金属切削常用刀具

3 金属切削常用刀具

3.1 车刀

3.1.1车刀种类和用途

车刀是应用最广的一种单刃刀具。也是学习、分析各类刀具的基础。

车刀用于各种车床上，加工外圆、内孔、端面、螺纹、车槽等。

车刀按结构可分为整体车刀、焊接车刀、机夹车刀、可转位车刀和成型车刀。其中可转位车刀的应用日益广泛，在车刀中所占比例逐渐增加。

1.硬质合金焊接车刀

所谓焊接式车刀，就是在碳钢刀杆上按刀具几何角度的要求开出刀槽，采用钎焊方法，用焊料将硬质合金刀片焊接在刀槽内，并按所选择的几何参数刃磨后使用的车刀。

2.机夹车刀

机夹车刀是采用普通刀片，用机械夹固的方法将刀片夹持在刀杆上使用的车刀，如图3.1所示。此类刀具有如下特点：

①刀片不经过高温焊接，避免了因焊接而引起的刀片硬度下降、产生裂纹等缺陷，提高了刀具的耐用度。

②由于刀具耐用度提高，使用时间较长，换刀时间缩短，提高了生产效率。

③刀杆可重复使用，既节省了钢材又提高了

刀片的利用率，刀片由制造厂家回收再制，提高

了经济效益，降低了刀具成本。

④刀片重磨后，尺寸会逐渐变小，为了恢复

刀片的工作位置，往往在车刀结构上设有刀片的

调整机构，以增加刀片的重磨次数。

⑤压紧刀片所用的压板端部，可以起断屑器

作用。

3.可转位车刀

可转位车刀是使用可转位刀片的机夹车刀,如图3.2所示。一条切削刃用钝后可迅速转位换成相邻的新切削刃，即可继续工作，直到刀片上所有

切削刃均已用钝，刀片才报废回收。更换新刀片后，车刀又

可继续工作。

1）可转位刀具的优点

与焊接车刀相比，可转位车刀具有下述优点:

①刀具寿命高由于刀片避免了由焊接和刃磨高温引

起的缺陷,刀具几何参数完全由刀片和刀杆槽保证，切削性

能稳定，从而提高了刀具寿命。

②生产效率高由于机床操作工人不再磨刀，可大大减少停机换刀等辅助时间。

③有利于推广新技术、新工艺可转位刀有利于推广使用涂层、陶瓷等新型刀具材料。

④有利于降低刀具成本由于刀杆使用寿命长，大大减少了刀杆的消耗和库存量，简化了刀具的管理工作，降低了刀具成本。

2）可转位车刀刀片的夹紧特点与要求

①定位精度高刀片转位或更换新刀片后，刀尖位置的变化应在工件精度允许的范围内。

②刀片夹紧可靠应保证刀片、刀垫、刀杆接触面紧密贴合，经得起冲击和振动，但夹紧力也不宜过大，应力分布应均匀，以免压碎刀片。

③排屑流畅刀片前刀面上最好无障碍，保证切屑排出流畅，并容易观察。

④使用方便转换刀刃和更换新刀片方便、迅速。对小尺寸刀具结构要紧凑。在满足以上要求时，尽可能使结构简单，制造和使用方便。

4.成形车刀

成形车刀是加工回转体成形表面的专用刀具，其刃形是根据工件廓形设计的，可用在各类车床上加工内外回转体的成形表面。

用成形车刀加工零件时可一次形成零件表面，操作简便、生产率高，加工后能达到公差等级IT8～IT10、表面粗糙度为R a10～R a5μm，并能保证较高的互换性。但成形车刀制造较复杂、成本较高，刀刃工作长度较宽，故易引起振动。

成形车刀主要用在加工批量较大的中、小尺寸带成形表面的零件。

3.1.2孔加工刀具

孔加工刀具按其用途可分为两大类：

一类是钻头，它主要用于在实心材料上钻孔(有时也用于扩孔)。根据钻头构造及用途不同，又可分为麻花钻、扁钻、中心钻及深孔钻等；

另一类是对已有孔进行再加工的刀具，如扩孔钻、铰刀及镗刀等。

1.麻花钻

麻花钻是一种形状复杂的孔加工刀具，结构如图3.3所示。它的应用较为广泛。常用来钻精度较低和表面较粗糙的孔。用高速钢钻头加工的孔精度可达IT11～IT13，表面粗糙度可达R a6.3～R a 25μm；用硬质合金钻头加工时则分别可达IT10～IT11和R a3.2～R a12.5μm。

1) 麻花钻的组成

麻花钻由工具厂专业生产，其常备规格为φ0.1～φ80mm。麻花钻的结构主要由柄部、颈部及工作部分组成，如图3.30所示。

①装夹部分柄部是钻头的夹持部分，用以传递扭矩和轴向力。柄部有直柄和锥柄两种形式，钻头直径小于12mm时制成直柄，见图3.3（b）；钻头直径大于12mm时制成莫氏锥

度的圆锥柄，见图3.3 a）。锥柄后端的扁尾可插入钻床主轴的长方孔中，以传递较大的扭矩。

②工作部分颈部是柄部和工作部分的连接部分，是磨削柄部时砂轮的退刀槽，也是打印商标和钻头规格的地方。直柄钻头一般不制有颈部。

钻头的工作部分包括切削部分和导向部分。切削部分担负主要切削工作，如图2.30 c）所示。

③切削部分形状类似沿其轴线对称布置的两把车刀，由两个前刀面、两个后刀面及连接两条主切削刃的横刃和两条副切削刃组成。横刃上有很大的负前角，在钻削中增大了轴向切削力，同时横刃过长，不利于钻头定心，易产生引偏，致使加工孔的孔径增大，孔不圆或孔的轴线歪斜等，所以在刃磨麻花钻时应尽量使横刃短小。

2）麻花钻的几何角度

麻花钻的几何角度有顶角2φ（两条主切削刃的夹角。通常为116°～118°）、前角γo、后角αo横刃斜角ψ和螺旋角β等。这些几何角度对钻削加工的性能、切削力大小，排屑情况等都有直接的影响，使用时要根据不同加工材料和切削要求来选取。

3）麻花钻的缺陷与群钻

麻花钻虽然是孔加工的主要刀具，长期以来一直被广泛使用，但是由于麻花钻在结构上存在着比较严重的缺陷，致使钻孔的质量和生产率受到很大影响，这主要表现在：

①钻头主切削刃上各点的前角变化很大，钻孔时，外缘处的切削速度最大，而该处的前角最大，刀刃强度最薄弱，因此钻头在外缘处的磨损特别严重。

②钻头横刃较长，横刃及其附近的前角为负值，达-55°～-60°。钻孔时，横刃处于挤刮状态，轴向抗力较大。同时横刃过长，不利于钻头定心，易产生引偏，致使加工孔的孔径增大，孔不圆或孔的轴线歪斜等。

③钻削加工过程是半封闭加工。钻孔时，主切削刃全长同时参加切削，切削刃长，切屑宽，而各点切屑的流出方向和速度各异，切屑呈螺卷状，而容屑槽又受钻头本身尺寸的限制，因而排屑困难，切削液也不易注入切削区域，冷却和散热不良，大大降低了钻头的使用寿命。

针对标准高速钢麻花钻存在的缺陷，在实践中采取多种措施修磨麻花钻的结构。如修磨