东南大学 机械工程学院,黄 卫,机械制造工程学,第3章 金属切削常用刀具,3.1 车刀 3.2 铣刀 3.3 孔加工刀具 3.4 螺纹刀具 3.5 齿轮刀具 3.6 蜗轮刀具 3.7 砂轮,3.1 车刀,车端面、车内外圆柱面、车内外锥面、车曲面、车内外螺纹、钻孔、扩孔、铰孔、切槽、切断、滚花,车削加工,车刀种类,整体车刀 硬质合金焊接车刀 机夹车刀,可转位车刀,成形车刀,3.2 铣刀,一、铣削加工,二、铣刀种类,圆柱铣刀（周铣）,圆柱铣刀一般都是用高速钢整体制造的（刀轴刚性较差） 直线或螺旋线切削刃分布在圆周表面上，没有副切削刃 周铣时，刀具同时工作齿数少，每个刀齿在切入与切出时，铣削力会有明显变化，为了改善铣削的平稳性，常采用较大的螺旋角，螺旋形的刀齿切削时逐渐切入和脱离工件，可以使切削过程较平稳 周铣主要用于卧式铣床铣削宽度小于铣刀长度的狭长平面,顺铣和逆铣 顺铣在铣刀与工件的接触点处，有与进给方向相同的作用分力和速度分量 逆铣在铣刀与工件的接触点处，有与进给方向相反的作用分力和速度分量,顺铣与逆铣的特点,顺铣：铣刀切入工件时，切屑厚度从最大逐渐减小到0，后刀面与已加工表面的挤压、摩擦小，刀刃磨损慢，加工表面质量好 逆铣：切屑厚度从0逐渐增大到最大，开始切入工作时对工件有挤压和摩擦，造成工作表面硬化，降低了加工表面质量，刀刃磨损大,顺铣：铣刀对工件有垂直向下的作用分力，对工件起压紧作用，切削平稳，适合于不易夹紧或细长薄板形工件 逆铣：垂直分力向上，工件需较大的夹紧力,顺铣：消耗在进给运动上的功率小 逆铣：消耗在进给运动上的功率大,顺铣：刀刃从工件外表面切入，工件表层硬皮和杂质易用使刀具磨损和损坏 逆铣：刀刃沿已加工表面切入，工件表层硬皮和杂质对刀刃影响小,顺铣：作用力的水平分力与工作台进给方向相同，当工作台进给丝杠与螺母间隙较大时，工作台容易出现轴向窜动，导致刀齿折断，刀轴弯曲，工件与夹具产生位移，甚至机床损坏 逆铣：作用力的水平分力与工作台进给方向相反，使丝杠与螺母间传动面始终贴紧，工作台不会发生窜动，铣削过程平稳,综上所述：一般采用逆铣方式,面铣刀（端铣刀）,面铣刀多制成套式镶齿结构，主切削刃分布在圆柱或圆锥面上，端面切削刃为副切削刃 刀齿材料有高速钢和硬质合金两大类 镶齿面铣刀主要用在立式或卧式铣床上铣削台阶面和平面，特别适合较大平面的铣削加工 用面铣刀加工平面，同时参加切削的刀齿较多，切削平稳、刚性好，可以采用较大的切削用量，又有副切削刃的修光作用，故加工零件的表面粗糙度小 硬质合金镶齿面铣刀可以采用较高的切削速度，生产效率高,立铣刀,三面刃铣刀,键槽铣刀,锯片铣刀,T形槽铣刀,燕尾槽铣刀,角度铣刀,三、铣削切削用量,1、铣削速度铣刀Vc 最大直径处切削刃的线速度（m/min）,式中：d 铣刀直径（mm） n 铣刀转速（r / min）,2、进给量,每齿进给量 fz（mm/齿） 每转进给量 f（mm/r） 进给速度 Vf（mm/min）,一般铣床铭牌上的进给量是用进给速度Vf标注,3、背吃刀量 ap （mm）,4、侧吃刀量 ae（mm）,5、切削用量的选择（教材表3.1、表3.2）,3.3 孔加工刀具,孔加工 钻孔钻头 扩孔扩孔钻 铰孔铰刀 锪孔锪孔刀,镗孔镗刀 拉孔拉刀,一、麻花钻,应用广泛，用于钻精度和表面粗糙度较低的孔,麻花钻规格 直径0.180mm 加工精度 高速钢钻头，尺寸公差等级IT11IT13，表面粗糙度Ra6.325mm 硬质合金钻头，尺寸公差等级IT10IT11，表面粗糙度Ra3.212.5mm 麻花钻组成 装夹部分（直柄、锥柄） 工作部分（切削、导向） 切削部分（二条切削刃）,麻花钻几何形状与角度 前刀面 后刀面 副后刀面 主切削刃 副切削刃 横刃,顶角 2w 前角g0 后角a0 横刃斜角w 螺旋角b,麻花钻的缺陷 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 钻头横刃较长，横刃及其附近的前角为负值，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 钻孔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。,群钻 修磨特征： 将横刃磨短、磨低，改善横刃处的切削条件 将靠近钻心附近的主刃修磨成一段顶角较大的内直刃和一段圆弧刃，以增大该段切削刃前角，同时，对称的圆弧刃在钻削过程中起到定心及分屑作用 在外直刃上磨出分屑槽，改善断屑、排屑情况,二、中心钻,无护锥60复合中心钻（A型）,带护锥60复合中心钻（B型）,三、扩孔钻,扩孔钻用于毛坯孔或钻孔后的扩大，通常作为铰孔或磨孔前的半精加工刀具，形状与麻花钻相似，刀齿数目比麻花钻多，主切削刃较短，容屑槽浅，加工余量小，刀体强度大，刚性好，一般加工精度可达IT10IT11，表面粗糙度可达到Ra3.2Ra12.5mm,四、深孔钻,五、锪孔钻,加工圆柱形沉头孔,加工锥形沉头孔,加工凸台表面,锪孔钻上的定位导向柱可以保证锪孔的同轴度和垂直度,六、镗刀,镗刀用来扩孔及用于孔的粗、精加工 镗刀能修正钻孔、扩孔等上一工序所造成的孔轴线歪曲、偏斜等缺陷 镗刀可加工不同直径的孔 镗孔可在车床、铣床、钻床、镗床上进行 镗刀结构类型：单刃镗刀、多刃镗刀、浮动镗刀 镗孔加工精度可达IT6IT8，表面粗糙度可达Ra6.3Ra0.8mm,七、铰刀,铰刀用于中小孔的半精加工和精加工，也常用于磨孔或研孔的预加工 铰刀的齿数多、导向性好、刚性好、加工余量小、工作平稳 加工精度可达IT6IT8，表面粗糙度可达Ra1.6Ra0.4mm 铰刀结构类型： 机用铰刀、手工铰刀 铰刀的选用 手工铰刀：孔直径=171mm 机用铰刀：孔直径=150mm 套式机用铰刀：孔直径=23.6100mm,八、拉刀,在拉床上用拉刀加工工件的工艺过程称为拉削加工。拉削工艺范围广，不但可以加工各种形状的通孔，还可以拉削平面及各种组合成形表面。 拉削加工精度高，可达IT7，Ra=0.8mm,3.4 螺纹刀具,螺纹车刀,结构简单，通用性好，可以用来加工各种尺寸、形状的内、外螺纹 加工生产效率低，加工质量主要取决于工人技术水平、机床精度和刀具本身的制造精度 适合单件小批生产,螺纹梳刀多齿螺纹车刀，加工多头螺纹,多齿螺纹车刀，通常有68齿 加工多头螺纹 一次走刀便能成形，生产效率高 车刀的制造难度较大,丝锥、板牙,丝锥用于加工直径152mm的圆柱形及圆锥形内螺纹 板牙用于加工直径152mm的低精度的外螺纹 丝锥和板牙可以手工操作，也可在车床和钻床上使用 结构简单，制造使用方便，在中小批生产中应用甚广,螺纹铣刀,用来加工圆柱形及圆锥形内、外螺纹 生产效率高 适合直径较大的螺纹的粗加工,螺纹砂轮,用砂轮磨削外螺纹 尺寸公差等级可达IT5IT6 表面粗糙度可达Ra6.30.8mm,螺纹滚压,利用金属塑性变形来加工螺纹 生产效率极高 公差等级可达IT5IT6 表面粗糙度可达Ra1.60.25mm,3.5 齿轮刀具,1、成形法齿轮刀具,成形法齿轮刀具的切削刃齿形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和斜齿齿条等。 常用的成形法齿轮刀具： 盘形齿轮铣刀，模数m 8 指状齿轮铣刀，模数m 8 加工精度912级，表面粗糙度Ra6.33.2mm,齿轮的齿廓形状由模数铣刀刀刃形状来保证 齿廓分布的均匀性则由分度头分度精度来保证 标准渐开线齿轮的齿廓形状是由该齿轮的模数m和齿数z决定的 主要用于单件小批生产和修配,2、展成法齿轮刀具,展成法齿轮刀具是利用齿轮的啮合原理来加工齿轮的。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： 滚齿刀每把滚齿刀可以准确地加工出模数和压力角相同、齿数不同的渐开线齿轮齿形 插齿刀一种模数的插齿刀可以切出模数和压力角相同的各种齿数的齿轮。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。 剃齿刀,3.6 蜗轮刀具,1、蜗轮滚刀,蜗轮滚刀用来加工与圆柱蜗杆相啮合的蜗轮，外观上很像蜗杆，主要尺寸与工作蜗杆相同。 每一把蜗轮滚刀只能加工一定参数的蜗轮。,2、蜗轮飞刀,蜗轮飞刀在刀杆上装一把切刀，它像是蜗轮滚动上的一个刀齿，其切削刃应位于基本蜗杆螺纹表面上。 用飞刀加工蜗轮生产效率低，但因飞刀设计、制造简单，在单件生产或修配工作中采用是合算的。,3.7 砂轮,砂轮是磨削加工的重要刀具，砂轮一般在平面磨床、外圆磨床和内圆磨床上使用，也可安装在砂轮机上。 砂轮是由结合剂将磨 料颗粒黏结而成的多孔体。,砂轮特性决定于磨料、粒度、结合剂、硬度、组织及形状尺寸 磨料高硬度、高耐磨性、高耐热性、足够的强度和一定的韧性（表3.5） 氧化物系（刚玉类，主要成份Al2O3） 碳化物系（主要成份碳化硅、碳化硼） 超硬磨料（人造金刚石、立方氮化硼） 粒度磨料颗粒尺寸的大小（表3.6） 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 结合剂把磨粒粘结在一起组成磨具的材料（表3.7） 陶瓷结合剂 金属结合剂 树脂结合剂 橡胶结合剂,硬度砂轮工作时在磨削力作用下磨粒脱落的难易程度（表3.8） 磨削硬材，选软砂轮；磨削软材，选硬砂轮 磨导热性差的材料，不易散热，选软砂轮以免工件烧伤 砂轮与工件接触面积大时，选较软的砂轮 成形磨精磨时，选硬砂轮；粗磨时选较软的砂轮,谢谢,