第 3章 金属切削基础与刀具
3.1 金属切削基础知识
3.2 车刀
3.3 铣刀
3.4 孔加工刀具
3.5 螺纹加工刀具
3.6 齿轮刀具
3.7 数控刀具结 束
3.1 金属切削基础知识
金属切削加工是指用切削工具从工件上切除多余金属材料的加工方法。常用的切削工具有车刀、铣刀、刨刀、钻头、
砂轮、齿轮刀具等，常见的切削加工方法有车削、铣削、刨削、铣削、磨削、齿形加工、等。
3,1,1金属切削的基本定义
1．切削运动和切削用量
1)切削运动 指切削加工时，切削工具和工件之间的相对运动。如 图 3-1所示，车削时工件的旋转运动是切除多余金属的基本运动，车刀平行于工件轴线的直线运动，是保证切削连续进行，由这两个运动组成的切削运动，完成工件外圆表面的加工。
下一页 返回图 3-1 车削运动和切削表面返回
2)切削用量 切削用量是切削过程中切削速度、进给量 和背吃刀量的总称。
（ 1）切削速度 切削速度是指切削刃选定点相对于工件主运动的瞬时速度。若主运动为旋转运动，切削速度为其最大的线速度。计算公式为,
（ 2）进给量 进给量是指刀具或工件在进给运动方向上相对于工件或刀具移动的距离,常用每转或每行程的位移量来表示。
（ 3）背吃刀量 背吃刀量是指工件上已加工表面与待加工表面间的垂直距离。
上一页 下一页 返回
1000
dnv
c
2
mw
p
dda
3.1 金属切削基础知识
3,1,2刀具切削部分的基本定义
1,切削刀具组成及几何参数 切削刀具种类繁多，构造各异。其中较典型、较简单的是车刀，其他刀具的切削部分可以看成是以车刀为基本形态演变而来的刀具，如 图 3-5所示。
1)刀具切削部分的组成 如 图 3-6所示为普通外圆车刀，由刀体和刀柄两部分。刀柄用于夹持刀具，又称夹持部分；刀体用于切削，又称切削部分。切削部分一般由三面、两个切削刃和一个刀尖组成。
（ 1）前面 刀具上切屑流过的表面称为刀具的前面,又称前刀面。
（ 2）后面 刀具上与过渡表面相对的表面称为刀具的后面，
又称后刀面。
上一页 下一页 返回
3.1 金属切削基础知识图 3-5 几种刀具切削部分的形状返回图 3-6 车刀的组成返回
（ 3）副后面 刀具上与已加工表面相对的表面称为刀具的副后面。
（ 4）主切削刃 前面和后面的交线为主切削刃。
（ 5）副切削刃 前面和副后面的交线为副切削刃。
（ 6）刀尖 主切削刃和副切削刃的交点。刀尖实际上是一段短直线或圆弧。
不同类型的刀具，其刀面、切削刃的数量不完全相同。
2) 确定刀具几何角度的辅助平面 刀具角度对切削加工影响很大，为便于度量和刃磨刀具，需要假定三个辅助平面作基准，构成刀具静止参考系，如 图 3-7所示 。
上一页 下一页 返回
3.1 金属切削基础知识图 3-7 刀具静止参考系返回
3)车刀的几何角度 刀具的几何角度是在刀具静止参考系内度量的，如 图 3-8所示。
2．切削层参数
切削层是指工件上正被刀具切削刃切削的一层金属。切削层参数是在与主运动方向垂直的平面内度量的切削层截面尺寸。
3,1,3切削过程及其物理现象
金属在切削过程中产生的积屑瘤、切削力、切削热和刀具磨损等物理现象，主要是切削过程中的变形和摩擦引起的。下面分别对这些物理现象进行分析。
1．切屑的形成及切屑类型
1) 切屑的形成 金属的切削过程也是切屑形成的过程。
上一页 下一页 返回
3.1 金属切削基础知识图 3-8 车刀的标注角度返回
2) 切屑的类型 当工件材料的性能、切削条件不同时，
会产生不同类型的切屑，并对切削加工产生不同的影响。
（ 1）带状切屑 （ 2）节状切屑
（ 3）单元状切屑 （ 4）崩碎切屑
同一加工件，切屑的类型可以随切削条件的不同而改变，
在生产中，常根据具体情况采取不同的措施来得到需要的切屑，以保证切削加工的顺利进行。例如，增大前角、提高切削速度或减小切削厚度可将节状切屑转变成带状切屑。
上一页 下一页 返回
3.1 金属切削基础知识
2．积屑瘤
在一定范围的切削速度下切削塑性金属时，在刀具前面靠近刀刃的部位粘附着一小块很硬的金属，这块金属就是切削过程中产生的积屑瘤，或称刀瘤。
3．切削力
总切削力是切削层金属的变形抗力、刀具前面与切屑之间的摩擦力以及后面与过渡表面之间的摩擦力的总和。
4．切削热与切削温度
在切削过程中，由于切削层金属的弹性变形、塑性变形以及摩擦而产生的热，称为切削热。切削热通过切屑、工件、
刀具以及周围的介质传导出去。
上一页 下一页 返回
3.1 金属切削基础知识
切削区域 (工件、切屑、刀具三者之间的接触区 )的平均温度，称为切削温度。切削温度可用仪器测定，也可通过切屑的颜色大致判断。如切削碳素钢，切屑的颜色从银白色、
黄色、紫色到蓝色，则表明切削温度从低到高。
5．刀具的磨损
一把磨好的刀具，经过一段时间切削后，刀刃由锋利逐渐变钝，如继续使用就会发现工件已加工表面粗糙度值增大，
切削温度升高，切屑颜色开始发生变化，甚至会产生振动或不正常的噪音。这说明刀具已严重磨损，必须重磨或换刀。
上一页 下一页 返回
3.1 金属切削基础知识
3,1,4刀具材料的选用
1．刀具材料应具备的性能
切削过程中，刀具切削部分是在很大的切削力、较高的切削温度及剧烈摩擦等条件下工作的，同时，由于切削余量和工件材质不均匀或切削时形不成带状切屑，还伴随冲击和振动，因此刀具切削部分的材料应具备以下几方面的性能。
1)高硬度 2)高耐磨性 3)高耐热性
4)足够的强度和韧性 5)良好的工艺性上一页 下一页 返回
3.1 金属切削基础知识
2．刀具材料
目前机械加工中所用的刀具材料以高速钢和硬质合金为主，
碳素工具钢、低合金工具钢因耐热性差，一般仅用于手工工具或切削速度较低的刀具。
3,1,5切削液及其合理选用
在切削过程中，合理地使用切削液 (或称冷却润滑液 )，可以减小刀具与切屑、刀具与加工表面的摩擦，降低切削力和切削温度、减小刀具磨损、提高加工表面质量。
1．切削液应具备的基本性能及种类
1)冷却性能。作为切削液应具备良好的冷却性能，以把切削过程中生成的热量最大限度地带走，降低切削区的温度。
上一页 下一页 返回
3.1 金属切削基础知识
2)润滑性能。切削液的润滑性能是指它减小前 (刀 )面与切屑、后 (刀 )面与工件表面间摩擦的能力。
3)清洗性能。切削加工中产生细碎切屑 (如切铸铁 )或磨料微粉 (如磨削 )时，要求切削液具有良好的清洗性能，以清除粘附的碎屑和磨粉，减少刀具和砂轮的磨损，防止划伤工件的已加工表面和机床导轨面。
4)防锈性能。切削液应具备一定的防锈性能，以减小周围介质对机床、刀具、工件的腐蚀，在气候潮湿地区，这种性能更为重要。防锈性能的好坏，主要取决于切削液本身的成分。为提高防锈能力，常加入防锈添加剂。
上一页 下一页 返回
3.1 金属切削基础知识
2．切削液的种类
常用的切削液可分为水溶液、切削油、乳化液三大类。
1) 水溶液 水溶液的主要成分是水，冷却性能好，若配成透明状液体，还便于操作者观察。但纯水易使金属生锈、
润滑性能也差，故使用时常加入适当的添加剂，使其既保持冷却性能又有良好的防锈性能和一定的润滑性能。
2) 切削油 切削油的主要成分是矿物油 (如机油、轻柴油、煤油 )、动植物油 (猪油、豆油等 )和混合油，这类切削液的润滑性能较好。
上一页 下一页 返回
3.1 金属切削基础知识
3) 极压切削油 极压切削油是在矿物油中添加氯、硫、
磷等极压添加剂配制而成。它在高温下不破坏润滑膜，具有良好的润滑效果，故被广泛采用。
4) 乳化液 乳化液是用 95％～ 98％的水将由矿物油、
乳化剂和添加剂配制成的乳化油膏稀释而成，外观呈乳白色或半透明，具有良好的冷却性能。因含水量大，润滑、防锈性能较差，常加入一定量的油性、极压添加剂和防锈添加剂，
配制成极压乳化液或防锈乳化液。
上一页 下一页 返回
3.1 金属切削基础知识
3．切削液的合理选用和使用方法
1）切削液的合理选用
切削液的种类很多，性能各异，应根据工件材料、刀具材料、加工方法和加工要求合理选用。一般选用原则如下：
（ 1）粗加工 粗加工时切削用量较大，产生大量的切削热容易导致高速钢刀具迅速磨损。这时宜选用冷却性能为主的切削液 (如质量分数为 3％～ 5％的乳化液 )，以降低切削温度。
上一页 下一页 返回
3.1 金属切削基础知识
（ 2）精加工 精加工以减小工件表面粗糙度值和提高加工精度为目的，因此应选用润滑性能好的切削液。
（ 3）难以加工材料的加工 切削高强度钢、高温合金等难以加工材料时，由于材料中所含的硬质点多、导热系数小，加工均处于高温高压的边界摩擦润滑状态，因此宜选用润滑和冷却性能均好的极压切削油或极压乳化液。
（ 4）磨削加工 磨削加工速度高、温度高，热应力会使工件变形，甚至产生表面裂纹，且磨削产生的碎屑会划伤已加工表面和机床滑动表面。所以宜选用冷却和清洗性能好的水溶液或乳化液。但磨削难加工材料时，宜选用润滑性好的极压乳化液和极压切削油。
上一页 下一页 返回
3.1 金属切削基础知识
（ 5）封闭或半封闭容屑加工 钻削、攻丝、铰孔和拉削等加工的容屑为封闭或半封闭方式，需要切削液有较好的冷却、润滑及清洗性能，以减小刀 —— 屑摩擦生热并带走切屑，宜选用乳化液、极压乳化液和极压切削油。
上一页 返回
3.1 金属切削基础知识
3.2 车刀
3.2.1车刀的种类与用途
1．常用车刀的种类
车刀是车削加工使用的刀具，可用于各类车床。车刀的种类很多。
1）按结构分有整体式车刀、焊接式车刀、机夹重磨式车刀和可转位式车刀等，如 图 3-18,图 3-19所示。
2）按用途可为分外圆车刀、镗孔车刀、端面车刀、螺纹车刀、、切断刀和成形车刀等，如 图 3-20所示。
外圆车刀有直头和弯头之分,常以主偏角的数值来命名,
如 Kr=90o称为 90o外圆车刀； Kr=45o称为 45o外圆车刀。
下一页 返回图 3-18 车刀的种类返回图 3-19 可转位车刀种类返回
(a)可转位外圆车刀 (b) 可转位切断刀
(c)可转位螺纹车刀图 3-20 常用车刀种类返回
2．常用车刀的组成
刀具切削部分的组成 (如 图 3-6)所示。
3,2,2车刀几何角度及切削用量的选择
1．车刀角度的选择
1) 前角的选择 前角是刀具最重要的一个角度，对切削加工质量、效率和刀具耐用度等影响都很大。一般情况，前角增大，刃口锋利，切削力减小，但刃口的强度降低，散热面积减小，切削温度升高，刀具耐用度降低。前角的选择原则是在满足强度要求的前提下，选用较大值。
上一页 下一页 返回
3.2 车刀图 3-6 车刀的组成返回
2)后角的选择 后角的作用主要是减少切削过程中后面与过渡表面之间的摩擦，减轻刀具磨损。后角大，刃口强度会降低，刀具散热效率降低，切削温度升高，刀具耐用度降低；后角小，后刀面与过渡表面之间的摩擦加剧，刀具磨损大，工件冷硬程度增加，加工表面质量差。后角的选择应在保证刀具强度的前提下，视工件材料、加工性质和刀具材料而定。
3）主偏角的选择
主偏角的大小影响刀具耐用度、背向力与进给力的大小。
减小主偏角能提高刀刃强度、改善散热条件，并使切削层厚度减小、切削层宽度增加，减轻单位长度刀刃上的负荷，从而有利于提高刀具的耐用度；而加大主偏角，则有利于减小背向力，防止工件变形，减小加工过程中的振动和工件变形。
主偏角的选择原则是在保证表面加工质量和刀具耐用度的前提下，尽量选用较大值。
上一页 下一页 返回
3.2 车刀
4) 副偏角的选择 副偏角影响刀具的耐用度和已加工表面的粗糙度。增大副偏角，可减小副切削刃与已加工表面的摩擦，防止切削时产生振动。减小副偏角有利于降低已加工表面的残留高度 (见 图 3-21)，降低已加工表面的粗糙度，
但加剧副后面与已加工表面的摩擦。副偏角的选择原则是在保证表面质量和刀具耐用度的前提下，尽量选用较小值。
2．切削用量的选择
切削用量 Vc,f,ap对生产率的影响是等同的，而对切削加工过程的影响是不同的。生产中应合理选择切削用量，
在保证加工质量和合理的刀具耐用度的前提下，提高生产率，
降低加工成本。
上一页 下一页 返回
3.2 车刀图 3-21 副偏角对残留高度的影响返回
1) 粗加工时切削用量的选择 粗加工的主要目的在于尽快切除加工余量，以提高生产率，降低成本。所以，应选择较大的切削用量。
2)半精加工、精加工时切削用量的选择 精加工的主要目的在于保证加工精度和表面质量，同时兼顾提高生产率。
3,2,3车刀的刃磨
1．磨刀砂轮的选择
常用的磨刀砂轮：
1）氧化铝砂轮 (呈白色 )，另一种是碳化硅砂轮 (呈绿色 )。
氧化铝砂轮的磨粒韧性好，比较锋利，硬度稍低，用来刃磨高速钢刀具。
上一页 下一页 返回
3.2 车刀
2）碳化硅砂轮的磨粒硬度高，切削性能好，但较脆，用来刃磨硬质合金刀具。
3）人造金刚石砂轮刃磨刀具，这种砂轮的磨粒硬度极高，
强度较高，导热性好，自锐性好。除可刃磨硬质合金刀具外，
还可磨削玻璃、陶瓷等高硬度材料。
2．磨刀的步骤和方法
车刀的刃磨有机械刃磨和手工刃磨两种。机械刃磨效率高，
质量稳定，操作方便，主要用于刃磨标准刀具。手工刃磨比较灵活，对磨刀设备要求不高，这种刃磨方法在一般工厂较为普遍。对于车工来说，手工刃磨是必须掌握的基本技能。
上一页 下一页 返回
3.2 车刀
3．车刀角度的检查
车刀磨好后，必须检查刃磨质量和角度是否符合要求。
先检查刃磨质量，看看刀刃是否锋利，表面是否有裂纹或明显沟痕。对于要求高的车刀，可用 10～ 20倍的放大镜检查。
检查角度时，可以用 图 3-25所示的方法，先用样板检查车刀主后角，然后检查楔角。如果这两个角度已符合要求，
那么前角也就对了。检查时，应使样板垂直于主切削刃。
车刀角度也可以用专用的量角台或万能游标量角器测量。
图 3-26所示为一专用量角台，它由底座、立柱、螺母、角度板和靠板组成,靠板的下刃是测量前角和刃倾角的，侧刃是测量后角的。
上一页 下一页 返回
3.2 车刀图 3-25 用样板检查车刀的角度返回图 3-26 前角的测量返回
4．刃磨刀具时的注意事项
1)握刀姿势要正确，手指要稳定，不能抖动。
2)磨碳素钢、合金钢及高速钢刀具时，要经常冷却，不能让刀头烧红，否则，会失去其硬度。
3)磨硬质合金刀具时，不要进行冷却，否则，突然冷却会使刀片碎裂。
4)在盘形砂轮上磨刀时，尽量避免使用砂轮的侧面；在杯形砂轮上磨刀时，不准使用砂轮的内圈。
5)刃磨时，应将刀具往复移动，不要固定在砂轮的某一处，否则，会使砂轮表面磨成凹槽，再刃磨其他刀时造成困难。
上一页 下一页 返回
3.2 车刀
5．刃磨刀具时的安全问题
1)刃磨时不能用力过大，否则，会使手打滑触及砂轮而受伤。
2)磨刀时，人应站在砂轮的侧面，必须戴上防护眼镜，
以防止碎屑飞入眼中。
3)砂轮必须装有防护罩。
4)砂轮旋转平稳后才能磨刀。
5)托架与砂轮之间的空隙不能太大 (小于 3mm)，否则，容易使刀具嵌入中间而挤碎砂轮发生危险。
6)磨刀具的砂轮，不要磨削其他物件。
上一页 下一页 返回
3.2 车刀
6．车刀的安装
在安装车刀时，一定要注意以下几点：
1)车刀悬伸部分要尽量缩短。一般悬伸长度约为车刀厚度的 1～ 1.5倍。悬伸过长，车刀切削时刚性差，容易产生振动、
弯曲甚至折断，影响加工质量。
2)车刀一定要夹紧，否则，车刀崩出将造成难以想象的后果。
3)车刀刀尖一般应与工件旋转轴线等高，否则，将使车刀工作时的前角和后角发生改变。车外圆时，如果车刀刀尖高于工件旋转轴线，则使前角增大，后角减小，从而加剧后面与工件之间的摩擦；如果车刀刀尖低于工件旋转轴线，则使后角增大，前角减小，从而使切削不顺利。在车削内孔时，其角度的变化情况正好与车外圆时相反。
上一页 下一页 返回
3.2 车刀
4)车刀刀杆中心线应与进给运动方向垂直，否则将使车刀工作时的主偏角和副偏角发生改变。主偏角减小，进给力增大；副偏角减小，加剧摩擦。
这些要求对各种车刀的安装是通用的，但对不同的切削情况，又有其特殊的要求。
上一页 返回
3.2 车刀
3,3,1铣刀的种类与用途
1．铣刀的种类与选用
铣刀的种类很多，一般由专业工具厂生产。由于铣刀的形状比较复杂，尺寸较小的往往用高速钢做成整体式结构；
尺寸较大的铣刀，一般做成镶齿结构，刀齿为高速钢或硬质合金，刀体则为中碳钢或者合金结构钢，从而节约刀具材料。
常用的铣刀类型有下述几种。见 图 3-32,图 3-33所示。
下一页 返回
3.3 铣刀返回图 3-32 常用铣刀的种类返回图 3-33 特种铣刀
3,3,2 铣刀的几何角度
1．坐标平面（见 图 3-34 圆柱形铣刀静止参考系）
2．铣刀的几何角度
铣刀种类虽多，但基本形式是圆柱铣刀和端铣刀，前者轴线平行于加工表面，后者轴线垂直于加工表面。铣刀刀齿数虽多，但各刀齿的形状和几何角度相同，所以对一个刀齿进行研究即可。无论是端铣刀，还是圆柱铣刀，每个刀齿都可视为一把外圆车刀如 图 3-35 所示，故车刀几何角度的概念完全可用于铣刀。
上一页 下一页 返回
3.3 铣刀图 3-34 圆柱形铣刀静止参考系返回图 3-35 铣刀和车刀对比返回
3．铣刀几何参数的选择
1) 前角的选择 铣刀前角应根据刀具和工件的材料确定。高速钢圆柱铣刀加工塑性材料时，切屑变形较大，切屑与前面摩擦较大，应取较大的前角。硬质合金面铣刀切入时冲击力大，且硬质合金脆性大，强度较低，故应减小前角。
当铣削强度大、硬度高的材料时，可采用负前角。前角具体数值可参考 表 3-9。
2) 后角的选择 在铣削过程中，由于铣刀刀齿切削厚度比较小，一般磨损主要发生在后刀面上，采用较大后角可以减小磨损；当采用较大的负前角时，可适当增加后角，具体数值可参考 表 3-10。
上一页 下一页 返回
3.3 铣刀表 3-9 铣刀前角推荐值返回工件材料 σ b/MPa 高速钢铣刀 硬质合金铣刀钢材
＜ 600 20 o 15 o
600～ 1000 15 o - 5 o
＞ 1000 12 o ～ 10 o -(10 o～ 15 o )
铸 铁 5 o～ 15o -5 o～ 5 o
表 3-10 铣刀后角推荐值返回铣刀类型 后 角 值高速钢铣刀精齿 12o
细齿 16o
高速钢锯片铣刀 粗、细齿 20o
硬质合金铣刀粗齿 6 o～ 8 o
细齿 12o～ 15o
3)刃倾角的选择 立铣刀和圆柱铣刀的外圆螺旋角 β 就
λ s是刃倾角。增大刃倾角可以增加同时工作的齿数，使铣削平稳，并使铣刀具有切削刃锋利、实际前角增大等特点，可改善铣刀的工作性能。铣削宽度较窄的铣刀，增大 β 意义不大，故一般取 β =0或较小的值。螺旋角的具体数值可参考 表
3-11。
4)主偏角与副偏角的选择 面铣刀主偏角的作用及其对铣削过程的影响，与车刀主偏角在车削中的作用和影响相同。
常用的主偏角取 45o,60o,75o,90o。工艺系统的刚性好，取小值；反之取大值。副偏角取 5o～ 10o。
圆柱铣刀只有主切削刃，没有副切削刃，故没有副偏角。
主偏角为 90o。
上一页 下一页 返回
3.3 铣刀表 3-11 铣刀的外圆螺旋角推荐值返回铣刀类型螺旋齿圆柱铣刀立铣刀 三面刃、两面刃圆 盘铣刀粗齿 细齿螺旋角 45 o～ 60 o 25o～ 30o 30o～ 45o 15 o～ 20 o
3.3.3 铣削用量和切削层参数
1．铣削用量
如 图 3-38所示，铣削用量有：
1）背吃刀量 ap
指垂直于工作平面测量的切削层中最大的尺寸。端铣时，
ap为切削层深度；圆周铣削时,ap为被加工表面的宽度。
2）侧吃刀量 ac
指平行于工作平面测量的切削层中最大的尺寸，端铣时，
ac为被加工表面宽度；圆周铣削时,ac为切削层深度。
上一页 下一页 返回
3.3 铣刀图 3-38 铣削用量返回
3) 进给运动参数
铣削时进给量有三种表示方法：
(1)每齿进给量 fz 指铣刀每转过一刀齿相对工件在进给运动方向上的位移量，单位为 mm/z。
(2) 进给量 f 指铣刀每转过一转相对工件在进给运动方向上的位移量，单位为 mm/r。
(3) 进给速度 vf 指铣刀切削刃选定点相对工件的进给运动的瞬时速度，单位为 mm/min。
4)铣削速度 指铣刀切削刃选定点相对工件的主运动的瞬时速度。可按下式计算,vc =π dn/1000
上一页 下一页 返回
3.3 铣刀
2．切削层参数
铣削时的切削层为铣刀相邻两个刀齿在工件上形成的过渡表面之间的金属层，如 图 3-39所示。切削层形状与尺寸规定在基面内度量，它对铣削过程有很大影响。
3．铣削用量的选择
铣削用量的选择应当根据工件的加工精度、铣刀的耐用度及机床的刚性进行选择，首先选定铣削深度，其次是每齿进给量，最后确定铣削速度。下面介绍按加工精度不同选择铣削用量的一般原则。
上一页 下一页 返回
3.3 铣刀图 3-39 铣刀切削层参数返回
a)圆柱形铣刀 b)面铣刀
1)粗加工 因粗加工余量较大，精度要求不高，此时应当根据工艺系统刚性及刀具耐用度来选择铣削用量。一般选取较大的背吃刀量和侧吃刀量，使一次进给尽可能多地切除毛坯余量。在刀具性能允许的条件下应以较大的每齿进给量
(参见 表 3-12)进行切削，以提高生产率。
2)半精加工 此时工件的加工余量一般在 0.5～ 2 mm，并且无硬皮，加工后要降低表面粗糙度值，因此应选择较小的每齿进给量，而取较大的切削速度 (参见 表 3-13)。
3)精加工 精加工时加工余量很小，应当着重考虑刀具的磨损对加工精度的影响，因此宜选择较小的每齿进给量和较大的铣削速度进行铣削。
上一页 下一页 返回
3.3 铣刀表 3-12 粗铣每齿进给量 fz的推荐返回
Zf
刀 具 工 件 材 料 推荐进给量 (mm/z)
高速钢圆柱铣刀钢 0.10～ O.50
铸 铁 0.12～ 0.20
端铣刀钢 0.04～ 0.06
铸 铁 0.15～ 0.20
三面刃铣刀钢 0.04～ 0.06
铸 铁 O.15～ 0.25
硬质合金铣刀钢 0.1～ 0.20
铸 铁 0.15～ 0.30
表 3-13铣削速度 vc 的推荐值返回
v 工件材料铣削速度 vc (m/min)
说 明高速钢铣刀 硬质合金铣刀
20 20～ 45 150～ 190
1．粗铣时取小值，
精铣时取大值。
2．工件材料强度、
硬度高取小值反。
之取大值。
3．刀具材料耐热性好取大值，耐热性差取小值。
45 20～ 35 120～ 150
40Cr 15～ 25 60～ 90
HTl50 14～ 22 70～ 100
黄铜 30～ 60 120～ 200
铝合金 112～ 300 400～ 600
不锈钢 16～ 25 50～ 100
3,3,4 铣削方式
1．圆周铣削方式
圆周铣削有二种铣削方式：逆铣和顺铣。
如 图 3-41a所示，铣刀的旋转方向和工件的进给方向相反时称为逆铣，相同时称为顺铣 (图 3-41b)。
2．端铣方式
在端铣时，根据面铣刀相对于工件安装位置不同，也可分为逆铣和顺铣。如 图 3-42所示。
上一页 下一页 返回
3.3 铣刀图 3-41 逆铣与顺铣返回
a)逆铣 b)顺铣图 3-42 端铣时的顺铣与逆铣返回
a)对称端铣 b)不对称逆铣 c)不对称顺铣
3.3.5 铣刀的磨损与铣刀寿命
1．铣刀的磨损
1)铣刀的磨损形式
铣刀磨损的基本规律与车刀相似。高速钢铣刀的切削厚度较小，尤其在逆铣时，刀齿对工件表面挤压、滑行较严重，
所以铣刀磨损主要发生在后面上，用硬质合金面铣刀铣削钢件时，因切削速度高，切屑在前面上摩擦严重，故后面磨损的同时，前面也有较小磨损。此外，硬质合金面铣刀进行高速断续切削，使刀齿经受着反复的机械冲击和热冲击，产生裂纹而引起刀齿的疲劳破损。铣削速度愈高，产生这种疲劳破损就愈早和愈严重。
上一页 下一页 返回
3.3 铣刀
如果铣刀几何角度选择不合理或使用不当、刀齿强度差，
则刀齿在承受很大的冲击力后，会产生没有裂纹的大打刀。
2）防止铣刀破损的措施
（ 1）合理选择铣刀刀片牌号，应采用韧性高、抗热裂纹敏感性小，且具有较好耐热性和耐磨性的刀片材料。
（ 2）合理选用铣削用量，在一定加工条件下，存在一个不产生破损的安全工作区域。
（ 3）合理选择工件与铣刀之间的相对位置，合理地选择面铣刀安装位置对减少面铣刀破损起着重要作用。
上一页 下一页 返回
3.3 铣刀
2．铣刀寿命
铣刀磨损标准规定在后面上，高速钢圆柱形铣刀粗铣钢件时 VB=0.6 mm，精铣时 VB=0.25 mm。硬质合金面铣刀铣削钢件时 VB=1～ 1.2 mm,铣削铸件时 VB=1.5～ 2 mm 。
高速钢圆柱形铣刀的寿命 T=100～ 400min，硬质合金面铣刀的寿命 T=80～ 600min。铣刀使用寿命的平均值见 表 3-14所示。
上一页 返回
3.3 铣刀表 3-14铣刀使用寿命的平均值 (min)
返回名称 铣刀直径 d0/mm
小于
25
25～
40
40～ 60 60
～
75
75～
90
90～
110
110～ 150 150
～
200
20
0
～
22
5
225
～
250
250～ 300 300～
400
端铣刀 --- 120 180 240 300 420
镶齿圆柱铣刀
180 ---
细齿圆柱铣刀
--- 120 180 ---
盘铣刀 --- 120 150 180 240 ---
立铣刀 60 90 120 ---
槽铣刀锯片铣刀
--- 60 75 120 150 180 ---
成形铣刀 角度铣刀
--- 120 180 ---
3.4 孔加工刀具
3.4.1孔加工刀具的种类与用途
机械加工中的孔加工刀具分为两类：一类是用于实体工件上加工孔的刀具；另一类是对工件上已有孔进行再加工的刀具。
这些孔加工刀具有着共同的特点：刀具均在工件内表面切削，工作部分处于加工表面包围之中，刀具的强度、刚度、
导向、容屑、排屑及冷却润滑等都比切削外表面时问题更突出。
1．扁钻
扁钻 (图 3-46)是使用最早的钻孔工具。因为结构简单、
刚度好、成本低、刃磨方便，故近十几年来经过改进又获得了较多应用，特别是在微孔 (小于 φ 1 mm)及大孔 (大于 φ 38
mm )加工中显得更方便、经济。
下一页 返回图 3-46 扁钻返回
扁钻有整体式和装配式两种。前者适于数控机床，常用于较小直径 (小于 φ 12 mm)孔加工，后者适于较大直径 (大于
φ 63,5 mm)孔加工。
2．麻花钻
麻花钻 (图 3-47)是迄今最广泛应用的孔加工刀具。因为它的结构适应性较强，又有成熟的制造工艺及完善的刃磨方法，特别是加工小于 φ 30mm的孔，麻花钻仍为主要工具。生产中也有将麻花钻作为扩孔钻使用的。
3．中心钻
中心钻是用来加工轴类工件中心孔的，有三种结构形式：
带护锥中心钻 图 3-48(a)、无护锥中心钻 图 3-48(b)和弧型中心钻 图 3-48(c)。
上一页 下一页 返回
3.4 孔加工刀具图 3-47 麻花钻返回图 3-48 中心钻的种类返回
4．深孔钻
通常把孔深与孔径之比大于 5～ 10倍的孔称为深孔，加工所用的钻头称为深孔钻。 深孔钻有很多种，常用的有：外排屑深孔钻、内排屑深孔钻、喷吸钻及套料钻等。
5．扩孔钻
扩孔钻专门用来扩大已有孔。它比麻花钻的齿数多 (Z>3)，
容屑槽较浅，无横刃，强度和刚度均较高，导向性能与切削性能较好，加工质量和生产效率比麻花钻高，精度可达
ITll～ ITIO级，表面粗糙度 Ra6.3～ 3.2μ m。
常用的有高速钢整体扩孔钻、高速钢镶齿套式扩孔钻及硬质合金镶齿套式扩孔钻等。
上一页 下一页 返回
3.4 孔加工刀具
6．锪钻
常见的锪钻有三种：圆柱形沉头孔锪钻、锥形沉头孔锪钻及端面凸台锪钻。
7．铰刀
铰刀常用来对已有孔作最后精加工，也可对要求精确的孔进行预加工。加工精度可达 ITll～ IT6级，表面粗糙度
Ra1.6～ 0.2μ m。
8．镗刀
镗刀是对工件已有孔进行再加工的刀具，可加工不同精度的孔，加工精度可达 1T7～ IT6级，表面粗糙度达 Ra6.3～
0.8(0.4)μ m。
上一页 下一页 返回
3.4 孔加工刀具
9．复合孔加工刀具
复合孔加工刀具是由两把或两把以上同类或不同类孔加工刀具组合而成的刀具。它的优点是生产率高，能保证各加工表面间相互位置精度，可以集中工序，减少机床台数。但复合刀具制造复杂，重磨和尺寸调整较困难。复合孔加工刀具的种类繁多
3,4,2麻花钻
麻花钻用于在实体材料上加工低精度的孔,也可用于扩孔。
如 图 3-52所示。
上一页 下一页 返回
3.4 孔加工刀具图 3-52 标准麻花钻返回
1,麻花钻由三部分组成
1)工作部分。工作部分包括切削部分和导向部分。切削部分承担切削工作，导向部分的作用在于切削部分切入孔后起导向作用，也是切削部分的备磨部分。为了减小与孔壁的摩擦，一方面在导向圆柱面上只保留两个窄棱面，另一方面沿轴向作出每 100mm长度上有 O.03～ 0.12 mm的倒锥。
2)柄部。柄部是钻头的夹持部分，用以与机床主轴孔配合并传递扭矩。柄部有直柄 (小于 φ 20mm 的小直径钻头 )和锥柄之分。柄部末端还作有扁尾。
上一页 下一页 返回
3.4 孔加工刀具
3）颈部。颈部位于工作部分与柄部之间，可供砂轮磨锥柄时退刀，也是打标记之处。为了制造上的方便，直柄钻头无颈部。
2.麻花钻切削部分由两个前刀面、两个后刀面、两个副后刀面、两条主切削刃和一条横刃组成。
1）前刀面 前刀面即螺旋沟表面。是切屑流经的表面，
起容屑、排屑作用，需抛光以使排屑流畅。
2）后刀面 后刀面与加工表面相对，位于钻头前端，
形状由刃磨方法决定，可为螺旋面、圆锥面或平面，手工刃磨得任意曲面。
3）副后刀面 副后刀面是与已加工表面 (孔壁 )相对的钻头外圆柱面上的窄棱面。
上一页 下一页 返回
3.4 孔加工刀具
4）主切削刃 主切削刃是前刀面 (螺旋沟表面 )与后刀面的交线，标准麻花钻主切削刃为直线 (或近似直线 )。
5）副切削刃 副切削刃是前刀面 (螺旋沟表面 )与副后刀面 (窄棱面 )的交线，即棱边。
6）横刃 横刃是两个 (主 )后刀面的交线，位于钻头的最前端，亦称钻尖。
3．麻花钻的修磨
麻花钻的修磨是指钻头在使用过程中对不够合适的结构参数进行补充刃磨。如果修磨得当，对提高钻孔效率、减少钻头磨损、改善加工质量等，均会收到较好效果。
上一页 下一页 返 回
3.4 孔加工刀具
3.4.3深孔钻
深孔指孔的深度与直径比 L/D＞ 5的孔。一般深孔 L/D=5～
10还可用深孔麻花钻加工，但 L/D＞ 20的深孔则必须用深孔刀具才能加工，包括深孔钻、镗、铰、套、料、滚压工具等。
深孔加工有许多不利的条件。如不能观测到切削情况，只能听声音、看切屑、测油压来判断排屑与刀具磨损的情况；切削热不易传散，需有效的冷却；孔易钻偏斜；刀柄细长，刚性差，易振动，影响孔的加工精度，排屑不良，易损坏刀具等。
因此深孔刀具的主要特点是需有较好的冷却、排屑措施以及合理的导向装置。下面介绍几种典型的深孔刀具。
上一页 下一页 返回
3.4 孔加工刀具
1．枪钻
枪钻属于小直径深孔钻，如 图 3-60所示。它的切削部分用高速钢或硬质合金，工作部分用无缝钢管压制成形。工作时工件旋转，钻头进给，一定压力的切削液从钻杆尾端注入，
冷却切削区后沿钻杆凹槽将切屑冲出，也称外排屑。排出的切削液经过过滤、冷却后再流回液池，可循环使用。
2,BTA内排屑深孔钻
BTA(Boring and Trepanning Association)深孔钻由钻头和钻杆组成，通过多头矩形螺纹连接成一体。钻孔时，切削液从钻杆外圆与工件孔壁间流入，经切削区后汇同切屑从钻杆内孔内排出，称内排屑。钻杆断面为管状，刚性好，因而切削效率高于外排屑。它主要用于加工直径在 18～ 185㎜,
深径比在 100以内的深孔。
上一页 下一页 返回
3.4 孔加工刀具图 3-60 单刃外排屑小深孔枪钻返回
3．喷吸钻
喷吸钻采用了深孔钻的内排屑结构，再加上具有喷吸效应的排屑装置。
喷吸排屑的原理是将压力切削液从刀体外压入切削区并用喷吸法进行内排屑，如 图 3-62所示，刀齿交错排列有利于分屑。
切削液从进液口流入连接套，其中三分之一从内管四周月牙形喷嘴喷入内管。由于牙槽隙缝很窄，切削液喷出时产生的喷射效应能使内管里形成负压区。另三分之二切削液经内管与外管之间流入切削区，汇同切屑被负压吸入内管中，迅速向后排出，
增强了排屑效果。
喷吸钻附加一套液压系统与连接套，可在车床、钻床、镗床上使用。适用于中等直径的深孔加工，钻孔的效率较高。
上一页 下一页 返回
3.4 孔加工刀具图 3-62 喷吸钻返回
3,4,4铰刀
铰刀用于加工中小直径孔的半精与精加工。因铰削加工余量小，铰刀齿数多，铰刀刚度和导向性好，故工作平稳，
铰孔加工精度可达 IT7～ IT6级，甚至可达 IT5级，表面粗糙度
Ra=1.6～ 0.2μ m。
1．铰刀的种类（见 图 3-63）
2．铰刀的结构与几何参数
按使用方法的不同，铰刀分为手用铰刀和机用铰刀。手用铰刀多为直柄，铰削直径范围为 l～ 50 mm，手用铰刀的工作部分较长，锥角 2φ 较小，导向作用好，可以防止手工铰孔时铰刀歪斜。机用铰刀多为锥柄，铰削直径范围为 10～ 80mm。
机用铰刀可安装在钻床、车床、铣床和镗床上铰孔。
上一页 下一页 返回
3.4 孔加工刀具图 3-63 铰刀的种类返回
铰刀的工作部分包括切削部分和修光部分。切削部分呈锥形，担负主要的切削工作。修光部分用于矫正孔径、修光孔壁和导向。修光部分的后部具有很小的倒锥，以减少与孔壁之间的摩擦和防止铰削后孔径扩大。
3．铰刀的使用及铰孔时应注意的问题
1) 铰削余量要适中。余量过大，会因切削热多而导致铰刀直径增大，孔径扩大；余量过小，会留下底孔的刀痕，使表面粗糙度达不到要求。粗铰余量一般为 0.15～ O.35 mm，精铰余量一般为 0.05～ 0.15 mm。
上一页 下一页 返回
3.4 孔加工刀具
2) 铰削精度较高，铰刀齿数较多，心部直径大，导向性及刚性好。铰削余量小，且综合了切削和挤光作用，能获得较高的加工精度和表面质量。
3) 铰削时采用较低的切削速度，并且要使用切削液，以免积屑瘤对加工质量产生不良影响，粗铰时取 0.07～ 0.17m/s，
精铰时取 0.025～ 0.08m/s。
4) 铰刀适应性很差。一把铰刀只能加工一种尺寸、一种精度要求的孔。且直径大于 80mm的孔不适宜铰削。
5) 为防止铰刀轴线与主轴轴线相互偏斜而引起的孔轴线歪斜、孔径扩大等现象，铰刀与主轴之间应采用浮动连接。
当采用浮动连接时，铰削不能校正底孔轴线的偏斜，孔的位置精度应由前道工序来保证。
6)机用铰刀不可倒转，以免崩刃。
上一页 下一页 返回
3.4 孔加工刀具
4,先进铰刀
1)大螺旋角推铰刀
大螺旋角推铰刀如 图 3-65所示。推铰刀主要特点：
(1)具有很小主偏角和很大螺旋角。
（ 2）推铰刀切削过程平稳，不易引起振动，因此推铰刀的加工表面粗糙度能稳定地达到 Ra1.6～ 0.8μ m。
（ 3）推铰刀制造较困难。
2)可转位单刃铰刀
可转位单刃铰刀如 图 3-66所示，
一般可转位单刃铰刀加工直径范围为 5～ 80mm。加工 45钢时,ap=0.15mm,f=0.1～ 0.4mm／ r,υ c =12m/min，采用 1：
9乳化切削液进行冷却。可转位单刃铰刀结构复杂，制造困难，
价格很昂贵。
上一页 下一页 返回
3.4 孔加工刀具图 3-65 大螺旋角推铰刀返回图 3-66 可转位单刃铰刀返回
1一双头螺柱 2一导向块 3一刀片 4一压板
5一刀体 6一调节螺钉 7一顶销 8一限位销
3) 金刚石或立方氮化硼铰刀
金刚石或立方氮化硼铰刀是以金属镍、钴等作为结合剂，
利用电镀法或压砂法把金刚石或立方氮化硼颗粒包镶在铰刀基体上，再经磨削而制成。
立方氮化硼铰刀的耐热性好，适用于铰削普通钢、淬硬钢、耐热钢和钛合金等材料。金刚石铰刀主要用于铰削铝和铜等材料。金刚石、立方氮化硼铰刀的加工精度可达 1T5～
IT4，表面粗糙度可达 Ra0.05μ m。
金刚石、立方氮化硼铰刀可制成固定式和可调整式。固定式适用于精铰或超精铰。可调整式适用于粗铰和半精铰。
铰刀直径为 φ10mm～ φ50mm时，切削用量为,f=0.4～ 1mm/r，
n=300～ 800r/min。
上一页 下一页 返回
3.4 孔加工刀具
5．铰刀的重磨与研磨
铰刀的切削厚度较小，磨损主要发生在后面上，所以通常重磨切削部分后面。
工具厂提供的铰刀通常留有研磨量，使用前需经研磨才能达到要求的铰孔精度。磨损了的铰刀可以通过研磨改制为铰削其它配合精度的孔。
铰刀研磨量一般为 0.01mm左右。铰刀的研磨可在车床上用铸铁研磨套沿校准部分刃带进行。
研磨套铣有开口斜槽，调节螺钉使研磨套产生弹性变形，
与铰刀圆柱刃带轻微接触，在接触面间加入少量的研磨膏。
上一页 返回
3.4 孔加工刀具
按螺纹加工方法，可将螺纹加工刀具分为切削螺纹刀具与滚压螺纹工具两类。
3,5,1切削螺纹刀具
1.螺纹车刀
螺纹车刀是一种具有螺纹廓形的成形车刀。结构简单，
通用性好，可用来加工各种形状尺寸和精度的内、外螺纹，
多在普通车床上使用，生产效率较低，加工质量主要取决于操作者的的技术水平及机床、刀具本身的精度。
2.丝锥
丝锥是加工中小尺寸内螺纹的标准刀具。在结构上可把它看做是轴向开槽的螺杆。其结构简单，使用方便，既可手用，又可在机床上使用。
下一页 返回
3.5 螺纹加工刀具
3.板牙
板牙是加工中小尺寸外螺纹的标准刀具。可看成是沿轴向等分开有排屑孔的螺母，但需要在螺母的两端做有切削锥，
以便于切入 。
板牙可手用，也可在机床上使用，应用广泛。
4,螺纹梳刀
螺纹梳刀相当于一排多齿螺纹车刀，刀齿由切削部分校准部分组成 。切削部分做成切削锥，刀齿高度依次增大，以使切削负荷分配在几个刀齿上。校准部分齿形完整，起校准修光作用。
上一页 下一页 返回
3.5 螺纹加工刀具
螺纹梳刀加工螺纹时，梳刀沿螺纹轴向进给，一次走刀就能切出全部螺纹，生产效率比螺纹车刀高。螺纹梳刀的结构形式与成形车刀相同，也有平体、棱体与圆体三种 。
5,螺纹切头
螺纹切头分自动板牙切头或外螺纹切头和自动丝锥切头或径向开合丝锥两种。
螺纹切头通常用于六角车床、自动和半自动车床。工作时，梳刀合拢，几把梳刀同时切削,切削完毕，梳刀自动张开，
这时切头快速退回，梳刀又自动合拢，准备下一个工作循环，
生产效率很高。
螺纹切头中梳刀的螺纹廓形经过磨削，并且能够精确地调整被切螺纹的径向尺寸，故加工螺纹精度高。但螺纹切头结构复杂，成本较高，只用于大批量生产中加工较高精度的螺纹。
上一页 下一页 返回
3.5 螺纹加工刀具
6.螺纹铣刀
螺纹铣刀是用铣削方法加工螺纹的刀具。它有盘形螺纹铣刀和梳形螺纹铣刀两种。
1)盘形螺纹铣刀。盘形螺纹铣刀用在螺纹铣床上加工大螺距梯形螺纹和蜗杆。加工时，铣刀轴线相对工件轴线倾斜一个工件螺纹升角。铣刀回转的同时沿工件轴向移动，工件则慢速转动，二者配合形成螺旋运动。主要用于加工精度不高的螺纹或作为精密螺纹的粗加工。
2)梳形螺纹铣刀。梳形螺纹铣刀刀齿呈环状，铣刀工作部分长度比工件螺纹长度稍长。加工时，铣刀轴线与工件轴线平行，铣刀快速回转作切削运动，工件缓慢转动的同时还沿轴向移动。
上一页 下一页 返回
3.5 螺纹加工刀具
铣刀切入工件后，工件回转一周，铣刀相对工件轴向移动一个导程。因为铣刀有径向切入与退出行程，所以工件要转一周多一些，就可铣出全部螺纹。梳形螺纹铣刀生产效率较高，用于专用螺纹铣床上加工一般精度、螺纹短而螺距不大的三角形内、外圆柱和圆锥螺纹。
7,高速铣削 (螺纹 )刀盘
高速铣削刀盘加工螺纹的方法又称旋风铣。
旋风铣螺纹是在改装的车床或专用机床上进行的，多用于成批生产中大螺距螺杆和丝杠加工。其特点是切削平稳、
生产效率高、刀具使用寿命长，但加工精度不高，故只用作螺纹粗加工或半精加工。
上一页 下一页 返回
3.5 螺纹加工刀具
3.5.2滚压螺纹工具
滚压螺纹是在滚压工具作用下，利用金属材料的塑性变形加工螺纹的。滚压法加工螺纹的工具主要有滚丝轮和搓丝板。
1.滚丝轮
滚丝轮成对在滚丝机上使用。
工作时，两滚丝轮同向等速旋转，工件放在两滚丝轮之间的支承板上，当一滚丝轮 (动轮 )向另一轮 (定轮 )径向进给时，
工件逐渐被压出螺纹。
滚丝轮制造容易，加工的螺纹精度高达 4～ 5级，表面粗糙度 Ra O.2μ m，生产效率也比切削加工高，故适用于批量加工较高精度的螺纹标准件。
上一页 下一页 返回
3.5 螺纹加工刀具
2．搓丝板
搓丝板也是成对使用的。两搓丝板螺纹方向相同，与被加工螺纹方向相反，斜角等于工件中径螺纹升角。两板必须严格平行，齿纹应错开半个螺距。
搓丝板的生产效率比滚丝轮还高，但加工精度不如滚丝轮高。由于搓丝行程的限制，故只用于加工直径小于 24mm的螺纹。
3,5,3丝锥
丝锥用于加工内螺纹，按其功用可分为手用丝锥、机用丝锥、螺母丝锥、梯形螺纹丝锥、圆锥螺纹丝锥、短槽丝锥、
挤压丝锥与拉削丝锥等。
上一页 下一页 返回
3.5 螺纹加工刀具
1．丝锥的结构与几何参数
丝锥的基本结构是一个轴向开槽的外螺纹。 图 3-77所示是最常用的普通螺纹丝锥。它的切削部分铲磨出锥角 2φ,以使切削负荷分配到几个刀齿上。校正部分有完整的齿形，以控制螺纹参数并引导丝锥沿轴向运动。柄部方尾供与机床连接，或通过扳手传递扭矩。丝锥轴向开槽以容纳切屑，同时形成前角。切削锥顶刃与齿形侧刃经铲磨形成后角。丝锥的中心部是锥芯，用以保持丝锥的强度。
上一页 下一页 返回
3.5 螺纹加工刀具图 3-77 丝锥的结构返回
工作部分由切削部分和校准部分组成。切削部分担负着螺纹的切削工作；校准部分用以校准螺纹廓形并在丝锥前进时起导向作用；柄部用来夹持丝锥并传递攻丝扭矩。
丝锥的参数包括螺纹参数与切削参数两部分。螺纹参数如大径 d、中径 d2、小径 d1、螺距 p及牙型角 α 等，根据被加工的螺纹的规格来选择。切削参数如 2Φ、端剖面前角 γ p、
后角 α p、槽数 z等，根据被加工的螺纹的精度来选择。
上一页 下一页 返回
3.5 螺纹加工刀具
2．普通螺纹丝锥几何参数的选择
普通螺纹丝锥的主要几何参数为：前角 γ 0，后角 α 0、
主偏角 Kγ 。推荐采用的数值见 表 3-15，在具体选择时应考虑下列原则：
1)对于标准丝锥，因要满足使用上的广泛性，一般取 γ 0
=8o～ lOo,α 0 =4o～ 6 o。
2)对于批量或大量生产加工固定工件的丝锥，其前角、
后角应根据工件的材料类别和硬度选择适宜值。
3)主偏角应根据螺纹的加工精度、表面粗糙度和丝锥类别综合选择。加工精度高的应取小值，但对不通孔螺纹，螺尾尺寸不能大于规定值。
4)当加工通孔螺纹时。为保证攻螺纹时切屑顺利排出。
标准直槽丝锥切削部分可磨出刃倾角 λ s，一般取 λ s =5o～
l5o，这部分前角为 12o～ l5o。
上一页 返回
3.5 螺纹加工刀具表 3-15 丝锥的几何参数返回工件材料 前角 γ 0 后角 α 0 工件材料 前角 γ 0 后角 α 0
低碳钢 10o～ 13o 8o～ 12o 铝 16o～ 20o 8o～ 12o
中碳钢 8o～ 10o 6o～ 8o 铝合金 12o～ 14o 8o～ 12o
高碳钢 5o～ 7o 4o～ 6o 铜 14o～ 16o 8o～ 12o
铬、锰钢 10o～ 13o 8o～ 12o 黄铜 3o～ 5o 4o～ 6o
铸铁 2o～ 4o 4o～ 6o 青铜 1o～ 3o 4o～ 6o
3,6,1齿轮刀具的分类
按照齿形的形成原理，切齿刀具可分为两大类，即成形齿轮刀具和展成齿轮刀具。
1．成形齿轮刀具
成形齿轮刀具的齿形或齿形的投影与被加工直齿齿轮端面槽形相同。常用的有：盘状齿轮铣刀和指状齿轮铣刀，此外还有大量生产中使用的齿轮拉刀和插齿刀盘等。
2．展成齿轮刀具
展成齿轮刀具切削刃的廓形不同于被切齿轮任何剖面的槽形。插齿刀、齿轮滚刀、剃齿刀、花键滚刀、锥齿轮刨刀、
弧齿锥齿轮铣刀盘等均属展成齿轮刀具。
但展成法加工齿轮需专门的齿轮加工机床，且机床调整也较复杂，故只宜在成批生产中使用。
下一页 返回
3.6 齿轮刀具
3.6.2 成形齿轮铣刀的种类与应用
成形铣刀是用成形法加工渐开线齿轮齿形的，主要有盘状齿轮铣刀和指状齿轮铣刀。
1．盘状齿轮铣刀
盘状齿轮铣刀是具有渐开线齿形的铲齿成形铣刀，它用于加工模数 =0.3～ 16mm的直齿或斜齿圆柱齿轮。这种铣刀已经标准化 (JB 2498— 78)。
用盘状齿轮铣刀加工齿轮时，只需在万能铣床上加分度装置 (万能分度头 )即可。刀具回转为主运动，工件 (工作台 )
作轴向进给运动，一个齿槽加工完毕由分度头分齿，进行第二个齿槽的加工，如此下去直至所有齿槽加工完为止。
此法生产效率低，齿轮精度也不高 (一般低于 9级 )。但不需专用机床，铣刀成本也较低。
上一页 下一页 返回
3.6 齿轮刀具
2．指状齿轮铣刀
指状齿轮铣刀是具有渐开线齿形的立铣刀，可以制成铲齿或尖齿结构。适于加工较大模数 (m>10 mm)的直齿或斜齿圆柱齿轮、人字齿轮，特别是对多于两列齿的人字齿轮加工，
它是惟一的刀具。
3.盘状齿轮铣刀的分类与刀号
理论上讲，加工不同模数、不同齿数的齿轮，都需用一种刃形的齿轮铣刀。实际生产中，为减少齿轮铣刀的规格与数量，降低刀具成本，每种模数的齿轮铣刀分别由 8把和 15把组成一套。每套中齿形相近的用一把铣刀来代替，编成一个刀号，每个刀号的铣刀用来加工齿数在定范围的齿轮齿形，
详见 表 3-16。
上一页 下一页 返回
3.6 齿轮刀具表 3-16 齿轮铣刀刀号返回
2
11
2
12
2
13 214
2
15
2
16
2
17
铣刀号 1 2 3 4 5 6 7 8
加工齿数
M=0.3
～
0.8mm
8件一套
12
～
13
-
14
～
16
-
17
～
20
-
21
～
25
-
26
～
34
-
35
～
54
-
55
～
134
- 135
M=9～
16mm
15件一套
12 13 14
15
～
16
17
～
18
19
～
20
21
～
22
23
～
25
26
～
29
30
～
34
35
～
41
42
～
54
55
～
79
80
～
134
135
3,6,3插齿刀
1．插齿刀的工作原理
插齿刀是用展成原理加工齿轮的，是齿轮制造中应用很广泛的齿轮刀具之一。
插齿刀的形状像齿轮，它与工件齿坯的展成运动相当于平行轴间两齿轮的啮合关系。
插齿刀工作时是以内孔与端面为定位基准的 (对盘形、碗形插齿刀 )，锥柄插齿刀是以圆锥表面为定位基准的。
插齿刀工作时，刀具作上下往复切削运动，称主运动。
其中向下为工作行程，向上为空行程，同时伴有插齿刀与被切齿坯间的啮合运动，称为分齿运动 (或圆周进给运动 )。分齿运动包络出渐开线齿形和圆周上的所有轮齿。
上一页 下一页 返回
3.6 齿轮刀具
要切至全部齿深，还必须有径向进给运动 (或称切入运动 )，为避免空行程时插齿刀后刀面与被切齿面间的摩擦，还必须有让刀运动，可由插齿刀或被切齿坯来完成。
2、插齿刀及其选用
1) 插齿刀
插齿刀的每一个刀齿由一个顶刃和两个侧刃所组成。插齿刀就是一个具有变位系数连续变化的变位齿轮，它可以与不同变位系数的齿轮正确啮合，因此无论新旧插齿刀均可加工出与其模数相同的标准和变位齿轮。
2) 插齿刀的选用
插齿刀可分为标准插齿刀与专用插齿刀两类，标准插齿刀有三种类型，有盘形直齿插齿刀、碗形直齿插齿刀、锥柄直齿插齿刀。其中盘形插齿刀应用最为普遍，用于加工普通直齿外齿轮和大直齿内齿轮。碗形插齿刀，适合加工多联或带凸肩的齿轮。锥柄插齿刀适合于加工直齿内齿轮。
上一页 下一页 返回
3.6 齿轮刀具
3,6,4 齿轮滚刀
齿轮滚刀也是齿轮制造中常用的展成刀具之一。
1.齿轮滚刀工作原理
齿轮滚刀工作时，以滚刀内孔和端面定位。加工过程中，
滚刀相当于一个螺旋角很大的斜齿轮，与被加工齿轮成空间交轴螺旋齿轮啮合。
切削时，滚刀回转以形成主运动，同时沿工件轴线方向移动以切出全齿长。为形成展成运动，工件应与滚刀保持一定速比回转。加工直齿轮时，滚刀转一转，工件相应转过一个齿 (单头滚刀时 )或数个齿 (多头滚刀时 )，以包络出渐开线齿形；加工斜齿轮时，还应给工件一个附加转动。
上一页 下一页 返回
3.6 齿轮刀具
2,齿轮滚刀种类
1）按结构可分为整体齿轮滚刀与镶齿齿轮滚刀两类。
2）按模数可分为小模数 (m=0.1～ 1.5mm)、中模数
(m=1.5～ 10mm)和大模数 (m=10～ 100 mm)滚刀三类。
3）按切削部分材料可分为高速钢滚刀和硬质合金滚刀两类。
4）按容屑槽 (沟 )可分为螺旋槽 (沟 )和直槽 (沟 )滚刀两类。
3．齿轮滚刀的精度及选用
按国家标准规定，齿轮滚刀的精度分为四级,AA,A,B、
C。一般情况下,AA级齿轮滚刀可加工 6～ 7级齿轮,A级可加工 7～ 8级齿轮,B级可加工 8～ 9级齿轮,C级可加工 9～ 10级齿轮。
上一页 返回
3.6 齿轮刀具
3.7.1数控刀具简介：
1,数控刀具与传统刀具的比较
数控刀具是指与先进高效的数控机床（包括加工中心、数控车床、数控钻床、数控镗床、自动生产线及柔性制造系统）
相配套的各种刀具的总称，是数控机床不可缺少的关键的配套产品，数控刀具以其高效、精密、高速、耐磨、寿命长和良好的综合切削性能取代了传统的刀具。 表 3-17为传统刀具与现代数控刀具的比较。
2,数控刀具的种类
数控刀具的分类有多种方法如 图 3-88所示，其中机夹式可转位刀具在数控加工中得到了广泛的应用，在数量上已达到整个数控刀具的 30%～ 40%，金属切除量占总数的 80%～ 90%。
上一页 下一页 返回
3.7 数控刀具表 3-17 传统刀具与现代数控刀具的比较下一页 返回项目 传统切削刀具 数控刀具刀具材料普通工具钢、高速钢、焊接硬质合金等
PCD,PCBN、陶瓷、涂层刀具、超细晶粒硬质合金,TiCN基硬质合金、粉末冶金高速钢等刀具硬度 低 高被加工工件硬度 低 高，可对高硬材料实现,以车代磨,
切削速度 低加工钢、铸铁，可转位涂层刀片切削速度可达
380m/min；加工铸铁,PCBN刀片切削速度可达 1000～ 2000m/min；切削铝合金切削速度可达 5000 m/min。
速度可达 1000～ 2000n'r／ min； PCD刀具加工铝合金，切削速度可达 5000m,／ min或更高上一页 返回表 3-17 传统刀具与现代数控刀具的比较刀具消耗费用和金属切除比较传统高速钢刀具约占全部刀具费用的 65%,切除的切屑仅占总切屑的 28%
可转位刀具、硬质合金刀具及超硬刀具占全部刀具费用的 34%，切除的切屑占总切屑的 68%
刀具使用机床 一般金属切削机床数控车床、数控铣床、加工中心、流水线专机、柔性生产线等专机、柔性生产线等资金投入和企业规模以通用机床和专机为主，追求低成本，劳动密集以数控机床为主，追求差异化，多品种、
小批量，属于知识、人才和资金密集型人力资源 产业工人占多数，整体素质较高质较高 技术开发、服务、数控工人占多数，整体素质高人员综合素质高国内状况传统产业，制造成本高，劳动率低，从业人员占全部工具行业 95%以上，市场占有额递减工具行业 95％以上，
市场占有额递减高技术产业，制造成本低，技术开发费用高，从人员占全部工具行业 5%以内，市场占有额递增图 3-88 数控刀具的分类返回
3.7.2可转位刀具
1,可转位刀具的概念
可转位刀具是使用可转位刀片的机夹刀具。机夹可转位刀具将压制有合理的几何参数、断屑槽型、装夹孔和具有数个切削刃的多边形刀片，用夹紧元件、刀垫，以机械夹固方法，将刀片夹紧在刀体上。当刀片的一个切削刃用钝以后，
只要把夹紧元件松开，将刀片转一个角度，换另一个新切削刃，并重新夹紧就可以继续使用。当所有切削刃用钝后，换一块新刀片即可继续切削，不需要更换刀体。
下一页 返回
3.7 数控刀具
2.可转位刀具的种类和用途
1) 可转位车刀
(1)可转位外表面车刀 适于各种材料外回转表面、端面的粗车、半精车及精车。
(2)可转位内表面车刀 适于加工通孔或不通孔。
(3)可转位仿形车刀 适于仿形车削各种材料的仿形表面，常用圆形、三角形和平行四边形刀片。
(4)可转位螺纹车刀 适于加工各种内、外螺纹、管螺纹、锥管螺纹。
(5)可转位切断、切槽刀 适于对棒料、管件进行切断和切削环槽、成形槽或端面槽。
上一页 下一页 返回
3.7 数控刀具
2) 可转位自夹紧切断刀 适于对工件的切断、切槽。
3)可转位面铣刀
(1)普通形式面铣刀 适于铣削大的平面，用于不同深度的粗加工、半精加工。
(2)可转位精密面铣刀 适用于表面质量要求高的场合，
用于精铣。
(3)可转位立装面铣刀 适于钢、铸钢、铸铁的粗加工，
能承受较大的切削力，适于重切削。
(4)可转位圆刀片面铣刀 适于加工平面或根部有圆角肩台、肋条以及难加工材料，小规格的还可用于加工曲面。
上一页 下一页 返回
3.7 数控刀具
(5)可转位密齿面铣刀 适于铣削短切屑材料以及较大平面和较小余量的钢件，切削效率高。
(6)阶梯式可转位面铣刀 适于功率小、刚性差的铣床铣削加工。
(7)重型可转位面铣刀 适于重型加工。
4)可转位三面刃铣刀 适于铣削较深和较窄的台阶面、
沟槽以及工件的侧面和凸台平面。
5)可转位两面刃铣刀 适于铣削深的台阶面，可组合起来用于多组台阶面的铣削。
6)可转位立铣刀
(1)普通可转位立铣刀 适于粗铣或半精铣有肩台的窄平面及开口槽。
上一页 下一页 返回
3.7 数控刀具
(2)可转位螺旋齿立铣刀 (玉米铣刀 ) 平装形式螺旋齿立铣刀，适于直槽、台阶、特殊形状及圆弧插补的铣削，适于高效率的粗加工或半精加工；立装形式螺旋齿立铣刀，适于重切削，机床刚性要好。
(3)钻削立铣刀 适于水平方向进给铣台阶面和开口槽，
也可垂直向下进给，钻浅孔和铣封闭槽，也可斜向进给铣斜槽。
(4)沉孔立铣刀 适于钻铣平底沉孔。
(5)孔槽立铣刀 适于铣削内孔或外圆上的环形槽及平面上的窄槽。
(6)可转位球头立铣刀 普通球头立铣刀 适于模腔内腔及过渡 R的外形面的粗加工、半精加工。
上一页 下一页 返回
3.7 数控刀具
7）可转位成形铣刀 适于各种型面的高效加工，可用于重切削
8）特种专用可转位铣刀 用于大量生产和加工一些特殊形状的工件。如曲轴主轴颈及连杆轴颈用可转位铣刀、凸轮轴加工用成组可转位铣刀、轴承盖切断用成组可转位沟槽铣刀、燃气轮机转子直槽加工的粗铣可转位铣刀、低压气轮机转子曲线槽用粗铣可转位铣刀、铁轨连接板用成形可转位铣刀等
9）可转位孔加工刀具
(1)可转位浅孔钻 适于高效率的加工铸铁、碳钢、合金钢等，可进行钻孔、铣切等上一页 下一页 返回
3.7 数控刀具
(2)可转位套料钻 适于浅孔、深孔套料加工，可节省原材料，减少加工余量。
(3)可转位深孔钻 适于加工深径比 50～ 100的各种深孔。
(4)可转位锪钻可转位铰刀 适于各种材料的铰削。
(5)可转位镗刀 有单刃、多刃及复合镗刀，适于各种材料的高效镗削加工。
各种可转刀具如 图 3-89 各类可转位硬质合金铣刀,图 3-
90 特殊铣刀应用范例,图 3-91各类可转位镗孔刀具所示。
上一页 下一页 返回
3.7 数控刀具图 3-89 各类可转位硬质合金铣刀返回图 3-90 特殊铣刀应用范例返回图 3-91 各类可转位镗孔刀返回
3.7.3 数控工具系统
数控工具系统是针对数控机床要求与之配套的刀具必须可换和高效切削发展起来的，是刀具于机床的接口。它除了刀具本身外，还包括实现刀具快换所必须的定位、夹紧、抓拿及刀具保护等机构。
1.数控车削加工刀具的工具系统。
1）数控车削工具系统的结构体系
图 3-92所示为数控车削工具系统的结构体系。
上一页 下一页 返回
3.7 数控刀具图 3-92 数控车削加工刀具的工具系统的一般结构体系返回
a)车外圆的刀具 b)车内孔的刀具
2）模块式车削工具系统其特点如下：
（ 1)一般只有主柄模块和工作模块，较少使用中间模块，
以适应车削中心较小的切削区空间，并提高工具的刚性。
（ 2)主柄模块有较多的结构型式。根据刀具安装方向的不同，有径向模块和轴向模块；根据加工的需要，有装夹车刀的非动力式模块，也有安装钻头、立铣刀并使用回转的动力式模块；根据刀具与主轴相对位置的不同，有右切模块和左切模块。此外，根据机床换刀方式的不同，有手动换刀模块或自动换刀模块。主柄模块通常都有切削液通道。
上一页 下一页 返回
3.7 数控刀具
（ 3)工作模块主要有两大类型：
①连接柄和刀体做成一体的各种刀具模块；
②装夹钻头、丝锥、铣刀等标准工具或专用工具的夹刀模块。
工作模块是换刀的更换单元，在结构上一般具备机械手夹持的部位、安装刀具识别磁片的部位，以适应自动换刀车削中心的需要。
2．数控铣削加工刀具的工具系统
数控铣削加工刀具的工具系统一般由工具柄部、刀具装夹部分和刀具组成。
1）数控刀具刀柄
工具柄部是指工具系统与机床主轴连接的部分。
上一页 下一页 返回
3.7 数控刀具
不同品种和规格的工作部分都必须带有与机床主轴相连接的柄部。属于这种类型的工具系统有日本的 TMT系统和我国的
TSG82系统等。 TSG82工具系统中各种工具型号由汉语拼音字母和数字组成。其组成、表示方法和书写格式见 表 3-18，各种工具柄部的型式和尺寸代号见 表 3-19，工具系统的代号和意义见 表 3-20。
2）刀具装夹部分
镗铣类工具系统可分为整体式和模块式结构两大类：整体式结构镗铣类工具系统和模块式工具系统。
上一页 下一页 返回
3.7 数控刀具表 3-18 SG82工具系统型号的组成和表示法返回型号的 组 成 前段 后段表示方法 字母表示数字表示字母表示 数字表示符号意 义 柄部的型式柄部的尺寸工具用途,种类 或 结 构型式工具的 规 格举 例 JT 50 KH 40-82
书 写格式 JT50一 KH40一 82
表 3-19 工具系统工具柄部的型式和尺寸代号返回柄部的型式 柄部的尺寸代号 代号的意义 代号的意义 举例
JT
ST
MTW
MT
ZB
KH
加工中心机床用锥柄柄部，带机械手夹持槽一般数控机床用锥柄柄部，无机械手夹持槽无扁尾莫氏锥柄有扁尾莫氏锥柄直柄接杆
7,24锥度的锥柄接杆
ISO锥度号
IS0锥度号莫氏锥度号莫氏锥度号直径尺寸锥柄的锥度号
50
40
3
1
32
45
注：锥度号有 30,40,45,50四种，锥度为 7,24。
表 3-20 TSG82工具系统的代号和意义返回代号 代号的意义 代号 代号的意义 代号 代号的意义
J 装接长杆用刀柄 C 切内槽工具 TZC 直角型粗镗刀
Q 弹簧夹头 KJ 用于装扩、铰刀 TF 浮动镗刀
KH 7,24锥度快换夹头 BS 倍速夹头 TK 可调镗刀
Z(J) 用于装钻夹头 (贾氏锥度加注 J)
H 倒锪端面刀 X 用于装铣削刀具
T 镗孔刀具 XS 装三面刃铣刀用
MW 装无扁尾莫氏锥柄刀具 TZ 直角镗刀 XM 装面铣刀用
M
G
装有扁尾莫氏锥柄刀具 TQW 倾斜式微调镗刀 XDZ 装直角端铣刀用攻螺纹夹头 TQC 倾斜式粗镗刀 XD 装端铣刀用规格 用数字表示工具的规格，其含义随工具不同而异。有些工具该数字为轮廓尺寸 D— L；有些工具该数字表示应用范围。还有表示其他参数值的，如锥度号等
(1)整体式结构镗铣类工具系统：这种工具系统的柄部与夹持刀具的工作部分连成一体。
(2)模块式工具系统：为了克服整体式工具系统规格品种繁多，给生产、使用和管理带来诸多不便的缺点,20世纪 80
年代以来，国外相继开发了多种模块式工具系统。它把工具的柄部和工作部分分开，制成各种系列化的模块，然后用不同规格的中间模块，组装成不同用途、不同规格的模块式工具，从而方便了制造、使用和保管，减少工具储备。
上一页 下一页 返回
3.7 数控刀具
属于这类工具系统的主要有：德国 walter公司的 Novex工具系统,Komet公司的 ABS系统,Hertel公司的 MC工具系统、
Krupp widia公司的 widanex工具系统、瑞典 sandvik公司的
Varilock工具系统和 Epb公司 (seco公司的分公司 )的 Granex
系统。我国也开发了 TMG模块式工具系统，有 TMGl0,TMGl3、
TMGl4,TMG21,TMG22,TMG26,TMG50和 TMG53等系列，其中
TMG2l系统是我国参照 ABS工具系统开发的，其包括的模块品种如 图 3-96所示。
上一页 返回
3.7 数控刀具图 3-96 TMG2l工具系统返回
3.1 金属切削基础知识
3.2 车刀
3.3 铣刀
3.4 孔加工刀具
3.5 螺纹加工刀具
3.6 齿轮刀具
3.7 数控刀具结 束
3.1 金属切削基础知识
金属切削加工是指用切削工具从工件上切除多余金属材料的加工方法。常用的切削工具有车刀、铣刀、刨刀、钻头、
砂轮、齿轮刀具等，常见的切削加工方法有车削、铣削、刨削、铣削、磨削、齿形加工、等。
3,1,1金属切削的基本定义
1．切削运动和切削用量
1)切削运动 指切削加工时，切削工具和工件之间的相对运动。如 图 3-1所示，车削时工件的旋转运动是切除多余金属的基本运动，车刀平行于工件轴线的直线运动，是保证切削连续进行，由这两个运动组成的切削运动，完成工件外圆表面的加工。
下一页 返回图 3-1 车削运动和切削表面返回
2)切削用量 切削用量是切削过程中切削速度、进给量 和背吃刀量的总称。
（ 1）切削速度 切削速度是指切削刃选定点相对于工件主运动的瞬时速度。若主运动为旋转运动，切削速度为其最大的线速度。计算公式为,
（ 2）进给量 进给量是指刀具或工件在进给运动方向上相对于工件或刀具移动的距离,常用每转或每行程的位移量来表示。
（ 3）背吃刀量 背吃刀量是指工件上已加工表面与待加工表面间的垂直距离。
上一页 下一页 返回
1000
dnv
c
2
mw
p
dda
3.1 金属切削基础知识
3,1,2刀具切削部分的基本定义
1,切削刀具组成及几何参数 切削刀具种类繁多，构造各异。其中较典型、较简单的是车刀，其他刀具的切削部分可以看成是以车刀为基本形态演变而来的刀具，如 图 3-5所示。
1)刀具切削部分的组成 如 图 3-6所示为普通外圆车刀，由刀体和刀柄两部分。刀柄用于夹持刀具，又称夹持部分；刀体用于切削，又称切削部分。切削部分一般由三面、两个切削刃和一个刀尖组成。
（ 1）前面 刀具上切屑流过的表面称为刀具的前面,又称前刀面。
（ 2）后面 刀具上与过渡表面相对的表面称为刀具的后面，
又称后刀面。
上一页 下一页 返回
3.1 金属切削基础知识图 3-5 几种刀具切削部分的形状返回图 3-6 车刀的组成返回
（ 3）副后面 刀具上与已加工表面相对的表面称为刀具的副后面。
（ 4）主切削刃 前面和后面的交线为主切削刃。
（ 5）副切削刃 前面和副后面的交线为副切削刃。
（ 6）刀尖 主切削刃和副切削刃的交点。刀尖实际上是一段短直线或圆弧。
不同类型的刀具，其刀面、切削刃的数量不完全相同。
2) 确定刀具几何角度的辅助平面 刀具角度对切削加工影响很大，为便于度量和刃磨刀具，需要假定三个辅助平面作基准，构成刀具静止参考系，如 图 3-7所示 。
上一页 下一页 返回
3.1 金属切削基础知识图 3-7 刀具静止参考系返回
3)车刀的几何角度 刀具的几何角度是在刀具静止参考系内度量的，如 图 3-8所示。
2．切削层参数
切削层是指工件上正被刀具切削刃切削的一层金属。切削层参数是在与主运动方向垂直的平面内度量的切削层截面尺寸。
3,1,3切削过程及其物理现象
金属在切削过程中产生的积屑瘤、切削力、切削热和刀具磨损等物理现象，主要是切削过程中的变形和摩擦引起的。下面分别对这些物理现象进行分析。
1．切屑的形成及切屑类型
1) 切屑的形成 金属的切削过程也是切屑形成的过程。
上一页 下一页 返回
3.1 金属切削基础知识图 3-8 车刀的标注角度返回
2) 切屑的类型 当工件材料的性能、切削条件不同时，
会产生不同类型的切屑，并对切削加工产生不同的影响。
（ 1）带状切屑 （ 2）节状切屑
（ 3）单元状切屑 （ 4）崩碎切屑
同一加工件，切屑的类型可以随切削条件的不同而改变，
在生产中，常根据具体情况采取不同的措施来得到需要的切屑，以保证切削加工的顺利进行。例如，增大前角、提高切削速度或减小切削厚度可将节状切屑转变成带状切屑。
上一页 下一页 返回
3.1 金属切削基础知识
2．积屑瘤
在一定范围的切削速度下切削塑性金属时，在刀具前面靠近刀刃的部位粘附着一小块很硬的金属，这块金属就是切削过程中产生的积屑瘤，或称刀瘤。
3．切削力
总切削力是切削层金属的变形抗力、刀具前面与切屑之间的摩擦力以及后面与过渡表面之间的摩擦力的总和。
4．切削热与切削温度
在切削过程中，由于切削层金属的弹性变形、塑性变形以及摩擦而产生的热，称为切削热。切削热通过切屑、工件、
刀具以及周围的介质传导出去。
上一页 下一页 返回
3.1 金属切削基础知识
切削区域 (工件、切屑、刀具三者之间的接触区 )的平均温度，称为切削温度。切削温度可用仪器测定，也可通过切屑的颜色大致判断。如切削碳素钢，切屑的颜色从银白色、
黄色、紫色到蓝色，则表明切削温度从低到高。
5．刀具的磨损
一把磨好的刀具，经过一段时间切削后，刀刃由锋利逐渐变钝，如继续使用就会发现工件已加工表面粗糙度值增大，
切削温度升高，切屑颜色开始发生变化，甚至会产生振动或不正常的噪音。这说明刀具已严重磨损，必须重磨或换刀。
上一页 下一页 返回
3.1 金属切削基础知识
3,1,4刀具材料的选用
1．刀具材料应具备的性能
切削过程中，刀具切削部分是在很大的切削力、较高的切削温度及剧烈摩擦等条件下工作的，同时，由于切削余量和工件材质不均匀或切削时形不成带状切屑，还伴随冲击和振动，因此刀具切削部分的材料应具备以下几方面的性能。
1)高硬度 2)高耐磨性 3)高耐热性
4)足够的强度和韧性 5)良好的工艺性上一页 下一页 返回
3.1 金属切削基础知识
2．刀具材料
目前机械加工中所用的刀具材料以高速钢和硬质合金为主，
碳素工具钢、低合金工具钢因耐热性差，一般仅用于手工工具或切削速度较低的刀具。
3,1,5切削液及其合理选用
在切削过程中，合理地使用切削液 (或称冷却润滑液 )，可以减小刀具与切屑、刀具与加工表面的摩擦，降低切削力和切削温度、减小刀具磨损、提高加工表面质量。
1．切削液应具备的基本性能及种类
1)冷却性能。作为切削液应具备良好的冷却性能，以把切削过程中生成的热量最大限度地带走，降低切削区的温度。
上一页 下一页 返回
3.1 金属切削基础知识
2)润滑性能。切削液的润滑性能是指它减小前 (刀 )面与切屑、后 (刀 )面与工件表面间摩擦的能力。
3)清洗性能。切削加工中产生细碎切屑 (如切铸铁 )或磨料微粉 (如磨削 )时，要求切削液具有良好的清洗性能，以清除粘附的碎屑和磨粉，减少刀具和砂轮的磨损，防止划伤工件的已加工表面和机床导轨面。
4)防锈性能。切削液应具备一定的防锈性能，以减小周围介质对机床、刀具、工件的腐蚀，在气候潮湿地区，这种性能更为重要。防锈性能的好坏，主要取决于切削液本身的成分。为提高防锈能力，常加入防锈添加剂。
上一页 下一页 返回
3.1 金属切削基础知识
2．切削液的种类
常用的切削液可分为水溶液、切削油、乳化液三大类。
1) 水溶液 水溶液的主要成分是水，冷却性能好，若配成透明状液体，还便于操作者观察。但纯水易使金属生锈、
润滑性能也差，故使用时常加入适当的添加剂，使其既保持冷却性能又有良好的防锈性能和一定的润滑性能。
2) 切削油 切削油的主要成分是矿物油 (如机油、轻柴油、煤油 )、动植物油 (猪油、豆油等 )和混合油，这类切削液的润滑性能较好。
上一页 下一页 返回
3.1 金属切削基础知识
3) 极压切削油 极压切削油是在矿物油中添加氯、硫、
磷等极压添加剂配制而成。它在高温下不破坏润滑膜，具有良好的润滑效果，故被广泛采用。
4) 乳化液 乳化液是用 95％～ 98％的水将由矿物油、
乳化剂和添加剂配制成的乳化油膏稀释而成，外观呈乳白色或半透明，具有良好的冷却性能。因含水量大，润滑、防锈性能较差，常加入一定量的油性、极压添加剂和防锈添加剂，
配制成极压乳化液或防锈乳化液。
上一页 下一页 返回
3.1 金属切削基础知识
3．切削液的合理选用和使用方法
1）切削液的合理选用
切削液的种类很多，性能各异，应根据工件材料、刀具材料、加工方法和加工要求合理选用。一般选用原则如下：
（ 1）粗加工 粗加工时切削用量较大，产生大量的切削热容易导致高速钢刀具迅速磨损。这时宜选用冷却性能为主的切削液 (如质量分数为 3％～ 5％的乳化液 )，以降低切削温度。
上一页 下一页 返回
3.1 金属切削基础知识
（ 2）精加工 精加工以减小工件表面粗糙度值和提高加工精度为目的，因此应选用润滑性能好的切削液。
（ 3）难以加工材料的加工 切削高强度钢、高温合金等难以加工材料时，由于材料中所含的硬质点多、导热系数小，加工均处于高温高压的边界摩擦润滑状态，因此宜选用润滑和冷却性能均好的极压切削油或极压乳化液。
（ 4）磨削加工 磨削加工速度高、温度高，热应力会使工件变形，甚至产生表面裂纹，且磨削产生的碎屑会划伤已加工表面和机床滑动表面。所以宜选用冷却和清洗性能好的水溶液或乳化液。但磨削难加工材料时，宜选用润滑性好的极压乳化液和极压切削油。
上一页 下一页 返回
3.1 金属切削基础知识
（ 5）封闭或半封闭容屑加工 钻削、攻丝、铰孔和拉削等加工的容屑为封闭或半封闭方式，需要切削液有较好的冷却、润滑及清洗性能，以减小刀 —— 屑摩擦生热并带走切屑，宜选用乳化液、极压乳化液和极压切削油。
上一页 返回
3.1 金属切削基础知识
3.2 车刀
3.2.1车刀的种类与用途
1．常用车刀的种类
车刀是车削加工使用的刀具，可用于各类车床。车刀的种类很多。
1）按结构分有整体式车刀、焊接式车刀、机夹重磨式车刀和可转位式车刀等，如 图 3-18,图 3-19所示。
2）按用途可为分外圆车刀、镗孔车刀、端面车刀、螺纹车刀、、切断刀和成形车刀等，如 图 3-20所示。
外圆车刀有直头和弯头之分,常以主偏角的数值来命名,
如 Kr=90o称为 90o外圆车刀； Kr=45o称为 45o外圆车刀。
下一页 返回图 3-18 车刀的种类返回图 3-19 可转位车刀种类返回
(a)可转位外圆车刀 (b) 可转位切断刀
(c)可转位螺纹车刀图 3-20 常用车刀种类返回
2．常用车刀的组成
刀具切削部分的组成 (如 图 3-6)所示。
3,2,2车刀几何角度及切削用量的选择
1．车刀角度的选择
1) 前角的选择 前角是刀具最重要的一个角度，对切削加工质量、效率和刀具耐用度等影响都很大。一般情况，前角增大，刃口锋利，切削力减小，但刃口的强度降低，散热面积减小，切削温度升高，刀具耐用度降低。前角的选择原则是在满足强度要求的前提下，选用较大值。
上一页 下一页 返回
3.2 车刀图 3-6 车刀的组成返回
2)后角的选择 后角的作用主要是减少切削过程中后面与过渡表面之间的摩擦，减轻刀具磨损。后角大，刃口强度会降低，刀具散热效率降低，切削温度升高，刀具耐用度降低；后角小，后刀面与过渡表面之间的摩擦加剧，刀具磨损大，工件冷硬程度增加，加工表面质量差。后角的选择应在保证刀具强度的前提下，视工件材料、加工性质和刀具材料而定。
3）主偏角的选择
主偏角的大小影响刀具耐用度、背向力与进给力的大小。
减小主偏角能提高刀刃强度、改善散热条件，并使切削层厚度减小、切削层宽度增加，减轻单位长度刀刃上的负荷，从而有利于提高刀具的耐用度；而加大主偏角，则有利于减小背向力，防止工件变形，减小加工过程中的振动和工件变形。
主偏角的选择原则是在保证表面加工质量和刀具耐用度的前提下，尽量选用较大值。
上一页 下一页 返回
3.2 车刀
4) 副偏角的选择 副偏角影响刀具的耐用度和已加工表面的粗糙度。增大副偏角，可减小副切削刃与已加工表面的摩擦，防止切削时产生振动。减小副偏角有利于降低已加工表面的残留高度 (见 图 3-21)，降低已加工表面的粗糙度，
但加剧副后面与已加工表面的摩擦。副偏角的选择原则是在保证表面质量和刀具耐用度的前提下，尽量选用较小值。
2．切削用量的选择
切削用量 Vc,f,ap对生产率的影响是等同的，而对切削加工过程的影响是不同的。生产中应合理选择切削用量，
在保证加工质量和合理的刀具耐用度的前提下，提高生产率，
降低加工成本。
上一页 下一页 返回
3.2 车刀图 3-21 副偏角对残留高度的影响返回
1) 粗加工时切削用量的选择 粗加工的主要目的在于尽快切除加工余量，以提高生产率，降低成本。所以，应选择较大的切削用量。
2)半精加工、精加工时切削用量的选择 精加工的主要目的在于保证加工精度和表面质量，同时兼顾提高生产率。
3,2,3车刀的刃磨
1．磨刀砂轮的选择
常用的磨刀砂轮：
1）氧化铝砂轮 (呈白色 )，另一种是碳化硅砂轮 (呈绿色 )。
氧化铝砂轮的磨粒韧性好，比较锋利，硬度稍低，用来刃磨高速钢刀具。
上一页 下一页 返回
3.2 车刀
2）碳化硅砂轮的磨粒硬度高，切削性能好，但较脆，用来刃磨硬质合金刀具。
3）人造金刚石砂轮刃磨刀具，这种砂轮的磨粒硬度极高，
强度较高，导热性好，自锐性好。除可刃磨硬质合金刀具外，
还可磨削玻璃、陶瓷等高硬度材料。
2．磨刀的步骤和方法
车刀的刃磨有机械刃磨和手工刃磨两种。机械刃磨效率高，
质量稳定，操作方便，主要用于刃磨标准刀具。手工刃磨比较灵活，对磨刀设备要求不高，这种刃磨方法在一般工厂较为普遍。对于车工来说，手工刃磨是必须掌握的基本技能。
上一页 下一页 返回
3.2 车刀
3．车刀角度的检查
车刀磨好后，必须检查刃磨质量和角度是否符合要求。
先检查刃磨质量，看看刀刃是否锋利，表面是否有裂纹或明显沟痕。对于要求高的车刀，可用 10～ 20倍的放大镜检查。
检查角度时，可以用 图 3-25所示的方法，先用样板检查车刀主后角，然后检查楔角。如果这两个角度已符合要求，
那么前角也就对了。检查时，应使样板垂直于主切削刃。
车刀角度也可以用专用的量角台或万能游标量角器测量。
图 3-26所示为一专用量角台，它由底座、立柱、螺母、角度板和靠板组成,靠板的下刃是测量前角和刃倾角的，侧刃是测量后角的。
上一页 下一页 返回
3.2 车刀图 3-25 用样板检查车刀的角度返回图 3-26 前角的测量返回
4．刃磨刀具时的注意事项
1)握刀姿势要正确，手指要稳定，不能抖动。
2)磨碳素钢、合金钢及高速钢刀具时，要经常冷却，不能让刀头烧红，否则，会失去其硬度。
3)磨硬质合金刀具时，不要进行冷却，否则，突然冷却会使刀片碎裂。
4)在盘形砂轮上磨刀时，尽量避免使用砂轮的侧面；在杯形砂轮上磨刀时，不准使用砂轮的内圈。
5)刃磨时，应将刀具往复移动，不要固定在砂轮的某一处，否则，会使砂轮表面磨成凹槽，再刃磨其他刀时造成困难。
上一页 下一页 返回
3.2 车刀
5．刃磨刀具时的安全问题
1)刃磨时不能用力过大，否则，会使手打滑触及砂轮而受伤。
2)磨刀时，人应站在砂轮的侧面，必须戴上防护眼镜，
以防止碎屑飞入眼中。
3)砂轮必须装有防护罩。
4)砂轮旋转平稳后才能磨刀。
5)托架与砂轮之间的空隙不能太大 (小于 3mm)，否则，容易使刀具嵌入中间而挤碎砂轮发生危险。
6)磨刀具的砂轮，不要磨削其他物件。
上一页 下一页 返回
3.2 车刀
6．车刀的安装
在安装车刀时，一定要注意以下几点：
1)车刀悬伸部分要尽量缩短。一般悬伸长度约为车刀厚度的 1～ 1.5倍。悬伸过长，车刀切削时刚性差，容易产生振动、
弯曲甚至折断，影响加工质量。
2)车刀一定要夹紧，否则，车刀崩出将造成难以想象的后果。
3)车刀刀尖一般应与工件旋转轴线等高，否则，将使车刀工作时的前角和后角发生改变。车外圆时，如果车刀刀尖高于工件旋转轴线，则使前角增大，后角减小，从而加剧后面与工件之间的摩擦；如果车刀刀尖低于工件旋转轴线，则使后角增大，前角减小，从而使切削不顺利。在车削内孔时，其角度的变化情况正好与车外圆时相反。
上一页 下一页 返回
3.2 车刀
4)车刀刀杆中心线应与进给运动方向垂直，否则将使车刀工作时的主偏角和副偏角发生改变。主偏角减小，进给力增大；副偏角减小，加剧摩擦。
这些要求对各种车刀的安装是通用的，但对不同的切削情况，又有其特殊的要求。
上一页 返回
3.2 车刀
3,3,1铣刀的种类与用途
1．铣刀的种类与选用
铣刀的种类很多，一般由专业工具厂生产。由于铣刀的形状比较复杂，尺寸较小的往往用高速钢做成整体式结构；
尺寸较大的铣刀，一般做成镶齿结构，刀齿为高速钢或硬质合金，刀体则为中碳钢或者合金结构钢，从而节约刀具材料。
常用的铣刀类型有下述几种。见 图 3-32,图 3-33所示。
下一页 返回
3.3 铣刀返回图 3-32 常用铣刀的种类返回图 3-33 特种铣刀
3,3,2 铣刀的几何角度
1．坐标平面（见 图 3-34 圆柱形铣刀静止参考系）
2．铣刀的几何角度
铣刀种类虽多，但基本形式是圆柱铣刀和端铣刀，前者轴线平行于加工表面，后者轴线垂直于加工表面。铣刀刀齿数虽多，但各刀齿的形状和几何角度相同，所以对一个刀齿进行研究即可。无论是端铣刀，还是圆柱铣刀，每个刀齿都可视为一把外圆车刀如 图 3-35 所示，故车刀几何角度的概念完全可用于铣刀。
上一页 下一页 返回
3.3 铣刀图 3-34 圆柱形铣刀静止参考系返回图 3-35 铣刀和车刀对比返回
3．铣刀几何参数的选择
1) 前角的选择 铣刀前角应根据刀具和工件的材料确定。高速钢圆柱铣刀加工塑性材料时，切屑变形较大，切屑与前面摩擦较大，应取较大的前角。硬质合金面铣刀切入时冲击力大，且硬质合金脆性大，强度较低，故应减小前角。
当铣削强度大、硬度高的材料时，可采用负前角。前角具体数值可参考 表 3-9。
2) 后角的选择 在铣削过程中，由于铣刀刀齿切削厚度比较小，一般磨损主要发生在后刀面上，采用较大后角可以减小磨损；当采用较大的负前角时，可适当增加后角，具体数值可参考 表 3-10。
上一页 下一页 返回
3.3 铣刀表 3-9 铣刀前角推荐值返回工件材料 σ b/MPa 高速钢铣刀 硬质合金铣刀钢材
＜ 600 20 o 15 o
600～ 1000 15 o - 5 o
＞ 1000 12 o ～ 10 o -(10 o～ 15 o )
铸 铁 5 o～ 15o -5 o～ 5 o
表 3-10 铣刀后角推荐值返回铣刀类型 后 角 值高速钢铣刀精齿 12o
细齿 16o
高速钢锯片铣刀 粗、细齿 20o
硬质合金铣刀粗齿 6 o～ 8 o
细齿 12o～ 15o
3)刃倾角的选择 立铣刀和圆柱铣刀的外圆螺旋角 β 就
λ s是刃倾角。增大刃倾角可以增加同时工作的齿数，使铣削平稳，并使铣刀具有切削刃锋利、实际前角增大等特点，可改善铣刀的工作性能。铣削宽度较窄的铣刀，增大 β 意义不大，故一般取 β =0或较小的值。螺旋角的具体数值可参考 表
3-11。
4)主偏角与副偏角的选择 面铣刀主偏角的作用及其对铣削过程的影响，与车刀主偏角在车削中的作用和影响相同。
常用的主偏角取 45o,60o,75o,90o。工艺系统的刚性好，取小值；反之取大值。副偏角取 5o～ 10o。
圆柱铣刀只有主切削刃，没有副切削刃，故没有副偏角。
主偏角为 90o。
上一页 下一页 返回
3.3 铣刀表 3-11 铣刀的外圆螺旋角推荐值返回铣刀类型螺旋齿圆柱铣刀立铣刀 三面刃、两面刃圆 盘铣刀粗齿 细齿螺旋角 45 o～ 60 o 25o～ 30o 30o～ 45o 15 o～ 20 o
3.3.3 铣削用量和切削层参数
1．铣削用量
如 图 3-38所示，铣削用量有：
1）背吃刀量 ap
指垂直于工作平面测量的切削层中最大的尺寸。端铣时，
ap为切削层深度；圆周铣削时,ap为被加工表面的宽度。
2）侧吃刀量 ac
指平行于工作平面测量的切削层中最大的尺寸，端铣时，
ac为被加工表面宽度；圆周铣削时,ac为切削层深度。
上一页 下一页 返回
3.3 铣刀图 3-38 铣削用量返回
3) 进给运动参数
铣削时进给量有三种表示方法：
(1)每齿进给量 fz 指铣刀每转过一刀齿相对工件在进给运动方向上的位移量，单位为 mm/z。
(2) 进给量 f 指铣刀每转过一转相对工件在进给运动方向上的位移量，单位为 mm/r。
(3) 进给速度 vf 指铣刀切削刃选定点相对工件的进给运动的瞬时速度，单位为 mm/min。
4)铣削速度 指铣刀切削刃选定点相对工件的主运动的瞬时速度。可按下式计算,vc =π dn/1000
上一页 下一页 返回
3.3 铣刀
2．切削层参数
铣削时的切削层为铣刀相邻两个刀齿在工件上形成的过渡表面之间的金属层，如 图 3-39所示。切削层形状与尺寸规定在基面内度量，它对铣削过程有很大影响。
3．铣削用量的选择
铣削用量的选择应当根据工件的加工精度、铣刀的耐用度及机床的刚性进行选择，首先选定铣削深度，其次是每齿进给量，最后确定铣削速度。下面介绍按加工精度不同选择铣削用量的一般原则。
上一页 下一页 返回
3.3 铣刀图 3-39 铣刀切削层参数返回
a)圆柱形铣刀 b)面铣刀
1)粗加工 因粗加工余量较大，精度要求不高，此时应当根据工艺系统刚性及刀具耐用度来选择铣削用量。一般选取较大的背吃刀量和侧吃刀量，使一次进给尽可能多地切除毛坯余量。在刀具性能允许的条件下应以较大的每齿进给量
(参见 表 3-12)进行切削，以提高生产率。
2)半精加工 此时工件的加工余量一般在 0.5～ 2 mm，并且无硬皮，加工后要降低表面粗糙度值，因此应选择较小的每齿进给量，而取较大的切削速度 (参见 表 3-13)。
3)精加工 精加工时加工余量很小，应当着重考虑刀具的磨损对加工精度的影响，因此宜选择较小的每齿进给量和较大的铣削速度进行铣削。
上一页 下一页 返回
3.3 铣刀表 3-12 粗铣每齿进给量 fz的推荐返回
Zf
刀 具 工 件 材 料 推荐进给量 (mm/z)
高速钢圆柱铣刀钢 0.10～ O.50
铸 铁 0.12～ 0.20
端铣刀钢 0.04～ 0.06
铸 铁 0.15～ 0.20
三面刃铣刀钢 0.04～ 0.06
铸 铁 O.15～ 0.25
硬质合金铣刀钢 0.1～ 0.20
铸 铁 0.15～ 0.30
表 3-13铣削速度 vc 的推荐值返回
v 工件材料铣削速度 vc (m/min)
说 明高速钢铣刀 硬质合金铣刀
20 20～ 45 150～ 190
1．粗铣时取小值，
精铣时取大值。
2．工件材料强度、
硬度高取小值反。
之取大值。
3．刀具材料耐热性好取大值，耐热性差取小值。
45 20～ 35 120～ 150
40Cr 15～ 25 60～ 90
HTl50 14～ 22 70～ 100
黄铜 30～ 60 120～ 200
铝合金 112～ 300 400～ 600
不锈钢 16～ 25 50～ 100
3,3,4 铣削方式
1．圆周铣削方式
圆周铣削有二种铣削方式：逆铣和顺铣。
如 图 3-41a所示，铣刀的旋转方向和工件的进给方向相反时称为逆铣，相同时称为顺铣 (图 3-41b)。
2．端铣方式
在端铣时，根据面铣刀相对于工件安装位置不同，也可分为逆铣和顺铣。如 图 3-42所示。
上一页 下一页 返回
3.3 铣刀图 3-41 逆铣与顺铣返回
a)逆铣 b)顺铣图 3-42 端铣时的顺铣与逆铣返回
a)对称端铣 b)不对称逆铣 c)不对称顺铣
3.3.5 铣刀的磨损与铣刀寿命
1．铣刀的磨损
1)铣刀的磨损形式
铣刀磨损的基本规律与车刀相似。高速钢铣刀的切削厚度较小，尤其在逆铣时，刀齿对工件表面挤压、滑行较严重，
所以铣刀磨损主要发生在后面上，用硬质合金面铣刀铣削钢件时，因切削速度高，切屑在前面上摩擦严重，故后面磨损的同时，前面也有较小磨损。此外，硬质合金面铣刀进行高速断续切削，使刀齿经受着反复的机械冲击和热冲击，产生裂纹而引起刀齿的疲劳破损。铣削速度愈高，产生这种疲劳破损就愈早和愈严重。
上一页 下一页 返回
3.3 铣刀
如果铣刀几何角度选择不合理或使用不当、刀齿强度差，
则刀齿在承受很大的冲击力后，会产生没有裂纹的大打刀。
2）防止铣刀破损的措施
（ 1）合理选择铣刀刀片牌号，应采用韧性高、抗热裂纹敏感性小，且具有较好耐热性和耐磨性的刀片材料。
（ 2）合理选用铣削用量，在一定加工条件下，存在一个不产生破损的安全工作区域。
（ 3）合理选择工件与铣刀之间的相对位置，合理地选择面铣刀安装位置对减少面铣刀破损起着重要作用。
上一页 下一页 返回
3.3 铣刀
2．铣刀寿命
铣刀磨损标准规定在后面上，高速钢圆柱形铣刀粗铣钢件时 VB=0.6 mm，精铣时 VB=0.25 mm。硬质合金面铣刀铣削钢件时 VB=1～ 1.2 mm,铣削铸件时 VB=1.5～ 2 mm 。
高速钢圆柱形铣刀的寿命 T=100～ 400min，硬质合金面铣刀的寿命 T=80～ 600min。铣刀使用寿命的平均值见 表 3-14所示。
上一页 返回
3.3 铣刀表 3-14铣刀使用寿命的平均值 (min)
返回名称 铣刀直径 d0/mm
小于
25
25～
40
40～ 60 60
～
75
75～
90
90～
110
110～ 150 150
～
200
20
0
～
22
5
225
～
250
250～ 300 300～
400
端铣刀 --- 120 180 240 300 420
镶齿圆柱铣刀
180 ---
细齿圆柱铣刀
--- 120 180 ---
盘铣刀 --- 120 150 180 240 ---
立铣刀 60 90 120 ---
槽铣刀锯片铣刀
--- 60 75 120 150 180 ---
成形铣刀 角度铣刀
--- 120 180 ---
3.4 孔加工刀具
3.4.1孔加工刀具的种类与用途
机械加工中的孔加工刀具分为两类：一类是用于实体工件上加工孔的刀具；另一类是对工件上已有孔进行再加工的刀具。
这些孔加工刀具有着共同的特点：刀具均在工件内表面切削，工作部分处于加工表面包围之中，刀具的强度、刚度、
导向、容屑、排屑及冷却润滑等都比切削外表面时问题更突出。
1．扁钻
扁钻 (图 3-46)是使用最早的钻孔工具。因为结构简单、
刚度好、成本低、刃磨方便，故近十几年来经过改进又获得了较多应用，特别是在微孔 (小于 φ 1 mm)及大孔 (大于 φ 38
mm )加工中显得更方便、经济。
下一页 返回图 3-46 扁钻返回
扁钻有整体式和装配式两种。前者适于数控机床，常用于较小直径 (小于 φ 12 mm)孔加工，后者适于较大直径 (大于
φ 63,5 mm)孔加工。
2．麻花钻
麻花钻 (图 3-47)是迄今最广泛应用的孔加工刀具。因为它的结构适应性较强，又有成熟的制造工艺及完善的刃磨方法，特别是加工小于 φ 30mm的孔，麻花钻仍为主要工具。生产中也有将麻花钻作为扩孔钻使用的。
3．中心钻
中心钻是用来加工轴类工件中心孔的，有三种结构形式：
带护锥中心钻 图 3-48(a)、无护锥中心钻 图 3-48(b)和弧型中心钻 图 3-48(c)。
上一页 下一页 返回
3.4 孔加工刀具图 3-47 麻花钻返回图 3-48 中心钻的种类返回
4．深孔钻
通常把孔深与孔径之比大于 5～ 10倍的孔称为深孔，加工所用的钻头称为深孔钻。 深孔钻有很多种，常用的有：外排屑深孔钻、内排屑深孔钻、喷吸钻及套料钻等。
5．扩孔钻
扩孔钻专门用来扩大已有孔。它比麻花钻的齿数多 (Z>3)，
容屑槽较浅，无横刃，强度和刚度均较高，导向性能与切削性能较好，加工质量和生产效率比麻花钻高，精度可达
ITll～ ITIO级，表面粗糙度 Ra6.3～ 3.2μ m。
常用的有高速钢整体扩孔钻、高速钢镶齿套式扩孔钻及硬质合金镶齿套式扩孔钻等。
上一页 下一页 返回
3.4 孔加工刀具
6．锪钻
常见的锪钻有三种：圆柱形沉头孔锪钻、锥形沉头孔锪钻及端面凸台锪钻。
7．铰刀
铰刀常用来对已有孔作最后精加工，也可对要求精确的孔进行预加工。加工精度可达 ITll～ IT6级，表面粗糙度
Ra1.6～ 0.2μ m。
8．镗刀
镗刀是对工件已有孔进行再加工的刀具，可加工不同精度的孔，加工精度可达 1T7～ IT6级，表面粗糙度达 Ra6.3～
0.8(0.4)μ m。
上一页 下一页 返回
3.4 孔加工刀具
9．复合孔加工刀具
复合孔加工刀具是由两把或两把以上同类或不同类孔加工刀具组合而成的刀具。它的优点是生产率高，能保证各加工表面间相互位置精度，可以集中工序，减少机床台数。但复合刀具制造复杂，重磨和尺寸调整较困难。复合孔加工刀具的种类繁多
3,4,2麻花钻
麻花钻用于在实体材料上加工低精度的孔,也可用于扩孔。
如 图 3-52所示。
上一页 下一页 返回
3.4 孔加工刀具图 3-52 标准麻花钻返回
1,麻花钻由三部分组成
1)工作部分。工作部分包括切削部分和导向部分。切削部分承担切削工作，导向部分的作用在于切削部分切入孔后起导向作用，也是切削部分的备磨部分。为了减小与孔壁的摩擦，一方面在导向圆柱面上只保留两个窄棱面，另一方面沿轴向作出每 100mm长度上有 O.03～ 0.12 mm的倒锥。
2)柄部。柄部是钻头的夹持部分，用以与机床主轴孔配合并传递扭矩。柄部有直柄 (小于 φ 20mm 的小直径钻头 )和锥柄之分。柄部末端还作有扁尾。
上一页 下一页 返回
3.4 孔加工刀具
3）颈部。颈部位于工作部分与柄部之间，可供砂轮磨锥柄时退刀，也是打标记之处。为了制造上的方便，直柄钻头无颈部。
2.麻花钻切削部分由两个前刀面、两个后刀面、两个副后刀面、两条主切削刃和一条横刃组成。
1）前刀面 前刀面即螺旋沟表面。是切屑流经的表面，
起容屑、排屑作用，需抛光以使排屑流畅。
2）后刀面 后刀面与加工表面相对，位于钻头前端，
形状由刃磨方法决定，可为螺旋面、圆锥面或平面，手工刃磨得任意曲面。
3）副后刀面 副后刀面是与已加工表面 (孔壁 )相对的钻头外圆柱面上的窄棱面。
上一页 下一页 返回
3.4 孔加工刀具
4）主切削刃 主切削刃是前刀面 (螺旋沟表面 )与后刀面的交线，标准麻花钻主切削刃为直线 (或近似直线 )。
5）副切削刃 副切削刃是前刀面 (螺旋沟表面 )与副后刀面 (窄棱面 )的交线，即棱边。
6）横刃 横刃是两个 (主 )后刀面的交线，位于钻头的最前端，亦称钻尖。
3．麻花钻的修磨
麻花钻的修磨是指钻头在使用过程中对不够合适的结构参数进行补充刃磨。如果修磨得当，对提高钻孔效率、减少钻头磨损、改善加工质量等，均会收到较好效果。
上一页 下一页 返 回
3.4 孔加工刀具
3.4.3深孔钻
深孔指孔的深度与直径比 L/D＞ 5的孔。一般深孔 L/D=5～
10还可用深孔麻花钻加工，但 L/D＞ 20的深孔则必须用深孔刀具才能加工，包括深孔钻、镗、铰、套、料、滚压工具等。
深孔加工有许多不利的条件。如不能观测到切削情况，只能听声音、看切屑、测油压来判断排屑与刀具磨损的情况；切削热不易传散，需有效的冷却；孔易钻偏斜；刀柄细长，刚性差，易振动，影响孔的加工精度，排屑不良，易损坏刀具等。
因此深孔刀具的主要特点是需有较好的冷却、排屑措施以及合理的导向装置。下面介绍几种典型的深孔刀具。
上一页 下一页 返回
3.4 孔加工刀具
1．枪钻
枪钻属于小直径深孔钻，如 图 3-60所示。它的切削部分用高速钢或硬质合金，工作部分用无缝钢管压制成形。工作时工件旋转，钻头进给，一定压力的切削液从钻杆尾端注入，
冷却切削区后沿钻杆凹槽将切屑冲出，也称外排屑。排出的切削液经过过滤、冷却后再流回液池，可循环使用。
2,BTA内排屑深孔钻
BTA(Boring and Trepanning Association)深孔钻由钻头和钻杆组成，通过多头矩形螺纹连接成一体。钻孔时，切削液从钻杆外圆与工件孔壁间流入，经切削区后汇同切屑从钻杆内孔内排出，称内排屑。钻杆断面为管状，刚性好，因而切削效率高于外排屑。它主要用于加工直径在 18～ 185㎜,
深径比在 100以内的深孔。
上一页 下一页 返回
3.4 孔加工刀具图 3-60 单刃外排屑小深孔枪钻返回
3．喷吸钻
喷吸钻采用了深孔钻的内排屑结构，再加上具有喷吸效应的排屑装置。
喷吸排屑的原理是将压力切削液从刀体外压入切削区并用喷吸法进行内排屑，如 图 3-62所示，刀齿交错排列有利于分屑。
切削液从进液口流入连接套，其中三分之一从内管四周月牙形喷嘴喷入内管。由于牙槽隙缝很窄，切削液喷出时产生的喷射效应能使内管里形成负压区。另三分之二切削液经内管与外管之间流入切削区，汇同切屑被负压吸入内管中，迅速向后排出，
增强了排屑效果。
喷吸钻附加一套液压系统与连接套，可在车床、钻床、镗床上使用。适用于中等直径的深孔加工，钻孔的效率较高。
上一页 下一页 返回
3.4 孔加工刀具图 3-62 喷吸钻返回
3,4,4铰刀
铰刀用于加工中小直径孔的半精与精加工。因铰削加工余量小，铰刀齿数多，铰刀刚度和导向性好，故工作平稳，
铰孔加工精度可达 IT7～ IT6级，甚至可达 IT5级，表面粗糙度
Ra=1.6～ 0.2μ m。
1．铰刀的种类（见 图 3-63）
2．铰刀的结构与几何参数
按使用方法的不同，铰刀分为手用铰刀和机用铰刀。手用铰刀多为直柄，铰削直径范围为 l～ 50 mm，手用铰刀的工作部分较长，锥角 2φ 较小，导向作用好，可以防止手工铰孔时铰刀歪斜。机用铰刀多为锥柄，铰削直径范围为 10～ 80mm。
机用铰刀可安装在钻床、车床、铣床和镗床上铰孔。
上一页 下一页 返回
3.4 孔加工刀具图 3-63 铰刀的种类返回
铰刀的工作部分包括切削部分和修光部分。切削部分呈锥形，担负主要的切削工作。修光部分用于矫正孔径、修光孔壁和导向。修光部分的后部具有很小的倒锥，以减少与孔壁之间的摩擦和防止铰削后孔径扩大。
3．铰刀的使用及铰孔时应注意的问题
1) 铰削余量要适中。余量过大，会因切削热多而导致铰刀直径增大，孔径扩大；余量过小，会留下底孔的刀痕，使表面粗糙度达不到要求。粗铰余量一般为 0.15～ O.35 mm，精铰余量一般为 0.05～ 0.15 mm。
上一页 下一页 返回
3.4 孔加工刀具
2) 铰削精度较高，铰刀齿数较多，心部直径大，导向性及刚性好。铰削余量小，且综合了切削和挤光作用，能获得较高的加工精度和表面质量。
3) 铰削时采用较低的切削速度，并且要使用切削液，以免积屑瘤对加工质量产生不良影响，粗铰时取 0.07～ 0.17m/s，
精铰时取 0.025～ 0.08m/s。
4) 铰刀适应性很差。一把铰刀只能加工一种尺寸、一种精度要求的孔。且直径大于 80mm的孔不适宜铰削。
5) 为防止铰刀轴线与主轴轴线相互偏斜而引起的孔轴线歪斜、孔径扩大等现象，铰刀与主轴之间应采用浮动连接。
当采用浮动连接时，铰削不能校正底孔轴线的偏斜，孔的位置精度应由前道工序来保证。
6)机用铰刀不可倒转，以免崩刃。
上一页 下一页 返回
3.4 孔加工刀具
4,先进铰刀
1)大螺旋角推铰刀
大螺旋角推铰刀如 图 3-65所示。推铰刀主要特点：
(1)具有很小主偏角和很大螺旋角。
（ 2）推铰刀切削过程平稳，不易引起振动，因此推铰刀的加工表面粗糙度能稳定地达到 Ra1.6～ 0.8μ m。
（ 3）推铰刀制造较困难。
2)可转位单刃铰刀
可转位单刃铰刀如 图 3-66所示，
一般可转位单刃铰刀加工直径范围为 5～ 80mm。加工 45钢时,ap=0.15mm,f=0.1～ 0.4mm／ r,υ c =12m/min，采用 1：
9乳化切削液进行冷却。可转位单刃铰刀结构复杂，制造困难，
价格很昂贵。
上一页 下一页 返回
3.4 孔加工刀具图 3-65 大螺旋角推铰刀返回图 3-66 可转位单刃铰刀返回
1一双头螺柱 2一导向块 3一刀片 4一压板
5一刀体 6一调节螺钉 7一顶销 8一限位销
3) 金刚石或立方氮化硼铰刀
金刚石或立方氮化硼铰刀是以金属镍、钴等作为结合剂，
利用电镀法或压砂法把金刚石或立方氮化硼颗粒包镶在铰刀基体上，再经磨削而制成。
立方氮化硼铰刀的耐热性好，适用于铰削普通钢、淬硬钢、耐热钢和钛合金等材料。金刚石铰刀主要用于铰削铝和铜等材料。金刚石、立方氮化硼铰刀的加工精度可达 1T5～
IT4，表面粗糙度可达 Ra0.05μ m。
金刚石、立方氮化硼铰刀可制成固定式和可调整式。固定式适用于精铰或超精铰。可调整式适用于粗铰和半精铰。
铰刀直径为 φ10mm～ φ50mm时，切削用量为,f=0.4～ 1mm/r，
n=300～ 800r/min。
上一页 下一页 返回
3.4 孔加工刀具
5．铰刀的重磨与研磨
铰刀的切削厚度较小，磨损主要发生在后面上，所以通常重磨切削部分后面。
工具厂提供的铰刀通常留有研磨量，使用前需经研磨才能达到要求的铰孔精度。磨损了的铰刀可以通过研磨改制为铰削其它配合精度的孔。
铰刀研磨量一般为 0.01mm左右。铰刀的研磨可在车床上用铸铁研磨套沿校准部分刃带进行。
研磨套铣有开口斜槽，调节螺钉使研磨套产生弹性变形，
与铰刀圆柱刃带轻微接触，在接触面间加入少量的研磨膏。
上一页 返回
3.4 孔加工刀具
按螺纹加工方法，可将螺纹加工刀具分为切削螺纹刀具与滚压螺纹工具两类。
3,5,1切削螺纹刀具
1.螺纹车刀
螺纹车刀是一种具有螺纹廓形的成形车刀。结构简单，
通用性好，可用来加工各种形状尺寸和精度的内、外螺纹，
多在普通车床上使用，生产效率较低，加工质量主要取决于操作者的的技术水平及机床、刀具本身的精度。
2.丝锥
丝锥是加工中小尺寸内螺纹的标准刀具。在结构上可把它看做是轴向开槽的螺杆。其结构简单，使用方便，既可手用，又可在机床上使用。
下一页 返回
3.5 螺纹加工刀具
3.板牙
板牙是加工中小尺寸外螺纹的标准刀具。可看成是沿轴向等分开有排屑孔的螺母，但需要在螺母的两端做有切削锥，
以便于切入 。
板牙可手用，也可在机床上使用，应用广泛。
4,螺纹梳刀
螺纹梳刀相当于一排多齿螺纹车刀，刀齿由切削部分校准部分组成 。切削部分做成切削锥，刀齿高度依次增大，以使切削负荷分配在几个刀齿上。校准部分齿形完整，起校准修光作用。
上一页 下一页 返回
3.5 螺纹加工刀具
螺纹梳刀加工螺纹时，梳刀沿螺纹轴向进给，一次走刀就能切出全部螺纹，生产效率比螺纹车刀高。螺纹梳刀的结构形式与成形车刀相同，也有平体、棱体与圆体三种 。
5,螺纹切头
螺纹切头分自动板牙切头或外螺纹切头和自动丝锥切头或径向开合丝锥两种。
螺纹切头通常用于六角车床、自动和半自动车床。工作时，梳刀合拢，几把梳刀同时切削,切削完毕，梳刀自动张开，
这时切头快速退回，梳刀又自动合拢，准备下一个工作循环，
生产效率很高。
螺纹切头中梳刀的螺纹廓形经过磨削，并且能够精确地调整被切螺纹的径向尺寸，故加工螺纹精度高。但螺纹切头结构复杂，成本较高，只用于大批量生产中加工较高精度的螺纹。
上一页 下一页 返回
3.5 螺纹加工刀具
6.螺纹铣刀
螺纹铣刀是用铣削方法加工螺纹的刀具。它有盘形螺纹铣刀和梳形螺纹铣刀两种。
1)盘形螺纹铣刀。盘形螺纹铣刀用在螺纹铣床上加工大螺距梯形螺纹和蜗杆。加工时，铣刀轴线相对工件轴线倾斜一个工件螺纹升角。铣刀回转的同时沿工件轴向移动，工件则慢速转动，二者配合形成螺旋运动。主要用于加工精度不高的螺纹或作为精密螺纹的粗加工。
2)梳形螺纹铣刀。梳形螺纹铣刀刀齿呈环状，铣刀工作部分长度比工件螺纹长度稍长。加工时，铣刀轴线与工件轴线平行，铣刀快速回转作切削运动，工件缓慢转动的同时还沿轴向移动。
上一页 下一页 返回
3.5 螺纹加工刀具
铣刀切入工件后，工件回转一周，铣刀相对工件轴向移动一个导程。因为铣刀有径向切入与退出行程，所以工件要转一周多一些，就可铣出全部螺纹。梳形螺纹铣刀生产效率较高，用于专用螺纹铣床上加工一般精度、螺纹短而螺距不大的三角形内、外圆柱和圆锥螺纹。
7,高速铣削 (螺纹 )刀盘
高速铣削刀盘加工螺纹的方法又称旋风铣。
旋风铣螺纹是在改装的车床或专用机床上进行的，多用于成批生产中大螺距螺杆和丝杠加工。其特点是切削平稳、
生产效率高、刀具使用寿命长，但加工精度不高，故只用作螺纹粗加工或半精加工。
上一页 下一页 返回
3.5 螺纹加工刀具
3.5.2滚压螺纹工具
滚压螺纹是在滚压工具作用下，利用金属材料的塑性变形加工螺纹的。滚压法加工螺纹的工具主要有滚丝轮和搓丝板。
1.滚丝轮
滚丝轮成对在滚丝机上使用。
工作时，两滚丝轮同向等速旋转，工件放在两滚丝轮之间的支承板上，当一滚丝轮 (动轮 )向另一轮 (定轮 )径向进给时，
工件逐渐被压出螺纹。
滚丝轮制造容易，加工的螺纹精度高达 4～ 5级，表面粗糙度 Ra O.2μ m，生产效率也比切削加工高，故适用于批量加工较高精度的螺纹标准件。
上一页 下一页 返回
3.5 螺纹加工刀具
2．搓丝板
搓丝板也是成对使用的。两搓丝板螺纹方向相同，与被加工螺纹方向相反，斜角等于工件中径螺纹升角。两板必须严格平行，齿纹应错开半个螺距。
搓丝板的生产效率比滚丝轮还高，但加工精度不如滚丝轮高。由于搓丝行程的限制，故只用于加工直径小于 24mm的螺纹。
3,5,3丝锥
丝锥用于加工内螺纹，按其功用可分为手用丝锥、机用丝锥、螺母丝锥、梯形螺纹丝锥、圆锥螺纹丝锥、短槽丝锥、
挤压丝锥与拉削丝锥等。
上一页 下一页 返回
3.5 螺纹加工刀具
1．丝锥的结构与几何参数
丝锥的基本结构是一个轴向开槽的外螺纹。 图 3-77所示是最常用的普通螺纹丝锥。它的切削部分铲磨出锥角 2φ,以使切削负荷分配到几个刀齿上。校正部分有完整的齿形，以控制螺纹参数并引导丝锥沿轴向运动。柄部方尾供与机床连接，或通过扳手传递扭矩。丝锥轴向开槽以容纳切屑，同时形成前角。切削锥顶刃与齿形侧刃经铲磨形成后角。丝锥的中心部是锥芯，用以保持丝锥的强度。
上一页 下一页 返回
3.5 螺纹加工刀具图 3-77 丝锥的结构返回
工作部分由切削部分和校准部分组成。切削部分担负着螺纹的切削工作；校准部分用以校准螺纹廓形并在丝锥前进时起导向作用；柄部用来夹持丝锥并传递攻丝扭矩。
丝锥的参数包括螺纹参数与切削参数两部分。螺纹参数如大径 d、中径 d2、小径 d1、螺距 p及牙型角 α 等，根据被加工的螺纹的规格来选择。切削参数如 2Φ、端剖面前角 γ p、
后角 α p、槽数 z等，根据被加工的螺纹的精度来选择。
上一页 下一页 返回
3.5 螺纹加工刀具
2．普通螺纹丝锥几何参数的选择
普通螺纹丝锥的主要几何参数为：前角 γ 0，后角 α 0、
主偏角 Kγ 。推荐采用的数值见 表 3-15，在具体选择时应考虑下列原则：
1)对于标准丝锥，因要满足使用上的广泛性，一般取 γ 0
=8o～ lOo,α 0 =4o～ 6 o。
2)对于批量或大量生产加工固定工件的丝锥，其前角、
后角应根据工件的材料类别和硬度选择适宜值。
3)主偏角应根据螺纹的加工精度、表面粗糙度和丝锥类别综合选择。加工精度高的应取小值，但对不通孔螺纹，螺尾尺寸不能大于规定值。
4)当加工通孔螺纹时。为保证攻螺纹时切屑顺利排出。
标准直槽丝锥切削部分可磨出刃倾角 λ s，一般取 λ s =5o～
l5o，这部分前角为 12o～ l5o。
上一页 返回
3.5 螺纹加工刀具表 3-15 丝锥的几何参数返回工件材料 前角 γ 0 后角 α 0 工件材料 前角 γ 0 后角 α 0
低碳钢 10o～ 13o 8o～ 12o 铝 16o～ 20o 8o～ 12o
中碳钢 8o～ 10o 6o～ 8o 铝合金 12o～ 14o 8o～ 12o
高碳钢 5o～ 7o 4o～ 6o 铜 14o～ 16o 8o～ 12o
铬、锰钢 10o～ 13o 8o～ 12o 黄铜 3o～ 5o 4o～ 6o
铸铁 2o～ 4o 4o～ 6o 青铜 1o～ 3o 4o～ 6o
3,6,1齿轮刀具的分类
按照齿形的形成原理，切齿刀具可分为两大类，即成形齿轮刀具和展成齿轮刀具。
1．成形齿轮刀具
成形齿轮刀具的齿形或齿形的投影与被加工直齿齿轮端面槽形相同。常用的有：盘状齿轮铣刀和指状齿轮铣刀，此外还有大量生产中使用的齿轮拉刀和插齿刀盘等。
2．展成齿轮刀具
展成齿轮刀具切削刃的廓形不同于被切齿轮任何剖面的槽形。插齿刀、齿轮滚刀、剃齿刀、花键滚刀、锥齿轮刨刀、
弧齿锥齿轮铣刀盘等均属展成齿轮刀具。
但展成法加工齿轮需专门的齿轮加工机床，且机床调整也较复杂，故只宜在成批生产中使用。
下一页 返回
3.6 齿轮刀具
3.6.2 成形齿轮铣刀的种类与应用
成形铣刀是用成形法加工渐开线齿轮齿形的，主要有盘状齿轮铣刀和指状齿轮铣刀。
1．盘状齿轮铣刀
盘状齿轮铣刀是具有渐开线齿形的铲齿成形铣刀，它用于加工模数 =0.3～ 16mm的直齿或斜齿圆柱齿轮。这种铣刀已经标准化 (JB 2498— 78)。
用盘状齿轮铣刀加工齿轮时，只需在万能铣床上加分度装置 (万能分度头 )即可。刀具回转为主运动，工件 (工作台 )
作轴向进给运动，一个齿槽加工完毕由分度头分齿，进行第二个齿槽的加工，如此下去直至所有齿槽加工完为止。
此法生产效率低，齿轮精度也不高 (一般低于 9级 )。但不需专用机床，铣刀成本也较低。
上一页 下一页 返回
3.6 齿轮刀具
2．指状齿轮铣刀
指状齿轮铣刀是具有渐开线齿形的立铣刀，可以制成铲齿或尖齿结构。适于加工较大模数 (m>10 mm)的直齿或斜齿圆柱齿轮、人字齿轮，特别是对多于两列齿的人字齿轮加工，
它是惟一的刀具。
3.盘状齿轮铣刀的分类与刀号
理论上讲，加工不同模数、不同齿数的齿轮，都需用一种刃形的齿轮铣刀。实际生产中，为减少齿轮铣刀的规格与数量，降低刀具成本，每种模数的齿轮铣刀分别由 8把和 15把组成一套。每套中齿形相近的用一把铣刀来代替，编成一个刀号，每个刀号的铣刀用来加工齿数在定范围的齿轮齿形，
详见 表 3-16。
上一页 下一页 返回
3.6 齿轮刀具表 3-16 齿轮铣刀刀号返回
2
11
2
12
2
13 214
2
15
2
16
2
17
铣刀号 1 2 3 4 5 6 7 8
加工齿数
M=0.3
～
0.8mm
8件一套
12
～
13
-
14
～
16
-
17
～
20
-
21
～
25
-
26
～
34
-
35
～
54
-
55
～
134
- 135
M=9～
16mm
15件一套
12 13 14
15
～
16
17
～
18
19
～
20
21
～
22
23
～
25
26
～
29
30
～
34
35
～
41
42
～
54
55
～
79
80
～
134
135
3,6,3插齿刀
1．插齿刀的工作原理
插齿刀是用展成原理加工齿轮的，是齿轮制造中应用很广泛的齿轮刀具之一。
插齿刀的形状像齿轮，它与工件齿坯的展成运动相当于平行轴间两齿轮的啮合关系。
插齿刀工作时是以内孔与端面为定位基准的 (对盘形、碗形插齿刀 )，锥柄插齿刀是以圆锥表面为定位基准的。
插齿刀工作时，刀具作上下往复切削运动，称主运动。
其中向下为工作行程，向上为空行程，同时伴有插齿刀与被切齿坯间的啮合运动，称为分齿运动 (或圆周进给运动 )。分齿运动包络出渐开线齿形和圆周上的所有轮齿。
上一页 下一页 返回
3.6 齿轮刀具
要切至全部齿深，还必须有径向进给运动 (或称切入运动 )，为避免空行程时插齿刀后刀面与被切齿面间的摩擦，还必须有让刀运动，可由插齿刀或被切齿坯来完成。
2、插齿刀及其选用
1) 插齿刀
插齿刀的每一个刀齿由一个顶刃和两个侧刃所组成。插齿刀就是一个具有变位系数连续变化的变位齿轮，它可以与不同变位系数的齿轮正确啮合，因此无论新旧插齿刀均可加工出与其模数相同的标准和变位齿轮。
2) 插齿刀的选用
插齿刀可分为标准插齿刀与专用插齿刀两类，标准插齿刀有三种类型，有盘形直齿插齿刀、碗形直齿插齿刀、锥柄直齿插齿刀。其中盘形插齿刀应用最为普遍，用于加工普通直齿外齿轮和大直齿内齿轮。碗形插齿刀，适合加工多联或带凸肩的齿轮。锥柄插齿刀适合于加工直齿内齿轮。
上一页 下一页 返回
3.6 齿轮刀具
3,6,4 齿轮滚刀
齿轮滚刀也是齿轮制造中常用的展成刀具之一。
1.齿轮滚刀工作原理
齿轮滚刀工作时，以滚刀内孔和端面定位。加工过程中，
滚刀相当于一个螺旋角很大的斜齿轮，与被加工齿轮成空间交轴螺旋齿轮啮合。
切削时，滚刀回转以形成主运动，同时沿工件轴线方向移动以切出全齿长。为形成展成运动，工件应与滚刀保持一定速比回转。加工直齿轮时，滚刀转一转，工件相应转过一个齿 (单头滚刀时 )或数个齿 (多头滚刀时 )，以包络出渐开线齿形；加工斜齿轮时，还应给工件一个附加转动。
上一页 下一页 返回
3.6 齿轮刀具
2,齿轮滚刀种类
1）按结构可分为整体齿轮滚刀与镶齿齿轮滚刀两类。
2）按模数可分为小模数 (m=0.1～ 1.5mm)、中模数
(m=1.5～ 10mm)和大模数 (m=10～ 100 mm)滚刀三类。
3）按切削部分材料可分为高速钢滚刀和硬质合金滚刀两类。
4）按容屑槽 (沟 )可分为螺旋槽 (沟 )和直槽 (沟 )滚刀两类。
3．齿轮滚刀的精度及选用
按国家标准规定，齿轮滚刀的精度分为四级,AA,A,B、
C。一般情况下,AA级齿轮滚刀可加工 6～ 7级齿轮,A级可加工 7～ 8级齿轮,B级可加工 8～ 9级齿轮,C级可加工 9～ 10级齿轮。
上一页 返回
3.6 齿轮刀具
3.7.1数控刀具简介：
1,数控刀具与传统刀具的比较
数控刀具是指与先进高效的数控机床（包括加工中心、数控车床、数控钻床、数控镗床、自动生产线及柔性制造系统）
相配套的各种刀具的总称，是数控机床不可缺少的关键的配套产品，数控刀具以其高效、精密、高速、耐磨、寿命长和良好的综合切削性能取代了传统的刀具。 表 3-17为传统刀具与现代数控刀具的比较。
2,数控刀具的种类
数控刀具的分类有多种方法如 图 3-88所示，其中机夹式可转位刀具在数控加工中得到了广泛的应用，在数量上已达到整个数控刀具的 30%～ 40%，金属切除量占总数的 80%～ 90%。
上一页 下一页 返回
3.7 数控刀具表 3-17 传统刀具与现代数控刀具的比较下一页 返回项目 传统切削刀具 数控刀具刀具材料普通工具钢、高速钢、焊接硬质合金等
PCD,PCBN、陶瓷、涂层刀具、超细晶粒硬质合金,TiCN基硬质合金、粉末冶金高速钢等刀具硬度 低 高被加工工件硬度 低 高，可对高硬材料实现,以车代磨,
切削速度 低加工钢、铸铁，可转位涂层刀片切削速度可达
380m/min；加工铸铁,PCBN刀片切削速度可达 1000～ 2000m/min；切削铝合金切削速度可达 5000 m/min。
速度可达 1000～ 2000n'r／ min； PCD刀具加工铝合金，切削速度可达 5000m,／ min或更高上一页 返回表 3-17 传统刀具与现代数控刀具的比较刀具消耗费用和金属切除比较传统高速钢刀具约占全部刀具费用的 65%,切除的切屑仅占总切屑的 28%
可转位刀具、硬质合金刀具及超硬刀具占全部刀具费用的 34%，切除的切屑占总切屑的 68%
刀具使用机床 一般金属切削机床数控车床、数控铣床、加工中心、流水线专机、柔性生产线等专机、柔性生产线等资金投入和企业规模以通用机床和专机为主，追求低成本，劳动密集以数控机床为主，追求差异化，多品种、
小批量，属于知识、人才和资金密集型人力资源 产业工人占多数，整体素质较高质较高 技术开发、服务、数控工人占多数，整体素质高人员综合素质高国内状况传统产业，制造成本高，劳动率低，从业人员占全部工具行业 95%以上，市场占有额递减工具行业 95％以上，
市场占有额递减高技术产业，制造成本低，技术开发费用高，从人员占全部工具行业 5%以内，市场占有额递增图 3-88 数控刀具的分类返回
3.7.2可转位刀具
1,可转位刀具的概念
可转位刀具是使用可转位刀片的机夹刀具。机夹可转位刀具将压制有合理的几何参数、断屑槽型、装夹孔和具有数个切削刃的多边形刀片，用夹紧元件、刀垫，以机械夹固方法，将刀片夹紧在刀体上。当刀片的一个切削刃用钝以后，
只要把夹紧元件松开，将刀片转一个角度，换另一个新切削刃，并重新夹紧就可以继续使用。当所有切削刃用钝后，换一块新刀片即可继续切削，不需要更换刀体。
下一页 返回
3.7 数控刀具
2.可转位刀具的种类和用途
1) 可转位车刀
(1)可转位外表面车刀 适于各种材料外回转表面、端面的粗车、半精车及精车。
(2)可转位内表面车刀 适于加工通孔或不通孔。
(3)可转位仿形车刀 适于仿形车削各种材料的仿形表面，常用圆形、三角形和平行四边形刀片。
(4)可转位螺纹车刀 适于加工各种内、外螺纹、管螺纹、锥管螺纹。
(5)可转位切断、切槽刀 适于对棒料、管件进行切断和切削环槽、成形槽或端面槽。
上一页 下一页 返回
3.7 数控刀具
2) 可转位自夹紧切断刀 适于对工件的切断、切槽。
3)可转位面铣刀
(1)普通形式面铣刀 适于铣削大的平面，用于不同深度的粗加工、半精加工。
(2)可转位精密面铣刀 适用于表面质量要求高的场合，
用于精铣。
(3)可转位立装面铣刀 适于钢、铸钢、铸铁的粗加工，
能承受较大的切削力，适于重切削。
(4)可转位圆刀片面铣刀 适于加工平面或根部有圆角肩台、肋条以及难加工材料，小规格的还可用于加工曲面。
上一页 下一页 返回
3.7 数控刀具
(5)可转位密齿面铣刀 适于铣削短切屑材料以及较大平面和较小余量的钢件，切削效率高。
(6)阶梯式可转位面铣刀 适于功率小、刚性差的铣床铣削加工。
(7)重型可转位面铣刀 适于重型加工。
4)可转位三面刃铣刀 适于铣削较深和较窄的台阶面、
沟槽以及工件的侧面和凸台平面。
5)可转位两面刃铣刀 适于铣削深的台阶面，可组合起来用于多组台阶面的铣削。
6)可转位立铣刀
(1)普通可转位立铣刀 适于粗铣或半精铣有肩台的窄平面及开口槽。
上一页 下一页 返回
3.7 数控刀具
(2)可转位螺旋齿立铣刀 (玉米铣刀 ) 平装形式螺旋齿立铣刀，适于直槽、台阶、特殊形状及圆弧插补的铣削，适于高效率的粗加工或半精加工；立装形式螺旋齿立铣刀，适于重切削，机床刚性要好。
(3)钻削立铣刀 适于水平方向进给铣台阶面和开口槽，
也可垂直向下进给，钻浅孔和铣封闭槽，也可斜向进给铣斜槽。
(4)沉孔立铣刀 适于钻铣平底沉孔。
(5)孔槽立铣刀 适于铣削内孔或外圆上的环形槽及平面上的窄槽。
(6)可转位球头立铣刀 普通球头立铣刀 适于模腔内腔及过渡 R的外形面的粗加工、半精加工。
上一页 下一页 返回
3.7 数控刀具
7）可转位成形铣刀 适于各种型面的高效加工，可用于重切削
8）特种专用可转位铣刀 用于大量生产和加工一些特殊形状的工件。如曲轴主轴颈及连杆轴颈用可转位铣刀、凸轮轴加工用成组可转位铣刀、轴承盖切断用成组可转位沟槽铣刀、燃气轮机转子直槽加工的粗铣可转位铣刀、低压气轮机转子曲线槽用粗铣可转位铣刀、铁轨连接板用成形可转位铣刀等
9）可转位孔加工刀具
(1)可转位浅孔钻 适于高效率的加工铸铁、碳钢、合金钢等，可进行钻孔、铣切等上一页 下一页 返回
3.7 数控刀具
(2)可转位套料钻 适于浅孔、深孔套料加工，可节省原材料，减少加工余量。
(3)可转位深孔钻 适于加工深径比 50～ 100的各种深孔。
(4)可转位锪钻可转位铰刀 适于各种材料的铰削。
(5)可转位镗刀 有单刃、多刃及复合镗刀，适于各种材料的高效镗削加工。
各种可转刀具如 图 3-89 各类可转位硬质合金铣刀,图 3-
90 特殊铣刀应用范例,图 3-91各类可转位镗孔刀具所示。
上一页 下一页 返回
3.7 数控刀具图 3-89 各类可转位硬质合金铣刀返回图 3-90 特殊铣刀应用范例返回图 3-91 各类可转位镗孔刀返回
3.7.3 数控工具系统
数控工具系统是针对数控机床要求与之配套的刀具必须可换和高效切削发展起来的，是刀具于机床的接口。它除了刀具本身外，还包括实现刀具快换所必须的定位、夹紧、抓拿及刀具保护等机构。
1.数控车削加工刀具的工具系统。
1）数控车削工具系统的结构体系
图 3-92所示为数控车削工具系统的结构体系。
上一页 下一页 返回
3.7 数控刀具图 3-92 数控车削加工刀具的工具系统的一般结构体系返回
a)车外圆的刀具 b)车内孔的刀具
2）模块式车削工具系统其特点如下：
（ 1)一般只有主柄模块和工作模块，较少使用中间模块，
以适应车削中心较小的切削区空间，并提高工具的刚性。
（ 2)主柄模块有较多的结构型式。根据刀具安装方向的不同，有径向模块和轴向模块；根据加工的需要，有装夹车刀的非动力式模块，也有安装钻头、立铣刀并使用回转的动力式模块；根据刀具与主轴相对位置的不同，有右切模块和左切模块。此外，根据机床换刀方式的不同，有手动换刀模块或自动换刀模块。主柄模块通常都有切削液通道。
上一页 下一页 返回
3.7 数控刀具
（ 3)工作模块主要有两大类型：
①连接柄和刀体做成一体的各种刀具模块；
②装夹钻头、丝锥、铣刀等标准工具或专用工具的夹刀模块。
工作模块是换刀的更换单元，在结构上一般具备机械手夹持的部位、安装刀具识别磁片的部位，以适应自动换刀车削中心的需要。
2．数控铣削加工刀具的工具系统
数控铣削加工刀具的工具系统一般由工具柄部、刀具装夹部分和刀具组成。
1）数控刀具刀柄
工具柄部是指工具系统与机床主轴连接的部分。
上一页 下一页 返回
3.7 数控刀具
不同品种和规格的工作部分都必须带有与机床主轴相连接的柄部。属于这种类型的工具系统有日本的 TMT系统和我国的
TSG82系统等。 TSG82工具系统中各种工具型号由汉语拼音字母和数字组成。其组成、表示方法和书写格式见 表 3-18，各种工具柄部的型式和尺寸代号见 表 3-19，工具系统的代号和意义见 表 3-20。
2）刀具装夹部分
镗铣类工具系统可分为整体式和模块式结构两大类：整体式结构镗铣类工具系统和模块式工具系统。
上一页 下一页 返回
3.7 数控刀具表 3-18 SG82工具系统型号的组成和表示法返回型号的 组 成 前段 后段表示方法 字母表示数字表示字母表示 数字表示符号意 义 柄部的型式柄部的尺寸工具用途,种类 或 结 构型式工具的 规 格举 例 JT 50 KH 40-82
书 写格式 JT50一 KH40一 82
表 3-19 工具系统工具柄部的型式和尺寸代号返回柄部的型式 柄部的尺寸代号 代号的意义 代号的意义 举例
JT
ST
MTW
MT
ZB
KH
加工中心机床用锥柄柄部，带机械手夹持槽一般数控机床用锥柄柄部，无机械手夹持槽无扁尾莫氏锥柄有扁尾莫氏锥柄直柄接杆
7,24锥度的锥柄接杆
ISO锥度号
IS0锥度号莫氏锥度号莫氏锥度号直径尺寸锥柄的锥度号
50
40
3
1
32
45
注：锥度号有 30,40,45,50四种，锥度为 7,24。
表 3-20 TSG82工具系统的代号和意义返回代号 代号的意义 代号 代号的意义 代号 代号的意义
J 装接长杆用刀柄 C 切内槽工具 TZC 直角型粗镗刀
Q 弹簧夹头 KJ 用于装扩、铰刀 TF 浮动镗刀
KH 7,24锥度快换夹头 BS 倍速夹头 TK 可调镗刀
Z(J) 用于装钻夹头 (贾氏锥度加注 J)
H 倒锪端面刀 X 用于装铣削刀具
T 镗孔刀具 XS 装三面刃铣刀用
MW 装无扁尾莫氏锥柄刀具 TZ 直角镗刀 XM 装面铣刀用
M
G
装有扁尾莫氏锥柄刀具 TQW 倾斜式微调镗刀 XDZ 装直角端铣刀用攻螺纹夹头 TQC 倾斜式粗镗刀 XD 装端铣刀用规格 用数字表示工具的规格，其含义随工具不同而异。有些工具该数字为轮廓尺寸 D— L；有些工具该数字表示应用范围。还有表示其他参数值的，如锥度号等
(1)整体式结构镗铣类工具系统：这种工具系统的柄部与夹持刀具的工作部分连成一体。
(2)模块式工具系统：为了克服整体式工具系统规格品种繁多，给生产、使用和管理带来诸多不便的缺点,20世纪 80
年代以来，国外相继开发了多种模块式工具系统。它把工具的柄部和工作部分分开，制成各种系列化的模块，然后用不同规格的中间模块，组装成不同用途、不同规格的模块式工具，从而方便了制造、使用和保管，减少工具储备。
上一页 下一页 返回
3.7 数控刀具
属于这类工具系统的主要有：德国 walter公司的 Novex工具系统,Komet公司的 ABS系统,Hertel公司的 MC工具系统、
Krupp widia公司的 widanex工具系统、瑞典 sandvik公司的
Varilock工具系统和 Epb公司 (seco公司的分公司 )的 Granex
系统。我国也开发了 TMG模块式工具系统，有 TMGl0,TMGl3、
TMGl4,TMG21,TMG22,TMG26,TMG50和 TMG53等系列，其中
TMG2l系统是我国参照 ABS工具系统开发的，其包括的模块品种如 图 3-96所示。
上一页 返回
3.7 数控刀具图 3-96 TMG2l工具系统返回
