項目四常用刀具

項目學習要點車刀銑刀砂輪鉆頭、鉸刀和鏜刀刨刀、插刀和拉刀數(shù)控刀具綜合實訓項目小結(jié)任務(wù)一車刀

車刀有許多種類，按用途可分為外圓車刀、端面車刀、切斷刀、內(nèi)孔車刀和螺紋車刀等；按結(jié)構(gòu)可分為整體式車刀、焊接式車刀、機械夾固式車刀（簡稱機夾式車刀）和可轉(zhuǎn)位式車刀等。一、整體式車刀整體式車刀是指在整體刀條一端刃磨出所需的切削部分形狀的車刀，其中，刀條材料使用最廣的是高速鋼，我們將這種由高速鋼刀條制成的整體式車刀稱為整體式高速鋼車刀。整體式車刀刃磨方便，磨損后可多次重磨，且可根據(jù)需要刃磨出各種具有不同用途的切削刃，并適宜制作各種成形車刀。但由于刀桿采用高速鋼材料造成了刀具材料的浪費，且由于刀桿強度低，當切削力較大時，會產(chǎn)生破壞。因此，整體式車刀僅適用于較復雜成形表面的低速精車。二、焊接式車刀焊接式車刀是指把一定形狀的刀片焊在刀桿端部的刀槽內(nèi)制成的車刀，其中，刀條材料使用最廣的是硬質(zhì)合金，我們將這種由硬質(zhì)合金刀條制成的焊接式車刀稱為焊接式硬質(zhì)合金車刀。焊接式車刀結(jié)構(gòu)簡單，制造、刃磨方便，可充分利用刀片材料。但其切削性能受到工人刃磨水平及刀片焊接質(zhì)量的限制，且由于刀桿不能重復使用造成了材料的浪費。因此，焊接式車刀適用于中、小批量生產(chǎn)和修配生產(chǎn)。三、機夾式車刀

機夾式車刀是指采用機械方法將一定形狀的刀片安裝在刀桿的刀槽內(nèi)形成的車刀。機夾式車刀可分為機夾重磨式車刀和機夾不重磨式車刀（又稱可轉(zhuǎn)位式車刀）兩種。1．機夾重磨式車刀

機夾重磨式車刀可避免由焊接引起的缺陷，刃口鈍化后可重磨，刀桿也可重復使用，幾何參數(shù)的設(shè)計、選用均比較靈活。機夾重磨式車刀可用于加工外圓、端面和內(nèi)孔，特別適用于車槽和車螺紋。

2．機夾可轉(zhuǎn)位式車刀

機夾可轉(zhuǎn)位式車刀由刀桿、刀墊、刀片及夾緊元件組成。刀片為多邊形，每一邊都可作切削刃。使用鈍化后不需重磨，只需將刀片轉(zhuǎn)位就可使新的切削刃投入工作，幾個切削刃全都鈍化后，更換新的刀片，這樣省去了刀具刃磨時間，提高了生產(chǎn)效率。因此，機夾可轉(zhuǎn)位式車刀適用于大批量生產(chǎn)和數(shù)控車床。（1）刀片形狀可轉(zhuǎn)位刀片已標準化，常見的形狀有三角形、凸三邊形、正方形、五邊形、六邊形、圓形及棱形等17種。常見的機夾可轉(zhuǎn)位車刀刀片的幾種典型結(jié)構(gòu)如下圖所示。（2）刀片的選擇①刀片材料

刀片材料有高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、立方氮化硼、金剛石等。選擇刀片材料主要依據(jù)包括被加工工件材料（如金屬和非金屬等）及性能（如硬度、耐磨性和韌性等）、加工類型（如粗加工、半精加工、精加工和超精加工等）、切削載荷大小及切削過程中有無沖擊和振動等。③刀尖圓弧半徑rε刀尖圓弧半徑rε一般為進給量f的2～3倍。粗車時，只要工藝系統(tǒng)剛性允許，應盡可能采用較大的刀尖圓弧半徑rε（如1.6mm、2.0mm、2.4mm、3.2mm等）；精車或工藝系統(tǒng)剛性較差時，應采用較小的刀尖圓弧半徑rε（如0.2mm、0.4mm、0.8mm、1.2mm等）。②刀片形狀刀片形狀主要依據(jù)被加工工件的表面形狀、切削方法，刀具壽命和刀片的轉(zhuǎn)位次數(shù)等進行選擇。任務(wù)二銑刀一、銑刀的分類1．按用途分按用途不同，銑刀可分為圓柱形銑刀、面銑刀、立銑刀、三面刃銑刀、鋸片銑刀、角度銑刀、成形銑刀、模具銑刀和組合銑刀等9種。

圓柱形銑刀：僅在圓柱表面有刀齒。齒形有直齒和螺旋齒兩種，一般用高速鋼整體制造，也可鑲焊硬質(zhì)合金刀片。它主要用于在臥式銑床上加工平面。

面銑刀：圓周表面刀齒為主切削刃，端面刀齒為副切削刃。其結(jié)構(gòu)有整體式、鑲齒式和可轉(zhuǎn)位式三種。銑削時，銑刀的軸線垂直于被加工表面。由于參加銑削的刀齒較多，又有副切削刃的修光作用，因此加工表面粗糙度較小。它生產(chǎn)率較高，主要用于在立式銑床或臥式銑床上加工臺階面和平面。

立銑刀：圓周表面刀齒為主切削刃，端面刀齒為副切削刃。工作時立銑刀不能沿軸線方向做進給運動。立銑刀主要用于加工平面、臺階面和凹槽，還可利用靠模加工成形面。

三面刃銑刀：圓周表面刀齒為主切削刃，兩側(cè)面刀齒為副切削刃。齒形有直齒和斜齒兩種。三面刃銑刀主要用于加工凹槽和臺階面。

鋸片銑刀：這種銑刀很薄，只在圓周上有刀齒，主要用于加工深槽和切斷工件。為避免夾刀，其厚度由邊緣向中心減薄，使兩側(cè)形成15′～1°的副偏角。

角度銑刀：有單角銑刀和雙角銑刀兩種。其中，單角銑刀的圓錐刀齒為主切削刃，端面刀齒為副切削刃；雙角銑刀兩圓錐面上的刀齒均為主切削刃。角度銑刀主要用于銑削溝槽和斜面。

成形銑刀：用于加工成形表面，其刀齒廓形根據(jù)被加工工件的廓形來確定。

模具銑刀：主要用于模具型腔或凸模成形表面的加工，其頭部形狀根據(jù)需要可以為圓柱或圓錐等形式。

組合銑刀：是由多個標準或非標準帶孔銑刀串裝在同一芯軸上組合而成的，用于一次銑削完成某種復雜型面或?qū)捚矫妗?．按結(jié)構(gòu)分按結(jié)構(gòu)不同，銑刀可分為整體式、焊齒式、鑲齒式和可轉(zhuǎn)位式等。3．按齒背形式分按齒背形式不同，銑刀可分為尖齒銑刀和鏟齒銑刀兩種。

尖齒銑刀：尖齒銑刀的齒背經(jīng)銑制而成，在后刀面上磨出一條窄的刃帶以形成后角。后刀面形狀簡單，銑刀用鈍后只需刃磨后刀面。尖齒銑刀的加工表面質(zhì)量好，刀具耐用度高，加工效率高，因此，大部分銑刀都是尖齒銑刀。

鏟齒銑刀：鏟齒銑刀的齒背經(jīng)鏟制而成，銑刀用鈍后只能刃磨前刀面。鏟齒銑刀刃磨后能保持原有齒形不變，主要用于制造盤狀齒輪銑刀等各種成形銑刀。二、銑刀的選擇

1．銑刀類型的選擇

銑刀的類型應與被加工工件的尺寸和表面形狀相適應。例如，加工較大平面，應選用面銑刀；加工凸臺、凹槽和較小平面，應選用立銑刀；加工空間曲面、模具型腔和型面，應選用模具銑刀等。2．銑刀直徑的選擇

選擇銑刀直徑的基本原則是：在保證刀桿剛度的前提下，選擇較小直徑。其中，面銑刀的直徑d應大于銑削寬度hD，一般選取d＝（1.2～1.6）hD；立銑刀和鍵槽銑刀直徑應根據(jù)工件尺寸確定。3．銑刀齒數(shù)的選擇

銑刀齒數(shù)有粗齒和細齒之分，粗齒的容屑槽大，用于銑削塑性材料或粗加工；細齒的容屑槽小，用于銑削脆性材料或半精加工及精加工。4．常用銑刀主要參數(shù)的選擇（1）常用面銑刀主要參數(shù)的選擇常用面銑刀的刀具直徑在16～630mm范圍內(nèi)，其中，粗銑時直徑宜小；精銑時宜大，且盡量包容工件整個加工寬度。因銑削加工時沖擊力較大，為保護刀尖，刃傾角λs應選?。?°～－15°。前角γo應小些，尤其是硬質(zhì)合金刀具。常用的面銑刀前角γo的選取范圍如下表所示。后角αo常選取5°～12°，其中，大值用于細齒銑刀加工軟工件材料；小值用于粗齒銑刀加工硬工件材料。主偏角kr應根據(jù)被加工工件的材料和形狀進行選擇，例如，加工鑄鐵材料時選取45°，加工鋼材時選取75°；銑削帶凸肩的平面或薄壁零件時選取90°。（2）常用立銑刀主要參數(shù)的選擇常用立銑刀的直徑、前角和后角等主要參數(shù)的選取如下表所示。任務(wù)三砂輪

磨具是指以磨料為主制成的切削工具，如砂輪、油石和砂帶等，其中以砂輪應用最廣。本節(jié)主要介紹砂輪。砂輪是指由一定比例的磨料和結(jié)合劑經(jīng)壓制和燒結(jié)而成的一種磨具。

一、砂輪的特性1．磨料

磨料是制作砂輪的主要原料，直接擔負著磨削工作。因此，磨料應具有很高的硬度、一定的強度和韌性及良好的耐熱性。常用的磨料有剛玉類、碳化硅類和高硬度磨料類。按其純度和添加元素的不同，每一類又可分為不同的種類。常用磨料的名稱、代號、主要性能和適用范圍如下表所示。2．粒度粒度是指磨粒尺寸的大小。粒度的表示方法如下：（1）用篩分法來區(qū)分較大磨粒，以磨粒能通過篩網(wǎng)上每英寸長度內(nèi)的孔數(shù)來表示粒度。例如，60#含義為這個粒度號的磨粒能通過每英寸長度內(nèi)有60個孔的篩網(wǎng)。粒度號越大，表示磨粒尺寸越小。（2）用顯微鏡測量法來區(qū)分微細磨粒（又稱微粉），以實際測到的微粉最大尺寸，并在前面冠以“W”來表示粒度。例如，W7表示此種微粉的最大尺寸為7～5μm。粒度號越小，表示微粉尺寸越小。磨料粒度選擇原則為粗磨、工件材料塑性好及磨削接觸面積大時，應選擇尺寸較大的磨粒；精磨及磨削硬脆的材料時，應選擇尺寸較小的磨粒。磨料的粒度號、尺寸及適用范圍如下表所示。3．結(jié)合劑結(jié)合劑的作用是將磨粒粘合起來，使之形成砂輪。結(jié)合劑的特性在很大程度上決定了砂輪的強度、抗沖擊性、耐熱性及耐蝕性等重要指標。常用結(jié)合劑的名稱、代號、性能和適用范圍如下表所示。4．硬度砂輪的硬度是指砂輪表面的磨粒在外力作用下脫落的難易程度，它反映了結(jié)合劑粘結(jié)磨粒的牢固強度。砂輪的硬度主要由結(jié)合劑的粘結(jié)強度決定，而與磨粒的硬度無關(guān)。常用砂輪硬度等級名稱及代號如表4-6所示。砂輪硬度的選擇原則是：（1）工件材料硬度較高時，應選用較軟的砂輪；反之，應選用較硬的砂輪。但對于有色金屬、橡膠和樹脂等硬度很低的材料，為避免堵塞砂輪應選用較軟的砂輪。（2）磨削接觸面積較大或磨削薄壁零件及導熱性差的零件時，應選用較軟的砂輪。（3）粗磨與半精磨，應選用較軟的砂輪；精磨和成形磨削應選用較硬的砂輪。在機械加工時，常用的砂輪硬度等級一般為H～N（軟2～中2）。5．組織

砂輪的組織是指磨粒、結(jié)合劑和氣孔三者體積的比例關(guān)系，用來表示磨粒排列的疏密狀態(tài)。砂輪的組織用組織號的大小來表示，組織號與磨粒占砂輪的容積比率（即磨粒率）相對應。砂輪的組織號及適用范圍如下表所示。

6．砂輪形狀

砂輪有許多不同的形狀和尺寸，常用砂輪的形狀、代號及適用范圍如下表所示。二、砂輪的標志

砂輪的標志印在砂輪的端面上，其順序是：形狀代號、尺寸、磨料、粒度號、硬度、組織號、結(jié)合劑、線速度。例如，外徑300mm、厚度50mm、孔徑75mm、棕剛玉、粒度60#、硬度L、5號組織、陶瓷結(jié)合劑、最高工作線速度35m/s的平形砂輪標記為：砂輪1-300×50×75-A60L5V-35GB2484—94任務(wù)四鉆頭、鉸刀和鏜刀

一、鉆頭

鉆頭是孔加工刀具。從實體上加工出孔的鉆頭有麻花鉆、群鉆、扁鉆、深孔鉆及中心鉆等；從已有孔上進行再加工的鉆頭有擴孔鉆、锪孔鉆等。其中，麻花鉆是目前孔加工中應用最廣泛的刀具。麻花鉆是一種粗加工刀具，已標準化，其常備規(guī)格為φ0.1～φ80mm。

1．麻花鉆的結(jié)構(gòu)麻花鉆由柄部、工作部分和頸部三部分組成，其組成部分和結(jié)構(gòu)如左圖所示。

（1）柄部柄部是指鉆頭的夾持部分，有錐柄和直柄兩種形式，柄部直徑在13mm以下的多用直柄，直徑在13mm以上的多用錐柄。錐柄后端做成扁尾，用于傳遞扭矩和使用斜鐵將鉆頭從鉆套中取出。

（2）工作部分切削部分相當于兩把并列而反向安裝的車刀，包括兩個前刀面、兩個主后刀面和兩個副后刀面。前刀面為螺旋槽的表面（切屑流出的面）；主后刀面為頂端兩曲面，它與工件切削表面（孔底）相對應；副后刀面為工作部分外圓上的兩條螺旋形的刃帶，它與工件已加工表面（孔壁）相對應。前刀面與主后刀面的交線為主切削刃，前刀面與副后刀面的交線為副切削刃，兩個主后刀面的交線為橫刃。工作部分是鉆頭的主體，由切削部分和導向部分組成。導向部分是切削部分的后備部分，它包括螺旋槽和兩條狹長的螺旋棱帶。其中，螺旋槽有排屑和輸送切削液的作用；螺旋棱帶有引導鉆頭切削和修光孔壁的作用。（3）頸部頸部是指柄部與工作部分的連接部分，可供磨削外徑時砂輪退刀，并?？逃秀@頭的規(guī)格和廠標。2．麻花鉆結(jié)構(gòu)上的缺點及改進

麻花鉆在結(jié)構(gòu)上存在著許多缺點，例如，前角γo變化太大，其中，外圓處前角為＋30°，靠近鉆芯處前角為－30°，橫刃前角在－55°左右；橫刃長，鉆孔時定心條件差，鉆頭易擺動，軸向力較大；主切削刃長，切削寬度大，卷屑和排屑困難，散熱條件差等。為改善麻花鉆結(jié)構(gòu)上存在的缺點，常對其進行修磨。主要的修磨方法有：磨短橫刃，以增大橫刃前角，減小軸向力；修磨主切削刃，增加分屑槽；修磨頂角，改善邊緣散熱條件；修磨前、后刀面；修磨刃帶等。二、鉸刀鉸刀用于鉸削工件上已鉆削（或擴孔）加工后的孔，它可以加工圓柱孔、圓錐孔、通孔和盲孔等。如下圖所示，鉸刀由工作部分、頸部及柄部組成。工作部分由切削部分和校準部分組成。切削部分主要起切削作用；校準部分由圓柱部分和倒錐組成，其中，圓柱部分主要起導向、校準和修光作用，倒錐主要起減少與孔壁的摩擦和防止孔徑擴大的作用。鉸刀按鉸孔形狀，可分為圓柱鉸刀和圓錐鉸刀；按容屑槽方向，可分為直槽鉸刀和螺旋槽鉸刀；按使用方式，可分為手用鉸刀和機用鉸刀。其中，機用鉸刀又可分為直柄鉸刀和錐柄鉸刀。幾種常用的鉸刀如下圖所示。

鉸刀主要用于孔的半精加工和精加工，其所加工孔的直徑一般小于80mm。鉸刀的生產(chǎn)效率較其他精加工方法高，但適應性較差，一種鉸刀只能用于加工一種尺寸的孔。三、鏜刀

鏜刀是對已有的孔進行再加工的刀具。按切削刃數(shù)量，鏜刀可分為單刃鏜刀和雙刃鏜刀。1．單刃鏜刀

如右圖所示為幾種單刃鏜刀。單刃鏜刀只在鏜桿軸線一側(cè)有切削刃。單刃鏜刀結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，既可用于孔的粗加工，也可用于半精加工或精加工。一把鏜刀可加工直徑不同的孔。單刃鏜刀的剛度較低，必須采用較小的切削用量，因此，生產(chǎn)效率較低，適用于單件小批量生產(chǎn)。2．雙刃鏜刀雙刃鏜刀在鏜桿軸線兩側(cè)有兩個對稱的切削刃，常用的有固定式鏜刀塊和浮動鏜刀等。

（1）固定式鏜刀塊如下圖所示為固定式鏜刀塊。工作時，鏜刀塊可通過斜楔或螺釘夾緊在鏜桿上。安裝后，鏜刀塊相對于鏜桿軸線的安裝誤差會造成孔徑擴大，因此，對鏜刀塊的安裝精度要求很高。固定式鏜刀塊主要用于粗鏜或半精鏜直徑大于40mm的孔。（2）浮動鏜刀浮動鏜刀可分為整體式、可調(diào)焊接式（如左圖所示）和可轉(zhuǎn)位式（如右圖所示）。鏜孔時，浮動鏜刀裝入鏜桿的方孔中，不需夾緊，通過作用在兩側(cè)切削刃上的切削力來自動平衡其切削位置。浮動鏜刀不受刀具安裝誤差和機床主軸誤差的影響，加工精度較高。但它不能校正孔的直線度誤差和位置誤差，因而要求預加工孔的直線性好，表面粗糙度值Ra不大于3.2μm。浮動鏜刀結(jié)構(gòu)簡單，刃磨方便，但加工孔徑不能太小，鏜桿上的方孔制造較難，生產(chǎn)效率低于鉸刀，因此適用于單件、小批量生產(chǎn)中加工直徑較大的孔，特別適用于精鏜孔徑大（d＞200mm）而深（L/d＞5）的筒件和管件。任務(wù)五刨刀、插刀和拉刀一、刨刀

刨刀主要用于加工平面。常見的刨刀如下圖所示。刨刀結(jié)構(gòu)與車刀相似，但由于刨削屬于斷續(xù)切削，切削時沖擊力很大，容易發(fā)生崩刃和扎刀的現(xiàn)象。于是為了增加刀桿剛性，防止折斷，常將刀桿的截面制作的比較粗大；同時，為了保護刀刃，避免出現(xiàn)扎刀現(xiàn)象，常將刨刀刀桿制作成彎頭結(jié)構(gòu)。二、插刀插刀主要用于加工工件的內(nèi)表面，如鍵槽、花鍵槽、多邊形孔、方孔等。如右圖所示，為避免刀桿與工件相碰，插刀刀刃應該突出刀桿；同時為避免插刀在回程時，后刀面與工件已加工表面發(fā)生劇烈摩擦，應采用活動刀桿。三、拉刀如下圖所示，拉刀是多齒刀具。拉削時，利用拉刀上相鄰刀齒的尺寸變化來切除加工余量，使被加工表面一次成形，因此在拉床上只有主運動，無進給運動，進給量是由拉刀的齒升量來實現(xiàn)的。拉刀能加工各種形狀貫通的內(nèi)、外表面，生產(chǎn)效率高，使用壽命長；但制造復雜，主要用于成批、大量生產(chǎn)中。任務(wù)六數(shù)控刀具

一、數(shù)控刀具的種類1．按結(jié)構(gòu)分按結(jié)構(gòu)不同，數(shù)控刀具可分為整體式、鑲嵌式和特殊形式。其中，鑲嵌式數(shù)控刀具可分為焊接式刀具和機夾式刀具，而機夾式刀具又可分為不轉(zhuǎn)位式和可轉(zhuǎn)位式兩種刀具；特殊形式數(shù)控刀具包括復合刀具、減振式刀具和可逆攻螺紋刀具等。2．按切削工藝分數(shù)控車削刀具可分為加工外圓、內(nèi)孔和螺紋等多種類型的刀具。數(shù)控銑削刀具可分為面銑、立銑和三面刃銑等刀具。數(shù)控鉆削刀具可分為加工孔、攻螺紋和鉸孔等刀具。數(shù)控鏜削刀具可分為粗鏜和精鏜等刀具。二、對數(shù)控刀具的要求

1．剛性好（尤其是粗加工刀具）、精度高、抗振及熱變形小。

2．良好的互換性，便于快速換刀，降低輔助時間，提高加工效率。

3．切削性能穩(wěn)定、可靠，刀具壽命高，耐沖擊性好。

4．刀具的尺寸和結(jié)構(gòu)便于調(diào)整，以減少換刀調(diào)整時間。

5．應能可靠地斷屑或卷屑，以利于切屑的排出。

6．系列化、標準化、模塊化，以利于減少刀具數(shù)量，提高刀具利用率，便于編程和對刀具的管理。綜合實訓如下圖所示，銑削一墊鐵，工件材料為45鋼，頂面和底面已加工，現(xiàn)需銑削兩側(cè)斜面，斜面與兩側(cè)面夾角為24°±6′，斜面的表面粗糙度Ra為1.6μm。請選擇所用銑刀。一、實訓過程

銑削斜面的方法有四種：①使用傾斜墊鐵銑斜面；②使用角度銑刀銑斜面；③使用萬能銑頭銑斜面；④使用分度頭銑斜面。由于傾斜墊鐵的角度需要預先銑削，工藝較