教学单元9-其它刀具

金属切削加工与刀具教学单元9：其它刀具本章主要内容刨刀拉刀螺纹刀具齿轮刀具自动化刀具一、刨削加工的特点与应用刨刀或工件所作的直线往复运动是主运动，进给运动是工件或刀具沿垂直于主运动方向所作的间歇运动刨削可以加工平面、平行面、垂直面、台阶、沟漕、斜面、曲面等

9.1刨刀刨削加工具有以下特点：刨削是断续切削，刨刀属于单刃刀具，生产率比较低，适宜刨削狭长平面刨刀结构简单，制造、刃磨和工件安装比较简便，特别适合于单件、小批生产刨削属于粗加工和半精加工的范畴，可达到IT10～IT7、表面粗糙度Ra12.5～0.8μm刨床无抬刀装置时，在返回行程刨刀后刀面与工件已加工表面发生摩擦，影响工件的表面质量刨削加工切削速度低和有一次空行程，产生的切削热少，散热条件好二、刨床

⒈牛头刨床牛头刨床主要用于加工小型零件，其外形如图9-1所示2.

龙门刨床龙门刨床主要用于加工大型或重型零件上的各种平面、沟槽和各种导轨面。图9-2为龙门刨床的外形图

3.

插床插床又称立式刨床，图9-3所示为插床的外形图插床的生产率较低，一般只在单件、小批生产时，插削直线的成形内、外表面，如内孔键槽、多边形孔和花键孔等，尤其是能加工一些不通孔或有障碍台阶的内花键槽

三、刨刀按用途可分为：平面刨刀用于刨削水平面，有直头刨刀和弯头刨刀偏刀用于刨削台阶面、垂直面和外斜面等切刀用于刨削直角槽和切断工件等弯切刀用于刨削T形槽和侧面直槽角度刀用于刨削燕尾槽和内斜面等样板刀用于刨削V形槽和特殊形面四、刨削加工常用装夹方式压板装夹平口钳装夹薄壁件的装夹复杂工件装夹利用夹具装夹五、刨削与铣削的异同1.刨削与铣削加工的生产率在大多数情况下，铣削加工的生产率高；只有加工窄长平面时，刨削加工的生产率才高于铣削加工2.刨削与铣削的加工质量刨削与铣削的加工质量相近。一般经过粗、精两道工序后，精度都能达到IT9～IT7，表面粗糙度可达到Ra6.3～1.63.刨削与铣削的应用场合刨削加工在单件小批量生产中具有较好的经济效益；在大批量生产中，铣削加工极为普遍9.2拉刀一、拉削概念拉削时，拉刀沿轴线做等速直线运动为主运动，其进给运动是靠拉刀刀齿的齿升量来实现特点：高效率、高精度、高寿命、高难度、范围广、拉削力大公差等级：IT7~IT9

表面粗糙度值：0.5~3.2主要用于：大批大量生产加工孔径为φ10~80mm、孔深不超过孔径5倍的中小零件上的通孔及通槽和外表面加工，不能加工盲孔、深孔、阶梯和有障碍的外表面二、拉削特点1.按被加工表面部位分类内拉刀、外拉刀、圆拉刀、花键拉刀、四方拉刀、键槽拉刀、平面拉刀a)圆拉刀b）花键拉刀c）四方拉刀d)键槽拉刀e）平面拉刀三、拉刀种类c)四方拉刀d)键槽拉刀e)外平面拉刀2.

按拉刀结构分类

整体拉刀、焊接拉刀、装配拉刀、镶齿拉刀装配拉刀和镶齿拉刀a）组合直角平面拉刀b)装配式内齿轮拉刀c）镶齿硬质合金拉刀3.

按受力方式分类

拉刀、推刀、旋转拉刀拉刀（推）削工件原理a)拉削b)推削旋转拉刀

推刀a)花键推刀b）圆推刀c）推刀工作示意图四、拉刀结构

普通圆孔拉刀结构如下：普通圆孔拉刀结构参数如下：齿升量fz:相邻刀齿半径差前角γ0、后角α0、刃带宽度bα1拉削长度L、切削厚度hD和切削宽度bD五、拉削方式分层式是每层加工余量各由一个刀齿切除，但根据工件表面最终轮廓的形成过程不同又可以分为同廓式与渐成式两种同廓式是指各齿的廓形与加工表面的最终廓形相似，最终廓形是由最后一个切削齿拉削形成的渐成式是指加工表面最终廓形是又各齿拉削后衔接形成的。即由各刀齿的副切削刃逐渐切成分块式：各组刀齿分别切削加工表面不同位置的加工余量，最后由一圆形齿修光综合式：前部刀齿制作成单齿分块式，后面部分刀齿作成同廓分层式

小结刨削特点刨刀种类刨削与铣削异同拉削特点拉刀种类拉刀结构拉削方式按螺纹加工方法，可分为切削法螺纹刀具和滚压法螺纹刀具两大类一、螺纹车刀螺纹车刀是一种截形简单的成形车刀，分外螺纹车刀和内螺纹车刀，适于单件、小批量生产9.4螺纹刀具

螺纹车刀a)外螺纹车刀b)圆体螺纹成形车刀

安装螺纹车刀时，车刀的刀尖角等于螺纹牙型角α=60°，其前角γo=0°才能保证工件螺纹的牙型角，否则牙型角将产生误差。只有粗加工时或螺纹精度要求不高时，其前角可取γo=5°～20°。安装螺纹车刀时刀尖对准工件中心，并用样板对刀，以保证刀尖角的角平分线与工件的轴线相垂直，车出的牙型角才不会偏斜按螺纹规格车螺纹外圆，并按所需长度刻出螺纹长度终止线。先将螺纹外径车至尺寸，然后用刀尖在工件上的螺纹终止处刻一条微可见线，以它作为车螺纹的退刀标记根据工件的螺距P，查机床上的标牌，然后调整进给箱上手柄位置及配换挂轮箱齿轮的齿数以获得所需要的工件螺距确定主轴转速二、螺纹梳刀相当于一排多齿螺纹车刀，刀齿由切削部分和校准部分组成，切削部分做成切削锥，刀齿高度依次增大；校准部分齿形完整，起校准和修光作用分平体、棱体和圆体三种螺纹梳刀a)平体b)棱体c)圆体

三、螺纹铣刀

螺纹铣刀分盘形和梳形两种盘形铣刀用在螺纹铣床上加工大螺距梯形或矩形传动螺纹和蜗杆等。梳形铣刀在专用铣床上加工长度较短而螺距不大的三角形螺纹螺纹铣刀a)盘形b)梳形

旋风铣刀盘是利用装在特殊刀盘上的几把硬质合金切刀进行高速铣削各种内、外螺纹用的刀具。一般用于批量较大螺纹的粗加工四、板牙板牙是加工与修正外螺纹的标准刀具，结构简单，使用方便，价格低廉，故应用很广泛五、丝锥1.丝锥的结构丝锥的外形很像螺栓，为了能够切削，在端部磨出切削锥部，沿纵向开出沟槽而形成切削刃和容屑槽，用于加工内螺纹

（1）切削部分

丝锥切削部分切入工件时的情况，如下图所示

（2）校准部分（3）容屑槽的数目、形状和方向

容屑槽的形状和尺寸如下图所示丝锥的前角、后角和常用槽形

容屑槽的方向，如下图所示（4）前角和后角

丝锥螺旋槽的方向a)、b)左螺旋槽c)、d)右螺旋槽e)、f)具有轴向刃倾角λs

2.手用丝锥

手用丝锥如下图所示，圆柄方头用于操作

a)丝锥b)切削部分c)外、中、内径相等d)外、中、内径不相等

3.机用丝锥

机用丝锥如下图所示，除圆柄方头外，尚有环槽，防止丝锥从夹头中脱落，装在机床上靠机床动力来切削螺纹

4.螺母丝锥螺母丝锥专门用于加工螺母，有直柄和弯柄两种，如下图所示，齿形经过铲磨，加工螺母时用单只丝锥进行螺母丝锥a)直柄b)弯柄

5.短槽丝锥为了增加丝锥的强度和提高加工螺纹的质量，在轴向不开通槽，而是在前端开有短槽，如下图所示6.拉削丝锥

加工梯形螺纹的拉削丝锥，改变了一般结构的丝锥受轴向压力为受拉力，因而丝锥做得较长，工作平稳，一次进给即可完成螺纹的加工，其结构如下图所示拉削丝锥l1-后导部l2-校准部l3-切削部l4-颈部l5-前导部

类型简图及国际代号特点适用范围手用丝锥手动攻螺纹，常用两把成组使用，用合金工具钢制造单件小批量生产通孔、不通孔螺纹机用丝锥用于钻、车、镗、铣床上，切削速度较高。经缠磨齿形，用高速钢制造成批大量生产通孔、不通孔螺纹螺母丝锥切削锥较长，攻螺纹完毕工件从柄尾流出。丝锥不需倒转，分短柄、长柄、弯柄三种结构大量生产专供螺母攻螺纹锥形丝锥切削锥角与螺纹锥角相等，无校准部分。攻螺纹时要强迫锥螺旋运动，并控制攻螺纹长度专供锥管螺纹攻螺纹板牙丝锥切削锥加长，齿数增多板牙攻螺纹类型简图及国标代号特点适用范围螺旋槽丝锥螺旋槽排屑效果好，并使切削实际前角增大，降低转矩攻小尺寸螺孔，不锈钢、铜铝合金材料攻螺纹刃倾角丝锥将直槽丝锥切削部分磨出刃倾角=10°～30°。具有螺旋槽丝锥优点，且制造简单

通孔螺纹跳牙丝锥奇数槽丝锥将工作部分刀齿沿螺旋线间隔磨去。改善切削变形与摩擦条件，防止齿形拉毛、烂牙、崩齿韧性材料细牙螺纹内贮屑丝锥丝锥心部有贮屑孔，切削锥部开有若干不通槽，形成前角与刃倾角，改善精准导向与排屑性能用于大直径高精度螺孔的精锥六、滚丝轮

两个滚丝轮的螺纹方向相同，与工件的螺纹方向相反。安装时，两个滚丝轮的轴线平行，在轴向相互错开半个螺距，工件放在两个滚丝轮之间的支承板上七、搓丝板

下板为静板，装在机床夹座内静止不动；上板为动板，随机床滑块一起运动只能加工直径小于24mm的6级精度螺纹，且不宜加工薄壁工件9.4自动化加工刀具一、自动线刀具切削性能稳定可靠可靠的切屑控制迅速地更换或自动换刀方便迅速的预调整装置复合程度高可靠的刀具工作状态监控系统二、数控机床刀具1.特点与要求数控刀具系统应是一种模块式、层次化，可分级更换、组合的体系对于刀具及其工具系统的信息，应建立完整的数据库及其管理系统应有完善的刀具组装、预调、编码标识与识别系统应建立完整的切削数据库及其管理系统应具有刀具磨损和破损在线监测系统2.加工中心的自动线换刀装置刀库、机械手联合动作的自动换刀装置是目前采用最多的一种自动换刀装置小结螺纹加工刀具种类车削螺纹丝锥结构丝锥分类自动化加工刀具9.5切齿刀具一、切齿刀具的分类1.成形法切齿刀具盘状成形齿轮铣刀指状成形齿轮铣刀成形法切齿刀具a）盘状成形齿轮铣刀b）指状成形齿轮铣刀2.展成法切齿刀具展成法切齿刀具a）齿轮滚刀b）插齿刀c）剃齿刀d）弧齿锥齿轮铣刀盘根据齿轮的类型切齿刀具可分为渐开线圆柱齿轮工件刀具：齿轮铣刀、滚刀、插齿刀、剃齿刀蜗轮工件刀具：蜗轮滚刀、飞刀锥齿轮工件刀具：直齿锥齿轮刨刀、弧齿锥齿轮铣刀盘非渐开线齿形工件刀具：摆线齿轮刀具、花键滚刀、链轮滚刀

二、铣齿9级以下精度，表面粗糙度Ra6.3~3.2特点：

成本低加工精度低生产率低指状铣刀加工盘铣刀加工铣刀旋转，工件进给分度、断续切削适用于加工大模数m>10的齿轮和人字齿轮渐开线形状随齿数变化要想获得精确的齿廓，加工一种齿数的齿轮就需要一把刀具。这在工程上是不现实的进给分度分度切削ω切削ω进给模数盘铣刀的选用

1.铣刀分号由渐开线形成原理可知，齿数越少，则基圆越小，渐开线就弯曲得越厉害，如右图所示不同齿数的齿形标准模数盘铣刀的模数在0.3~8mm时，每套由8个号铣刀组成；模数在9~16mm时，每套由15个号铣刀组成。每号铣刀所能加工的齿轮齿数范围，如下表所列

每号铣刀加工齿数范围

2.加工斜齿轮时模数盘铣刀的选择用模数盘铣刀加工斜齿轮时，刀具是在齿轮的法剖面内进行铣削的，如下图所示

模数盘铣刀加工斜齿轮

三、滚齿

（一）齿轮滚刀的工作原理1.

齿轮滚刀的形成及结构齿轮滚刀是按交错轴斜齿轮啮合原理，用展成法加工齿轮的刀具。齿轮滚刀相当于小齿轮，被切齿轮相当于大齿轮齿轮滚刀工作原理为了形成切削刃，在蜗杆上沿轴线开出容屑槽，以形成前刀面及前角，经铲齿和铲磨，以形成后刀面与后角

滚刀的基本螺杆与切削刃的位置a)交错轴斜齿轮β-交错轴斜齿轮的螺旋角b)蜗杆β0-蜗杆螺旋角γzo-蜗杆螺旋升角c)滚刀 1-基本蜗杆表面2-侧铲螺旋面(侧刃后面)3-齿轮滚刀切削刃4-前面5-铲制顶刃后面

2.滚刀的安装滚齿时，滚刀装在滚齿机主轴上的安装角φ（同减异加，右逆左顺）右旋滚刀加工右旋齿轮φ

=β-γzo左旋滚刀加工右旋齿轮φ

=β+γzo右旋滚刀加工左旋齿轮φ

=β+γzo左旋滚刀加工左旋齿轮φ

=β-γzo加工直齿轮时，因β＝0°，则滚刀安装角φ为：

φ

＝±γzo

其偏转方向决定于滚刀的螺旋升角γzo的旋向，即左旋时逆时针偏转γzo，右旋时顺时针偏转γzo

滚刀安装在齿轮加工机床心轴上后，要用千分表检查滚刀两端轴台的径向跳动量，使其不超过允许值，并使跳动方向与数值尽可能一致，防止滚刀轴线歪斜适时窜位滚刀轴台跳动量的检查3.

滚齿时的切削图形齿轮滚刀切削齿轮时，被切齿轮的齿形是滚刀各刀齿在展成运动中连续位置的包络线，如图所示滚齿时切削图形a)滚刀切削区与刀齿编号b）滚齿时的切削图形

作者：潘存云教授滚刀进给进给ω0ωvωω0范成运动γ滚刀倾斜tt滚刀轴剖面相当于齿条相当于齿轮齿条啮合传动ω0切削齿轮滚刀被加工齿轮（二）齿轮滚刀的基本蜗杆

1.渐开线蜗杆渐开线螺旋面的几何构成，如下图所示，将图中的梯形平面卷覆在基圆柱上，直线AB在基圆柱上形成基圆柱螺旋线，其螺旋角为βb渐开线螺旋面与渐开线的形成在实际生产中，根据上述原理加工右旋渐开线蜗杆时（如下图），用背（切深）前角为0°、切削刃齿形角为γb（切削刃与蜗杆端面间的夹角）的直线刃车刀，车削蜗杆右侧面时，将车刀低于蜗杆轴线安装，并使车刀前刀面切于基圆柱渐开线蜗杆的车削2.阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆的螺纹齿侧表面是阿基米德螺旋面。阿基米德螺旋面的几何构成如右图所示

阿基米德螺旋表面及阿基米德螺线的构成在实际生产中，加工阿基米德蜗杆时，用（背）前角为0°、切削刃齿形角为αxo的直线刃车刀，它安装在蜗杆的轴向平面内阿基米德蜗杆的车削3.法向直廓蜗杆——实质上是在齿形法剖面中具有直线齿形的梯形螺纹（三）齿轮滚刀的使用整体齿轮滚刀：高速钢材料，套装式结构，轴肩与内孔同心，大多为单头，螺旋升角较小，加工精度较高；粗加工时做成双头，以提高生产率镶齿齿轮滚刀：齿轮模数较大时，做成镶齿结构，既节约高速钢，又使刀片易锻造，提高性能和使用寿命滚刀有AA、A、B、C四种精度等级，分别加工7、8、9、10级精度的齿轮，要加工更高精度的齿轮需用超高精度的AAA级滚刀四、插齿8~7级精度，表面粗糙度Ra值1.6插齿刀可以加工直齿轮、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作者：潘存云教授作者：潘存云教授ωω0ωω0齿轮插刀加工齿轮插刀共轭齿廓互为包络线切削运动ωω0范成运动让刀运动插齿刀的类型与应用插齿刀主要类型与规格、用途（单位：mm）（续）插齿、滚齿与铣齿的比较（1）插齿和滚齿精度相当，都高于铣齿（2）插齿齿面表面粗糙度Ra值小（3）生产率：滚齿>插齿>铣齿（4）插齿刀和滚齿刀加工齿轮齿数范围大五、剃齿剃齿刀主要用于未淬硬圆柱齿轮的精加工。应用最多的剃齿刀是圆盘形剃齿刀。它的基本结构相当一个斜齿圆柱齿轮，齿面开有许多容屑槽以形成切削刃

盘形剃齿刀工作原理

交错轴斜齿轮啮合时，理论上为点接触。啮合过程中两齿轮在接触点上的速度方向不一致，使剃齿刀与被剃齿轮的齿侧