7°，使 α ox≥ 2°～ 3°。 • 5）采用螺旋体成形车刀，将圆体成形车刀各段切削刃 的后面制成螺旋面，使Krx= 0°处的后面与加工表面形 成一定间隙，使α ox≥ 2°～ 3°。结构复杂，制造麻烦 ，较少采用。
• (3) 圆体成形车刀。它好似由长长的棱体车刀包在 一个圆柱面上而形成。刀体是一个磨出了排屑缺口 和前刀面，并且带安装孔的回转体。它允许重磨的 次数最多，制造也比棱体成形车刀容易，且可加工 零件上的内、外成形表面；但加工误差较大，加工 精度不如前两种成形车刀高。
●
按进给方向
车削时，切削刃沿工件表面的 切线方向切入工件。由于切削 刃相对于工件有较大的倾斜角， 所以切削刃是依次先后切入和 切出，始终只有一小段切削刃 在工作，从而减小了切削力； 但切削行程长，生产率低。适 于加工细长、刚性较差且廓形 深度差别小的外成形表面。
•2. 正交平面后角及其过小时的改善措施
• 成形车刀后面与工件过渡表面间 的摩擦程度取决于切削刃各点的 后角大小，因此要对切削刃上关 键点的后角进行验算。 • 为了简化，现以γ f= 0°、λ s=0° 的成形车刀为例来进行讨论。如 图6-4所示，切削刃上任一点在假 定工作平面内的后角为与该点主 剖面后角为间的关系为：
成形车刀设计的基本步骤
一、选用刀具材料（根据加工材料选择） 二、确定刀具几何角度（前角与后角） 三、确定刀具结构尺寸（主要是最大廓深，深度确定 以后可查阅相关手册） 四、确定工件组成点与组成点平均尺寸 五、计算刀具各点对应的廓形深度 六、个组成点廓形的深度公差 七、计算刀具斜线部分的倾角 八、求近似圆弧，作出刀具廓形图以及样板图。
• 成形车刀的前角γ f和后角α f数值不仅影响刀具的 切削性能，还影响加工零件的廓形精度，所以在 制造、重磨合安装时，不允许任意变动。圆体成 形车刀重磨前面时，必须保持h不变。 • 圆体成形车刀：α f =10°～12°； • 棱体成形车刀:α f =12°～ 15°.
二、 在正交平面中切削刃后角的检验 由图6-3还可看出，成形车刀切削刃上，只有基 点1位于工件中心等高位置上，其他各点都低于工件 中心。由于切削刃上各点的切削平面和基面位置不 同，因而前角和后角也都不同，离基点越远的点， 前角越小，后角越大。即γ f2＜γ f1，α f2＞α f1 ； 而且圆体成形车刀的这种变化更为显著。
计算近似圆弧半径R 7
• Tanθ ＝P 7／2 ” 7 ” ＝4.453／3 ＝0.4453 θ ＝24° • R 7＝2 ” 7 ”／ Sin 2θ ＝10／Sin48°＝13.459 • 圆心的位置对称圆弧中心线
校验 • 校验4 ” 5 ” 切削刃上后角α o 4 ” 5 ” 因 κ r 4 ” 5 ” ＝0 , 故α o 4 ” 5 ” ＝0 改善措施，磨出κ r 4 ” 5 ” ＝8°
计算刀具廓形深度
• h ＝r 1、2 Sinγ f ＝7.769×Sin15°＝2.011 • h2＝4.044 • r 1、2 Cosγ f ＝7.769×Cos15°＝7.504 Cos（γ f ＋α f）＝Cos（15°＋12°）＝0.891 • P x ＝[ ( rx2－（r1、2 Sinγ f ）2 － r1、2 Cosγ f）0.5 ] Cos（γ f ＋α f） • P 3、4 ＝[( 8.9632－4.044）0.5 － 7.504] 0.891 ＝ 1.096 • P 5、6 ＝[( 9.9752－4.044）0.5 － 7.504] 0.891 ＝ 2.019 • P 7 ＝[( 12.6632－4.044）0.5 － 7.504] 0.891 ＝ 4.453
成形车刀的样板和技术条件
• 成形车刀设计后还需要设计成形车刀的样板，一 般样板设计是成对出现，一块是工作样板，用来 检验成形车刀廓形，另一块是校对样板，是用于 检验工作样板磨损程度。 • 技术条件 通常用高速钢制成，整体式，热处理硬度为63 ～66HRC，尺寸公差一般是廓形深度取工件公差的 1/2 ～1/3，宽度取1/5 ～1/8。位置公差为不超 过0.02/100。表面粗糙度：前刀面：Ra0.16-0.63 ，侧面取Ra0.63-1.25，其余为Ra1.25-2.5。
改善措施：
改 变 零 件 廓 形
刃 上 磨 出 凹 槽
作 出 侧 隙 角
斜 装 成 形 车 刀
制 成 螺 旋 后 刀 面
第三节
廓形设计
一、廓形设计概念 成形车刀的廓形设计，就要由零件的廓形来确定刀具 的廓形。零件的廓形，是指零件在轴向平面内的形状与尺 寸，包括深度、宽度和圆弧等。成形车刀的廓形是指切削 刃在垂直于后面的平面上投影形成的形状。在这个平面内 成形车刀的廓形容易制造和测量。 因成形车刀的γf>0°、αf>0°，使棱体与圆体成形车 刀廓形深度P<工件廓形深度T ，因此，刀具的廓形不重合 于零件的廓形而产生了畸变。一般刀具的廓形宽度与零件 廓形宽度相同。因此，成形车刀廓形设计的主要内容是根 据零件的廓形深度T和成形车刀的前角γf 、后角αf修正计 算成形车刀的廓形深度P和与它相关的尺寸。
(a) 棱体成形车刀 (b) 圆体成形车刀 图6-3 成形车刀前角和后角的形成
• 棱体成形车刀的后刀面是成形 棱形柱面，前刀面是平面。后 刀面与燕尾面A-A平行。在制 造棱体成形车刀时，将前刀面 与后刀面的夹角磨成90°-（ γ f+α f）角。 • 在工作时将刀体的燕尾基准平 面与过基点1的工件圆周切线 倾斜安装，即可获得所需的前 角和后角。如图6-3(a)所示。
tanαox = tanα f x sin κrx
• 如果α ox= 0°，使该处后面紧贴加工后面而无法切削， 则需采取措施： • 1）在不影响零件的使用性能前提下，改变零件的廓形 ，使Krx＞ 0°，保证α ox≥ 2°～ 3° 。 • 2）在Krx= 0°的切削刃段的后面磨出凹槽，只保留 0.3mm ～0.5mm的一段狭窄棱面，减小摩擦面积。
●
计算法设计
计算法设计成形车刀廓形 ａ）棱形成形车刀 ｂ）圆形成形车刀
三、成形车刀对称圆弧廓形的近结构尺寸
• 成形车刀先装在专用刀夹上,再将刀夹固装在机 床上进行工作的. • 成形车刀的结构尺寸 棱形成形车刀的结构尺寸有高度、宽度、 厚度和燕尾尺寸；圆体车刀的结构尺寸有外径 、孔径和宽度等，只要已知工件的最大廓形深 度尺寸，可以根据有关手册查阅相关结构尺寸 ，但成形车刀的宽度Lc需要计算。
• Lc=lc+a+b+c+d • 其中lc为工件成形表面的宽度 • a为避免切削刃太尖而附加的切削刃宽度，取2 ～5mm • b为工件端面留出精加工余量而附加的切削刃 宽度，取1～3mm，如果端面有倒角，取1 ～ 1.5。 • c为切断预加工而附加的切削刃，一般取3 ～ 8mm。 • D为保证切削刃超出毛坯外圆而附加的切削刃 ，取0.5 ～ 2mm。
作图法设计截形
• 作图法截形设计的主要内容：已知零件廓形、刀 具前角和后角、圆形刀外径D。利用投影作图原理 求出垂直后刀面剖面内的刀具截形。
●
作图法设计
已知：零件的廓形、刀具的前角γ f和后角α f、圆 角车刀廓形的最大半径R，用作图法找出切削刃在垂直 于后刀面上投影。 步骤： 1、在主视图上作出 前刀面和后刀面的投影线 2、作出切削刃各点 2’3’4’(5’)的后刀面 投影线 3、在垂直后刀面的截面中，连接各点切削刀投影 点与相等于零件廓形宽度引出线交点1”，2”，3”， 4”，5”，连接各交点所形成的曲线即为成形车刀廓形。
•
但成形车刀的刀具廓形大多比较复杂，设计、 制造比较麻烦，成本较高；由于同时作用切削刃长 以及其他结构因素，切削性能较差，容易产生振动
，影响加工质量；使用时对安装精度的要求高，安
装调整比较麻烦。多用于成形回转表面的成批、大
量生产中。目前在汽车、拖拉机、纺织机械和轴承
制造等行业里应用较多。
第一节 成形车刀的种类与用途
棱形成形车刀设计举例
• • • 已知条件：加工零件如右图。 材料：Y15 易切钢，σ b＝0.49Gpa 选取前角 γ f ＝15° 后角 α f ＝12°
设计要求： 设计计算棱形成形车刀截形，绘制成形 车刀及样板图。
设计计算过程： 1、零件计算分析图
零件平均尺寸计算
取刀具上 1，(2，) 为刀具轮廓形设计计准点。 节点 1、2、3、4、5、6、7平均直径分别为： d7 ＝(25.25＋25.4)／2 ＝25.325 r7 =12.663 • B 2-7 ＝10 • d1-2 ＝2×（12.6632－102）0.5 • r1-2 ＝7.769 • B 2-1 ＝20 • d3-4 ＝2×（17.85＋18）／2 ＝17.925 • R3-4 ＝8.963 B 2-3 ＝48 • d5-6 ＝2×（19.9＋20）／2 ＝19.95 • r5-6 ＝9.975 • B5-6 ＝(14.85＋15.3) ／2 ＝15.075
圆体成形车刀前刀面刃磨出 γf，后刀面是成形回转表面。
•
在制造时将圆体成形车刀的前刀面 做成离其中心距离最近[如图6-3(b) 所示]；安装刀具时，刀具中心O0比工 件中心高出即可形成所需要的前角和 后角。h0和H值可由式(6.1)计算
• 式中：——成形车刀最大外圆半径， 即基点1处的半径。 • 圆体成形车刀不但在制造时要保证值 ，而且重磨前刀面后也应使值不变。 为此，通常在刀具端面上刻出一个以 O0为中心、 h0为半径的磨刀检验圆， 重磨时应置前刀面与这个圆的切平面 内。
切向进给
自动车床上加工 精度较高的小尺 寸零件 切削直角台阶表 面时能形成较合 理的后角
斜向进给