机械制造工程之第二章刀具

2.4常用金属切削刀具一、车刀1.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。但刀片易产生应力和裂纹。切刀的特点是一般只有一条连续的切削刃，也称为单齿刀具。车刀是金属切削加工中使用最广泛的刀具，是切刀的一种。图2-14几种常用的车刀1－45°弯头车刀；2－90°外圆车刀；3－外螺纹车刀；4－75°外圆车刀；5－成形车刀；6－90°外圆车刀；7－切断刀；8－内圆切槽刀；9－内螺纹车刀；

2.机夹可转位式车刀优点：1.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。2.减少了刃磨、换刀、调刀所需的辅助时间，提高了生产效率。3.可使用涂层刀片，提高刀具耐用度。3.成形车刀图2－15可转位式车刀的组成二、孔加工刀具

1.麻花钻主要用于孔的粗加工，IT11级以下；表面粗糙度Ra25μm~6.3μm。1）麻花钻的构造

2.扩孔钻用于对已钻孔的进一步加工，IT10~IT11级；表面粗糙度6.3

~3.2μm。（1）扩孔钻的类型

（2）扩孔钻与麻花钻的比较

图2－211）刀齿数多（3～4个），故导向性好，切削平稳；2）刀体强度和刚性较好；因此，大大提高了切削效率和加工质量。

3.铰刀用于中、小尺寸孔的半精加工和精加工，IT6~IT8级；表面粗糙度1.6

~0.4μm。（1）铰刀的类型

（2）铰刀与扩孔钻的比较

图2－221）刀齿数多（6～12个），故导向性好，切削平稳；2）刀体强度和刚性较好（容屑槽浅，芯部直径大）；因此，铰孔的加工质量更好。图2－22铰刀的类型（a）直柄机用铰刀（b）锥柄机用铰刀c）硬质合金锥柄机用铰刀（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1:50锥度铰刀三、铣刀主要用于平面、台阶、沟槽和各种成形面的加工。图铣刀种类

3.铣削方式及合理选用铣削方式是指铣削时铣刀相对于工件的运动和位置关系。不同的铣削方式对刀具的耐用度、工件的加工表面粗糙度、铣削过程的平稳性及切削加工的生产率等都有很大的影响。（1）圆周铣削法（周铣法）

周铣法有两种铣削方式：逆铣法和顺铣法。图2－28逆铣与顺铣（a）逆铣（b）顺铣铣刀旋转切入工件的方向与工件的进给方向相反。铣刀旋转切入工件的方向与工件的进给方向相同。（2）端面铣削法（端铣法）

1）对称铣削刀齿切入工件与切出工件的切削厚度ac相同者称为对称铣削。2）不对称铣削刀齿切入时的切削厚度小于或大于切出时的切削厚度者称为不对称铣削。图2－29端面铣削方式四、拉

刀

1.拉刀的类型拉削加工质量好，生产率高。拉刀寿命长，并且拉床结构简单。但拉刀结构复杂，制造比较麻烦，价格较高，因而多用于大量和批量生产的精加工。图旷拉刀蚊的类帐型图2碧－3拦0汁圆摄孔拉剖刀的桂结构1－纠头部叠；2孤－颈态部；摸3－森过渡超圆锥销；4仆－前章导部5－柿切削站部；概6－唯校准贷部；敞7－定后导绢部；胖8－硬尾部五、吼螺纹训刀具（1）切削加工（2）滚压加工利用肆滚压岩的方脑法使港金属晓发生猪塑性纯变形垃而形肯成螺盟纹。亭常用口的有誉搓丝增板、晃磙丝签轮等1)蒸螺滤纹车极刀2）螺纹软梳刀3）丝锥4）板牙5）螺纹誓铣刀6）搓丝葱板7）泼滚丝纹轮各类提螺纹罩刀具诊类型五、冈齿轮宝刀具1.齿轮刀具的类型（1）成形法齿轮刀具（2）展成法齿轮刀具图2残－3仗2利用忽齿轮桨的啮般合原翅理加碧工齿业轮。常用据的展占成法宵齿轮跟刀具雀：滚信齿刀亩、插荡齿刀没、剃腐齿刀悔等图2移－3伴2合成撒形齿屋轮铣僚刀2.插齿刀（1余）插狠齿刀屡的基易本工甩作原菠理图2沈－3慕3（2枯）插豆齿刀违的结怕构特赵点（3沸）插对齿刀蒙的选类用图图2折－3令3烧插齿查刀的喊基本君工作荷原理2.齿轮滚刀（1屈）齿慰轮滚访刀的盏工作蕉原理（2甜）齿洪轮滚中刀的思基本顽蜗杆（3拆）齿侦轮滚土刀的鞠选用图2姓－3恢5图2圈－3它6图2铜－3怖5窃齿轮炸滚刀殃的工阁作原皱理2.摧4.提2、料刀具篮切削弄部分牺的基该本定踢义（一乐）刀泛具的勇构成由工作部分和非工作部分构成。

车刀的工作部分比较简单，只由切削部分构成，非工作部分就是车刀的柄部(或刀杆)。不论刀具结构如何复杂，就其单刀齿切削部分，都可以看成由外圆车刀的切削部分演变而来，本节以外圆车刀为例来介绍其几何参数。图2星－3跟8婚车渔刀责的掘构沾成（1)前刀面Aγ

切屑流过的刀面。1.茶刀篇面（2)主后刀面Aα

与工件正在被切削加工的表面（过渡表面）相对的刀面。（3)副后刀面A’α‘

与工件已切削加工的表面相对的刀面。2.葡刀刃（1）主切削刃S

前刀面与主后面在空间的交线。（2）副切削刃S‘

前刀面与副后面在空间的交线。

3．扩刀尖三个刀面在空间的交点，也可理解为主、副切削刃二条刀刃汇交的一小段切削刃。在实际应用中，为增加刀尖的强度与耐磨性，一般在刀尖处磨出直线或圆弧形的过渡刃。刀具棋角度饭是为昼刀具正设计光、制僚造、探刃磨领和测林量时律所使仇用的朗几何顾参数凯，它床们是略确定居刀具亲切削笔部分吹几何争形状翅（各灾表面己空间纸位置兄）的筒重要精参数绸。用于扫定义拢和规支定刀临具角喊度的幕各基诊准坐炊标面徒称为屋参考欠系;刀具火的标援注角霸度和刀狮具工旅作角敲度两晕类。（三卵）刀爆具角价度的缩慧参考错系2.祝正交丹平面（主夺剖面冒）参佳考系由以针下三衫个在悦空间碗相互评垂直胀的参婶考平霞面构叹成(1)基面pr通过钟切削扔刃上绢选定毁点，窄垂直州于该紫点猪肌运动恰方向挪的平尿面。康通常扭平行侨于车钥刀的弟安装薄面（咽底面丈）。(2)切削平面ps通过侵切削概刃上娇选定驾点，并垂直讽于基荷面并要与主稿切削洞刃相恭切的殊平面孩。(3)正交平面po通过剪切削鹊刃上栗选定筐点，品同时逃与基壤面和纽奉切削朋平面童垂直罚的平液面。图2席-4拾0塑正敲交平病面参吸考系（1）主剖面中测量的刀具角度1)前角γO

前刀面与基面之间的夹角。2)后角αo

后刀面与切削平面之间的夹角。3)楔角βo

前刀面与后刀面之间的夹角，它与前角、后角有如下的关系：βo＝90°－(γO＋αo)βo也是判断标注是否正确的验证式之一。（三圾）刀挤具的充标注为角度图2秤－4圣3脑车刀芒的主顽要角乏度（2）基面中测量的刀具角度1）主偏角κr

主切削刃在基面上的投影与进给运动速度vf

方向之间的夹角。2）副偏角κr′

副切削刃在基面上的投影与进给运动速度vf反方向之间的夹角。3）刀尖角εr

主、副切削刃在基面上的投影之间的夹角，εr=180°-(κr＋κr′)4）主切削刃和副切削刃之间的过渡刃参数将改变刀尖的几何形状,用刀尖圆弧半径rε描述，当rε=0时为尖角过渡，rε＞0时为圆角过渡（2）切削平面中测量的刀具角度1）刃倾角λs主切削刃与基面之间的夹角。它在切削平面内标注或测量，但有正负之分。当主切削刃与基面平行时λs=0°；当刀尖点相对基面处于主切削刃上的最高点时λs＞0°；反之λs≤0°。3.其它东刀具会标注兔参考幅系（1）法剖面pn与法平面参考系

1)法平面通过切削刃上选定点并垂直于切削刃的平面2)法平面参考系pr、ps、pn组成的参考系。刀具角度标注见图图正跃交平续面参宰考系叫与法销平面剂参考提系2．晋刀具踪蝶工作填角度问的分炎析在车削(切断、车螺纹、车丝杠)、镗孔、铣削等加工中，通常因刀具工作角度的变化，对工件已加工表面质量或切削性能造成不利影响。1）横向进给运动对工作前、后角的影响图2脚－4尖9么刀砖尖安岭装高气低对资工作城角度劳的影六响图2络－5拍0车丧刀安阶装偏悄斜对挠工作锐主偏振角、贷副偏怎角的早影响三、只刀具翁材料金属切削过程除了要求刀具具有适当的几何参数外，还要求刀具材料对工件要有良好的切削性能。刀具切削性能的优劣，不仅取决于刀具切削部分的几何参数，还取决于刀具切削部分所选配的刀具材料。金属切削过程中的加工质量、加工效率、加工成本，在很大程度上取决于刀具材料的合理选择。因此，材料、结构和几何形状是构成刀具切削性能评估的三要素。2.挑4.恼5.膀刀馆具材微料基本捉性能永要求允：1)寸高硬膛度和杂耐磨曾性2)弦足够院的强敬度和嫩韧性3)傻高温彩稳定肺性4）蚂良好梦的工稀艺性5）纠经济芒性工具钢包括厅碳素籍工具艇钢、侦合金口工具跃钢和高速肚钢。硬质合金有钨威钴类驾硬质氧合金捡、钨洗钛钴仇类硬染质合悉金和仇钨钛制钽（简铌）贼类硬校质合连金。陶瓷超硬刀具材料推广精使用罚新型芳刀具胶材料端如涂轨层刀膏具、受陶瓷户刀具事、立兆方氮薪化硼写等。使用毁最广精泛的撤是高速捞钢和收硬质督合金盲钢1．苹高速芬钢它是顷一种键加入碑较多磨钨、哪钼、挺铬、孔钒等秆合金丛元素滔的高旷合金慨钢。热处队理后休硬度示可达矩62罪～6券6HR技C,有较秋高的彻热稳闪定性多、概耐磨谎性颈、耐礼热性持。切磨削温凤度在笑50路0～仙65违0°C时仍贵能进投行切撒削。由于待热处厦理变赏形小书、能注锻易斩磨，病所以揪特别辆适合血于制候造结丹构和肚刃型乎复杂套的刀体具，思如成老形车乳刀、币铣刀锯、钻斤头、孝切齿闷刀、捉螺纹桌刀具穷和拉扣刀等驼。按用尸途可晓分为斑：普通蜂高速史钢和山高性肝能高患速钢厦。按制研造工豪艺可捡分为屈:熔炼锄高速昼钢、暗粉末凳冶金饿高速用钢和严表面盏涂层脉高速弹钢。按基锋本化帜学成赚份可忆分为阿:钨系眯和钼帮系。（1超）高浇速钢近的分辱类（2慎）常从用高辫速钢供的牌金号与睬性能普通触高速展钢W1麻8C摆r4咳V由于允钨价丝式高，奴热塑互性差候，碳叛化物偿分布变不均学匀等墨原因夕，目侦前国表内外司已很秩少采甚用。高性砖能高世速钢典型辣牌号色有M4膏2。粉末装冶金株高速板钢适用卖于制疯造精宴密刀敞具、盆大尺卵寸(笑滚刀耗、插晃齿刀环)刀团具、狂复杂嚷成形铜刀具冷、拉杀刀等戏。硬质棍合金捷是由纽奉高硬述度和食高熔扎点的结金属用碳化虎物(培碳化截钨WC见、碳化成钛Ti馅C、碳化滤钽Ta以C、碳化迈铌Nb雄C等)融和金导属粘论结剂祥(Co胖、M尸o、扮Ni等)蛙用粉崖末冶红金工公艺制愈成。硬质格合金拐刀具虽化学驻稳定挤性好欺，热峡稳定繁性好妨，耐告磨性铅好，生耐热渠性达大80慌0～碑10闪00网°C。硬质罗合金橡刀具己允许株的切迫削速荒度比案高速乘钢刀晌具高悟4～佣10龙倍差。2．竹硬质季合金常用犯硬质仰合金所的牌觉号及绑其性虚能钨钴园类硬珍质合湾金吓代补号为YG件，属K类。合金票中含执钴量苦愈高死，韧晚性愈拢好，转适合脾于粗序加工糊，反盈之用编于精薯加工丛。YG煮(K荡)类硬假质合灰金，啄有较细好的胡韧性婶、磨愧削性箭、导堆热性护，适酬合于娱加工浇产生府崩碎类切屑背及有纯冲击翼载荷足的脆雅性金运属材筒料。钨钛珠钴类灶硬质殿合金默代号篇为YT筛，属P类。它以WC为基业体,腊添角加Ti集C，用Co作粘匀结剂味烧结吉而成晓。合衡金中Ti叼C含量竭提高兰，Co含量悔就低表，其阳硬度底、耐画磨性贷和耐外热性栽进一亡步提们高，孝但抗磨弯强愤度、舰导热夜性、劣特别拼是冲盯击韧鸦性明尤显下诞降，刃适合布于精却加工撑。钨钛腹钽（必铌）虑类硬复质合阔金颂代辉号为YW著，属M类。它在YT崇(P贿)类硬刑质合耀金中能加入Ta齐C或Nb红C，这样渐可提勾高抗爬弯强药度、稠疲劳问强度逆、冲赖击韧碰性、伟抗氧曾化能仍力、董耐磨林性和典高温障硬度丧等。养它既恋适用污于加史工脆托性材显料，例又适厕用于聋加工沙塑性殊材料戚。1．竞涂层压刀具脸材料在韧狭牲较梯好的容刀具主基体俱上，厨涂覆炼一层耽耐磨乌性好谁的难键熔金恋属化击合物叶，既大能提取高刀捕具材语料的扫耐磨悟性，竞又不畅降低提其韧并性。龄常用确的涂冲层材检料有Ti道C、Ti万N、A充l203及其挂复合侨材料哄等,袖涂扛层厚汗度随阳刀具葡材料星不同衔而异逮。（1）TiC涂层（2）TiN涂层4．到其它莲刀具别材料目前浙单涂邀层刀还片已早很少决应用咳，大塑多采该用Ti盲C-Ti担N复合茶涂层任或Ti摘C-A用l2O3-Ti仁N三复姐合涂衫层。（3）TiC-Al2O3涂层（4）TiC-Al2O3-TiN涂层以氧捏化铝下或以登氮化凯硅为友基体宜再添江加少雨量金喉属，巾在高美温下吵烧结徐而成逆的一妹种刀尝具材外料。其优沸点是锣硬度伯高，搏耐磨叶性、含耐高验温性巨能好纲，有期良好粪的化肥学稳湖定性狮和抗冠氧化门性，予与金扒属的讽亲合恭力小疲、抗芦粘结隔和抗辨扩散架能力棋强；其缺却点是旗脆性牵大、滩抗弯块强度暮低，偶冲击姓韧性扣差，嗽易崩撕刃，量所以残使用竿范围逃受到隐限制撑；可用甘于钢宾、铸奋