第八讲成形刀具和拉刀第一成形刀具第一节成形表面及其加工方法有些机器零件的表
面，不是简单的圆柱面、圆锥面、平面及其组合，而是形状复杂的表面，这些复杂表面称为成形表面。按照成形表面的几何特征一般分为以下三种类型：(1)回转成形面由一条母线(曲线)绕一固定轴线旋转而成。如滚动轴承内、外圈的圆弧滚道和手柄等。 (图8-1(a))
(2)直线成形面
由一条直母线沿一条曲线平行移动而成。它可分为：①外成形面，如凸轮(图8-1(b))和冷冲模的凸模等；②内成形面，如叶片泵定子内曲面和冷冲模的凹模型孔等。(3)立体成形面
即零件各个剖面具有不同的轮廓形状，如汽轮机扭曲变截面叶片和某些锻模(图8—1(c))、压铸模、塑压模的型腔。成形表面常用的加工方法有车、铣、刨、拉和磨削(表8—1)。
成形表面的加工方法很多，按成形原理分述如下。
一、用成形刀具加工
刀具的切削刃按工件表面轮廓形状制造，加工时，刀具相对工件作简单的直线进给运动。1．车削成形面
用成形车刀可加工内、外回转成形面。常用的成形车刀有棱体成形车刀(图8—2(a))和圆体成形车刀(图8—2(b))。前者只能加工外成形面，而后者可以加
工内、外回转成形面，故应用较为广泛。
2．铣削成形面
用成形铣刀铣削成形面，一般在卧式铣床上进行(图8—3)，常用来加工直线成形面。一般成形铣刀的前角γ。=0o，重磨时只刃磨前刀面以保证刃形不变3．刨削成形面
成形刨刀的结构与成形车刀相似，一般只用于加工
形状简单的直线成形面。4．拉削成形面
拉削可加工多种内、外直线成形面。加工质量好、
生产率高，但拉削成形面的拉刀复杂，成本高，故宜
用于成批大量生产。5．铰削内球面
用球形铰刀可以铰削小直径的球窝(图8—4)，以及
处于深孔的球窝(图8—5)。铰削前先用钻头在工件上
钻出盲孔，再用成形车刀粗车成形，然后进行粗铰、
精铰。球铰刀一般有4～6个齿，粗铰刀刀齿上开有分
屑槽，精铰刀上没有。精铰钢件的表面粗糙度Ra为1.6μm，加工青铜件时，Ra 可达0.4～0.8 μ m。
6．磨削成形面
利用修整好的成形砂轮，在外圆磨床上可以磨削回转成形面(图8—6)，在平面磨床上可以磨削外直线成形面(图8—7)
特点：
用成形刀具加工成形面，加工的精度主要取决于刀具的精度，并易于保证同一批工件表面形状、尺寸的一致性和互换性。成形刀具是宽刃刀具，同时参加切削的刀刃较长，一次切削行程就可切出工件的成形面,因而有较高的生产率.此外成形刀具可重磨的次数多,故刀具的寿命长.但是,成形刀具的设计、制造和刃磨都较复杂，故刀具的成本也较高。适用范围：
用成形刀具加工成形面，适用于成形面精度要求较高，尺寸较小，零件批量较大的场合。
二、用简单的刀具加工(一)用靠模装置加工成形面
1．机械靠模装置
图8-8为利用靠模车削成形面的装置。将车床中拖板上的丝杠拆去，把拉杆固定在中拖板上，其另一端与滚柱连接，当大拖板作纵向移动时，滚柱沿着靠模的曲线槽移动，使车刀作相应的移动，车出手柄上的成形面。
用机械靠模装置加工成形面，生产率较高，加工精
度主要取决于靠模精度。靠模形状复杂，制造困难，
费用高。靠模与滚轮之间直接承受切削力，磨损较
严重。因此，必须提高靠模的硬度、耐磨性以延长
其寿命，这也给靠模制造增加了困难。这种方法适
于在成批生产中应用。
2．随动系统靠模装置
随动系统靠模装置是以发送器的触头(靠模销)接受靠模外形轮廓曲线的变化为信号，通过放大装置将信号放大后送人驱动装置，再由驱动装置控制刀具作相应的仿形运动。仿形装置按发送器作用原理不同，有很多种类，下面介绍一种应用较多的仿形装置——电感式仿形装置。
电感式仿形装置由图8—9示出，在靠模仪4内有电感发生器，加工时靠模销9沿水平或垂直方向运动并始终和靠模8的表面保持接触，随着靠模表面曲线的变化，靠模销产生轴向移动，使发生器中的电感发生变化，从而发出信号，经放大后控制进给电机3，驱使指状铣刀跟踪靠模销作相应的位移而进行成形面的加工。特点：
可加工形状复杂的直线及立体成形面；且靠模与靠模销之间的接触压力小（约5∽8MPa），靠模可用石膏、木材或铝合金等软材料制造，加工方便，精度高且成本低。
缺点：机床复杂，设备费用高。（二）按运动轨迹法加工成形面
内、外球面加工中，常采用运动轨迹法
常用的方法有铣削、车削和磨削。如图8-10用车削法车削外球面和内球面
第二节成形车刀
刀刃形状决定于工件形状的车刀，称为成形车刀但它的廓形尺寸与工件的并不完全一致，需要进行设计计算。成形车刀制成后，其后刀面为成形表面，每次重磨时只磨前刀面。
成形车刀是一种专用刀具，它多用于车床、六角车床、自动和半自动车床上加工内外回转体成形表面。一、成形车刀的类型和装夹成形车刀按其结构和形
状可分为下面三种：
(1)平体成形车刀：除刀刃具有复杂的形状外，外形和普通车刀相似，如图8-11 只能用于加工外成形表面，且重磨次数少。它的装夹方法和普通车刀一样。(2)棱体成形车刀：它的外形为棱柱体，其重磨次数比平体成形车刀多。
使用时靠燕尾体与刀杆的燕尾槽联结。并用螺钉夹紧，如图8—12所示。刀杆的燕尾槽制有一倾斜角，即图8—12中的αf。刀体下端的螺钉可用来调整刀尖的高度．并可承受部分切削力。
(3)圆体成形车刀：它的外形是回转体，其重磨次数比棱体的多．且可加工内成形表面。图8—13所示为加工外成形表面时的装夹方法之一。
如图所示，工作时，将刀尖调整到工件中心高度上，用内孔定位装夹。为防止因切削力使刀具转动，刀具一端制有端面齿，和刀夹上的端面齿相啮合，由图可见，当工件顺时针旋转时(主运动)，刀具的中心应高于工件中心．以便形成后角
以上成形车刀工作时，工件旋转是主运动，刀具做径向进给运动
二、成形车刀的前角和后角
成形车刀的前角和后角是将制成一定角度的刀具与工件安装成一定的位置而形成的。
例如，对于棱体成形车刀，制造和重磨时只控制前、后角之和，装夹时装在倾斜一αf的角度的刀杆上，从而形成前角γf和后角αf，如图8—12所示。
对于圆体成形车刀，如图8—13所示，刀具前刀面与工件径向线(水平)之夹角即为前角γf，刀具中心又高于工件中心(工件顺时针旋转)，从而形成后角αf。成形车刀的前、后角规定在工件的端截面内测量，并以刀刃上最外点为其标准值。在工件端截面中的前角为γf，后角为αf，如图8—14所示。
由于有了前角，切削刃上不位于工件中心高度上的其他各点，都低于切削刃最外点，
例如图8-14中2点低于1点。由图可知，离切削刃最外点愈远，其前角愈小，
后角愈大。
成形车刀的前角可根据工件材料选择(参考有关手册)；后角可按下列数值选取：平体成形车刀 25°～30°
棱体成形车刀 12°～17°
圆体成形车刀 10°～15°
三、成形车刀的截形计算制造成形车刀时，应当知道N一N剖面上的尺寸，
如图8—14所示。对于棱体成形车刀，应知道垂直于主后刀面的法剖面的廓形尺寸；对于圆体成形车刀，应知道它的轴向剖面的廓形尺寸。从图8—14可以看出，只有当前角和后角都等于零时．刀具的N-N剖面上的廓形尺寸才和工件的轴向廓形完全相同。此时，成形车刀的截形无需计算，它等于工件廓形尺寸。但是，前、后角都等于零度(特别是后角为零度)的成形车刀是无法进行工作的。只要后角大于零度，成形车刀的截形就必须进行计算。
从图8—14中可明显看出，刀具在N一N剖面上的廓形深度P和工件轴向剖面上的廓形深度P w是不相等的，即
P
2-r
1
成形车刀截形的设计计算方法有计算法、作图法和查表计算法。下面以圆体成形车刀为例介绍计算法的原理。
如图8—15所示的外表面加工用的圆体成
形车刀的计算原理如下。
计算时，应已知工件的各个半径及轴
向尺寸，刀具的最大半径R1，也应事先选
定。
计算的要求是求出刀具上各组成点的半径
(即图中的R2，R3)。
如图8—15，通过1点作前刀面的延长线，
刀具中心Oc，与该延长线的垂线距离为
hc。由图可知
hc=R1sin(γf + αf )
B1=R1cos(γf + αf )
在工件一方，通过1点作前刀面的延长线，
工件中心01与该延长线的垂线的距离为h。由图可知
h=r1sin γf，
A1=r1cos γf
另外，01点与2’的连线与刀具前刀面形成γf2，01点与3’点的连线与前刀面形成γf3，依次类推。这样
s in γf2 =h/r2； A2=r2cos γf2； C2=A2一A1；
sin γf3=h/r3； A3=r3cos γf3； C2=A2一A1；
因此，根据图8—15中的关系，刀刃组成点各个半径(R2，R3)便可按下面的顺序求出
B2=B1一C2；tgε2 =hc/B2；R2=hc/sinε2
B3=B1一C3；tgε3 =hc/B3；R3=hc/sinε3四、成形车刀加工时的双曲线误差
成形车刀在加工圆锥体(或工件上的圆锥部分)时，加工后往往发现圆锥体母线不
是直线，而是一条内凹的双曲线，这种
误差称为双曲线误差。
图8—16为棱体成形车刀加工圆锥体的
情况。由于前角不等于零度，包含前刀
面的M—M平面不通过工件的中心，即切
削刃不在工件的轴线平面上。根据圆锥
体的形成原理可知，工件在M—M平面内
应是一条外凸的双曲线。这样，刀刃在
M—M平面上的形状应该是内凹的双曲线
1’一3’一2’，才能切出正确的圆锥
体。然而刀刃却是直线1’一4’一2’，
即工件被多切去了一部分材料。加工后
的工件表面便不是圆锥面，因而产生了
双曲线误差。这种误差反映在工件上是
工件表面的内凹量。五、成形铣刀成形铣刀与成形车刀相同之处是刀具廓形都
要根据工件廓形设计。用成形铣刀可在通用的铣床上加工复杂形状的表面，并获得较高的精度和表面质量，生产率也较高。成形铣刀常用于加工成形直沟和成形螺旋沟等。
成形铣刀的刃形是根据所要铣削的工件截面形状设计的。有些成形铣刀，如凸半圆成形铣刀、凹半圆成形铣刀等，已经标准化；有些则可以根据部颁标准资料制造；对于特殊刃形的成形铣刀就要自行设计。属于成形铣刀范围的还有：麻花钻槽铣刀，丝锥槽铣刀，花键槽铣刀，螺纹铣刀，盘形齿轮铣刀，扳手钳口铣刀等。类型：按照齿背的加工方法,成形铣刀可分为尖齿成形铣刀和铲齿成形铣刀。尖齿成形铣刀在磨损后是重磨后刀面的，如果刃形复杂则刃磨很困难。如图8—17所示的尖齿(半圆)成形铣刀．每次重磨时都要沿abc的半圆形状来刃磨，给使用部门带来很大困难。但刀具的耐用度和加工表面质量高,适合在大批量生产中使用. 铲齿成形铣刀是沿径向重磨前刀面的，其刃磨比较简单.图8一17(b)是铲齿成形铣刀磨损后沿前刀面刃磨时的示意图。由图可见，前角为0o的前刀面是通过铣刀中心的平面，刃磨时只要磨出一个通过铣刀中心的平面即可，因此刃磨很方便。本节主要介绍铲齿成形铣刀。
（一）、成形铣刀铲齿原理
如图8—17所示，成形铣刀必须有后角，而且在重磨前刀面后使刃形不变，保证
加工出所要求的工件截面形状。怎样才能达到这两个要求呢?下面参看铲齿原理图来说明。
图8—18
所示为成形铣刀的径向铲齿过程,铲刀的纵向前角为0o,其前刀面应准确地安装在铲床的中心平面内,铣刀以铲床主轴轴线为旋转轴线作等速转动，当铣刀的前刀面转到铲床的中心高平面时，铲刀就在凸轮控制下向铣刀轴线等速推进，当铣
刀转过δ0角时，凸轮转过φ0角，铲刀铲出一个刀齿的齿背(包括齿顶12及齿侧面1-2-6-5)，而当铣刀继续转过δ1角时，凸轮转过φ1角，此时铲刀迅速退
回到原来位置。这样，铣刀转过一个齿间角ε，凸轮转过一整转，而铲刀则完成一个往复行程。随后重复上述过程，进行下一个刀齿的铲削。由此可见，由于铲刀的前刀面始终通过铣刀的中心，所以铣刀在任意轴向剖面的刃形必然和铲刀的刃形完全一致，铣刀重磨时，只要保证前刀面为轴向平面，就能使切削刃形状保持不变。
如果在铲齿时铲刀不快速退回，而是沿着齿背曲线1—2—3—8一直铲下去，则铣刀每转过一个齿间角ε（ε=2π/Z），铲刀前进的距离48称为铲削量K。与此相适应，凸轮旋转一周的升高量（半径差）也应该等于铲削量K。一般在凸轮上都标注该凸轮的K值。另外，还可看出以下几点：(1)铲制的成形铣刀在使用中重磨前面以后仍能保持原有刃形。
例如，如图8—18所示，假设已重磨至OB面了，因OB是径向截面，它也经过铲刀前刀面的铲削，所以它的刃形和A面是一样的。所以只要我们沿半径方向(前刀面)刃磨铣刀，则刃磨后其刃形可保持不变。由于前刀面是平面，所以使刃磨较简单。
(2)由于铲刀把铣刀齿顶的一部分金属铲去了，如图8—18中剖面线部分，因此形成了后角。这一点可以参看图8—19来理解。铣刀经过铲齿以后齿顶形成后角，齿的侧面也形成后角。
(3)在图8—18中，由于铣刀的前刀面通过其中心O，因此它的前角是0o，前角为0o的成形铣刀的设计是比较简单的。
例如，如果要求设计一个凹圆弧的成形铣刀，那么就等于要设计一个凸圆弧的铲齿成形车刀，然后对铣刀进行铲齿。如果还需对铣刀进行铲磨，那就是按要求的形状修整砂轮。4)铲齿成形车刀的后角应比较大(25°～30°)，这一点从图8--18的铲齿过程中是不难理解的。
由上所述，铲齿成形铣刀的优点是：
(1)在整个使用期间，可以加工出相同的槽形；
(2)重磨比较简单，重磨次数多；
(3)重磨后容屑空间增大。但铲齿成形铣刀有以下缺点：
(1)它不能选取较多的齿数，因为齿数多了将使铲齿时的退刀运动发生困难，这一点从图8—18中铲刀的运动情况便可看出；
(2)齿顶沿圆周的振摆较大(可达0．04～0．12mm以上)。这是因为，铲齿成形铣刀的齿顶很难再进行外圆磨削，而且沿前面刃磨后反而会使振摆增大。（二）、成形铣刀的后角、齿背曲线及铲齿量
成形铣刀的齿背曲线多数采用阿基米德螺旋线，因为铲制这种曲线的凸轮也是阿基米德螺旋线。阿基米德螺旋线凸轮的向量半径ρ与极角θ成正比，因此可以在具有旋转运动和直线运动的任何机床上，按照上述比例关系用机械的方法实现凸轮的加工。
即铲制阿基米德螺旋线所用凸轮容易制造。
为便于分析，取这样的极坐标来表示阿基米德螺旋线（如图8-19），即当θ=0o时，ρ=R0，而当θ>0o时，ρ< R0，因此齿背曲线方程为
ρ= R0 -bθ
式中，ρ和θ是螺旋线上各点的向量半径和极角(弧度)；b是决定螺旋线尺寸大小的常数(比例系数)。当θ= 2π/Z时，ρ= R0–K
则R0–K= R0 -b（2π/Z）
故 b=KZ/2π
由微分几何学可知，曲线上任意点M的切线和该点向径之间的夹角Ψ为：tgΨ = ρ/ ρˊ=( R0–bθ)/(-b)=θ-(R0/b)
设铣刀刀齿在M点的后角为αf M，因αf M=Ψ-90o故tgαf M =tg（Ψ-90o）=-1/tgΨ=1/[（R/b）-θ]
将b值代入，得：tgαf M=1/[（2πR/KZ）-θ]（8-1）
新铣刀θ=0o，故新铣刀齿顶处的后角αf a为：
tgαf a=1/（2πR/KZ）（8-2）
或： K=（πd0/z）tgαf a （8-3）
式中 d0——铣刀直径。
由式可知，铣刀切削刃上各点的铲削量都相同，所以各点的齿背曲线都是齿顶齿背曲线的等距线，半径为R x的点的端面后角αfx为：
tgαf x = K z/ 2πR x =（R/ R x ）tgαf a （8-4）
由式（8-2）、（8-4）可知：
（1）αf M > αf a。若铣刀重磨次数愈多，则θ角愈大，αf也愈大，因此以
阿基米德螺旋作为齿背曲线的铣刀，重磨后后角增大。但变化值很小，如
d0=80mm、 z=10、K=5mm的铣刀，新刀，在刀齿磨到最后时（磨掉1/2齿距），αf a=11o59 ′相差仅44′，变化值可忽略不计。（2）铣刀切削刃上愈靠近轴线的点，R x愈小，αfx愈大,如d0=80mm的凹半圆铣刀，新刀时切削刃上半径最
小的点的后角为αfx =14o24 ′。因此成形铣刀名义后角规定在新刀齿顶处，并
取较小数值αf a =10 ～12o。由上述分析可知，只要铣刀要求的K值相同，均可
用同一凸轮铲制，这就大大减少了所需凸轮的数量。目前，广泛采用K=0.5～12mm
的凸轮，尺寸间隔,对于小尺寸铣刀为0.25mm，中等尺寸铣刀为0.5mm，大尺寸
铣刀为1～2mm。一般铲齿车床都带一套凸轮，设计成形铣刀时，求出铲齿量K 的数值以后，即可选用合适的凸轮，不需另外设计与制造。第二拉刀第
一节拉削特点及拉刀类型
一、拉削特点
拉刀是一种多齿刀具，拉削时由于拉刀的后
一个(或一组)刀齿高出前一个(或一组)刀
齿，从而能够一层层地从工件上切下金属(图
8—20)，以获得较高精度和较好的表面质量。
拉削加工与其他切削加工方法相比较，具有
以下特点：
(1)生产率高
由于拉刀是多齿刀具，同时参加工作的刀齿
多(如图8—20所示为三个)，切削刃总长度
大，一次行程能够完成粗——半精——精加
工，因此生产率很高，尤其是加工形状特殊的内、外表面工件时，效果尤为显著。
(2)拉后工件精度与表面质量高
由于拉削速度比较低(目前一般不超过0.30m／s)，拉削平稳，切削厚度薄(一般精切齿的切削厚度为0·005∽ 0.015mm)，因此可加工出精度为IT7，表面粗糙度不大于Ra0．8的工件，若拉刀尾部装有浮动挤压环,则可达Ra0.4 ∽0.2. (3)拉刀耐用度高
由于拉削速度小，切削温度低，刀具磨损慢，因此拉刀的耐用度较高.
(4)拉削加工应用范围广
拉刀可以加工出各种形状的通孔及没有障碍的外表面有些其他切削加工方法难于完成的加工表面，可以采用拉削加工完成.
(5)拉床结构简单
拉削一般只有主运动，进给运动靠拉刀切削部分的齿升量来完成,因此拉床结构简单，操作也方便。
二拉刀的类型及其应用1）按加工表面的不同，可分为：内拉刀和外拉刀
图8-22内拉刀加工工件的内表面；外拉刀加工工件的外表面2）按拉刀构造不同，可分为：整体式和组合式图8-24整体式用于中小型尺寸的高速钢拉刀；组合式用于大尺寸和硬质合金拉刀
3）按受力方式，可分为：拉刀和推刀
拉刀在拉伸状态下工作；推刀在受压状态下工作，用于加工余量较小的内表面或
修整热处理后的变形量
4）链式连续拉削：
普通拉削时，工件不运动，
拉刀作主运动。为了提高生产
率和实现自动化生产，出现了
链式连续拉削方式。如图8—26
所示。图中拉刀固定不动，被
加工工件装在连续运动的链式
传送带的随行夹具上作主运
动，从而实现连续拉削方式。
这种拉削方式已在汽车制造业中得到应用。
为了提高拉削的生产率，近年来高速拉削已逐渐采用。高速拉削所用机床应有足够的刚度和运动精度，应有较大的速度范围(v=1～50m／min)。试验表明，高速拉削不仅提高了拉削生产率，同时也改善了工件的表面质量，提高了刀具耐用度。采用硬质合金机夹拉刀进行高速拉削，已在汽车工业加工缸体中得到应用，拉削速度为25～35m／min。
第二节拉刀的结构
拉刀的类型不同，其结构上随各有特点，但他们的组成部分仍有共同之处。下面以圆孔拉刀为例介绍其组成部分。如图8--27所示。
圆孔拉刀由头部、颈部、过渡锥部、前导部、切削部、校准部、后导部及尾部组成，其各部分功用如下：
头部——用于将拉刀装夹在拉床的夹头中以传送运动和拉力。
颈部——用于连接头部与刀体，一般在颈部上刻印拉刀的标记。一般颈部和头部的尺寸较小，如果拉刀强度不够，希望在头部或颈部折断，这样拉刀的修复较容易。
过渡锥部——使前导部能顺利进入初孔(工件上予先加工的孔)，起对准中心的作用。
前导部——起引导作用，防止拉刀进入工件孔后发生歪斜，并可检查拉削孔径是否符合要求。
切削部——它担负主要的切削工作，其刀齿尺寸逐渐增大，又分为粗切齿与精切齿两部分。有的拉刀在粗切齿与精切齿之间还有过渡齿。
校准部——用于校准与修光被切削表面，起到提高工件加工精度和表面质量的作用。其刀齿尺寸不变。当切削部分的刀齿经过刃磨尺寸变小后，前几个校准齿依次变成切削齿，所以校准齿还具有精切齿的后备作用。
后导部——它能在拉削终了前保持拉刀的后几个刀齿与工件间具有正确的相对位置，防止工件偏斜。
尾部——只有当拉刀又长又重时才需要，用于支撑拉刀、防止拉刀下垂。尾部的直径视拉床托架尺寸而定，其长度一般应不小于20mm。
二、拉刀切削部分几何参数如图8-29所示
αf——齿升量，即切削部前、后刀齿（或
组）高度之差；
p——齿距，两相邻刀齿之间的轴向距离；
bα1——刃带，用于在制造拉刀时控制刀齿
直径，也为了增加拉刀校准齿前刀面的可重
磨次数，提高拉刀使用寿命。有了刃带，还
可提高拉削过程稳定性；
γ0——前角；
α0——后角。
第三节拉削图形
拉刀刀齿从工件上把拉削余量切除的顺序，一般都用图形来表示。这种图形即称为拉削图形(或称拉削方式)。
拉削图形对拉刀刀齿负荷分配、拉刀长度、拉削力的大小、拉刀耐用度及加工质量等都有很大影响。
拉削图形可分为分层式、分块式及综合式三大类。一、分层式拉削
分层式拉削又可分为成形式和渐成式两种。1）成形式：它的特点是，刀齿的刃形与被加工表面形状相同，仅尺寸不同，即刀齿直径(或高度)向后递增，加工余量被一层一层地切去。这种拉削方式切削厚度小而切削宽度大，因此可获得较好的工件表面质量。这种方式的拉刀刀齿结构如图8—30(b)所示。为避免出现环状切屑，拉刀刀齿圆周上交错地制造出分屑槽，便于分屑与容屑。但有分屑槽后，切屑形成一条加强筋，如图8—30(c)所示，它使切屑半径增大，卷曲困难。另外，这种方式由于切屑薄而宽，拉削力及功率较大，分屑槽转角处容易磨损而影响拉刀耐用度。这种方式的拉刀除圆孔拉刀外，其他制造比较困难。
2）渐成式：如图8-31所示，图中工件最后要求
是方孔，拉刀刀齿与被加工表面形状不同，被加工
工件表面形状和尺寸是由各刀齿的副刃所切成。这
时拉刀可制成简单的直线形或弧形。它的优点是，
复杂形状的工件，拉刀制造却不太复杂。缺点是在
工件已加工表面上可能出现副切削刃的交接痕迹，
因此被加工表面较粗糙。
二、分块式拉削
这种拉削方式，工件上的每一层金属不是由一个刀齿切去，而是将加工余量分段由几个刀齿先后切去。例如，轮切式拉刀就是按分块式拉削方式设计的拉刀，如图8—32所示。图中所示的是三个刀齿为一组的圆孔拉刀及拉削图形。某组中，第一齿与第二齿的直径相同，但突出的切削刃互相错开，各自切除工件上同一圆周上不同位置的几段材料，余下的材
料由同一组的第三个刀齿切除。每组
的第三个刀齿不必制造分屑槽(即刀
齿为圆形)，其直径应较同组其他刀
齿的直径小0．02～O．05mm，否则
可能由于工件金属的弹性复原等原
因而切下整圈金属层。
按分块式设计的拉刀称为轮切式拉
刀，有制成两齿一组、三齿一组及四
齿一组的，原理相同。
分块式拉削的优点是，切屑窄而厚，
单位切削力小，拉刀刀齿数目可少一
些，拉刀短，生产率高；
缺点是拉刀设计较难，加工表面质量较差。
三、综合式拉削综合式拉削图形由两部分
组成，第一部分是分块式拉削，由拉刀的
粗切齿完成；第二部分是分层式拉削，由
拉刀的精切齿完成。这种拉刀的粗切齿
(在拉刀前部)是采用轮切式结构，精切齿
(在粗切齿后面)是采用成形式结构，它称
为综合式拉刀(或综合轮切式拉刀)。
我国生产的圆孔拉刀较多地采用这种结
构。该拉刀的粗切齿不必分组，即第一个
刀齿切去一层金属的一半左右(参看图
8—33)，第二个刀齿比第一个刀齿高出一
点(一个齿升量)，它除了切去第二层金属
的一半左右外，还切去第一个刀齿留下的
那部分金属层，后面的刀齿都以同样顺序交错切削，直到把粗切余量切完为止。剩下的精切余量由精切齿按成形式拉削图形完成。
这种拉削方式集中了成形式拉刀和轮切式拉刀的优点，既缩短了拉刀长度，保持较高的生产率，又能获得较好的工件表面质量。
第四节圆孔拉刀的设计基础
一、确定拉削图形
圆孔拉刀通常多采用综合式拉削图形，即粗切齿采取不分组的轮切式结构，精切齿采取成形式结构，过渡齿可采用成形式，也可采取轮切式结构
二、确定拉削余量
拉削图形确定后就应确定拉削的加工余量。加工余量是影响拉刀设计的重要因素。加工余量不能选得太小，否则孔的缺陷层不易被切去，影响加工质量；但也不能太大，太大则拉刀太长，造成制造上的困难，并将使成本提高。一般拉削余量是根据拉削长度、孔径大小以及拉前孔的精度等条件确定。当预加工孔径(初孔)已知时，拉削余量A可按下式计算：
A=D max一D min
式中， D max为拉削后工件的最大直径； D min为预加工孔的最小直径。
当拉前孔是钻或扩出式，拉削余量可按下式计算：拉前孔用铰削或镗削加工式中，D为拉削后工件的公称直径(mm)；L为拉削长度(mm)。二、拉刀的前角、后角和刃带(见图8—29)
前角和其他刀具一样，主要是根据工件材料选取，当拉削韧性金属时应选较大前角；拉削脆性金属，如铸铁、青铜等，应选取较小的前角。低碳钢(例如25钢、35钢、30C，等)，HB小于190时，前角可选为18o；中碳钢(45钢，40Cr等)，HBl90~240时，前角可选为15o；铸铁、铜及合金工具钢前角可选为10o；青铜等前角为5o。
圆孔拉刀的后角应选较小值，这是为了防止刀齿沿前刀面重磨后直径尺寸过分变小之故。一般，粗切齿取后角为2o～4o；精切齿的后角与粗切齿相同；校准齿的后角取为0o 30ˊ。
刃带的用途不仅在制造拉刀时控制刀齿的尺寸，对于校准齿还可保证拉刀在沿前刀面重磨时刀具直径不变。刃带宽度不宜太大，否则刀齿磨损严重，降低加工表面质量（见表8-1）
三、切削厚度(齿升量) αf，
对于成形式拉削的圆孔拉刀，其齿升量是指相邻两个刀齿高度之差(见图8--29，或两倍切削厚度等于相邻刀齿直径之差)；对于轮切式圆孔拉刀，其齿升量是指相邻两组刀齿高度之差。
拉削余量一定时，齿升量增加，刀齿的齿数可减少，拉刀长度可短些，不仅使拉刀制造容易，而且可提高拉削生产率；但齿升量增加，拉削力增加，拉刀耐用度和加工质量将受到不良影响。所以，合理选择齿升量是设计拉刀的重要问题之一。
拉削方式(图形)决定后，齿升量主要根据被加工工件材料选取。成形式圆孔拉刀加工钢时的齿升量为0.015∽ 0.04mm．加工铸铁时为0.03～0.08mm。
通常拉刀的粗切齿切去拉削余量的80%左右，每齿的齿升量相等；精切齿的齿升量一般取为0.005∽ 0.015mm，齿数一般可取为3～7个。有时为了提高表面质量和保证拉削过程平稳，在粗切齿与精切齿之间设置3～5个过渡齿；过渡齿的齿升量从粗切齿的齿升量逐齿递减至精切齿的齿升量,校准齿没有齿升量，齿数一般取4～8个。四、齿距P
齿距就是两相邻齿间的距离。齿距过大，则拉刀过长，不仅制造成本高，拉削生产率也低，另外，齿距过大同时参加切削工作的拉刀齿数太少，切削不平稳。齿距越小，拉刀就越短，拉削生产率越高；但是，齿距太小，容屑空间小，切屑容易堵塞；而且使同时工作齿数增多，如果齿升量不变则拉削力将增大，可能导致拉刀折断及机床过载。
齿距可按下列经验公式计算：
其中,1.25～1.5用于分层拉削,1.5～1.9用于轮式拉削式中，L为拉削长度。
精切齿和校准齿的齿距应适当减小，约为粗切齿的0·6～0·9倍。
同时参加切削工作的拉刀齿数z e可用下式计算:
z e =L／p+1
注意:z e不宜少于2～3个，否则拉削工作就不平稳，可能发生振动，并将降低加工质量。一般应使z e为4～5个。最多不要超过8个. 五、拉刀的容屑槽
容屑槽的形状应使切屑易于卷曲，并且其体积应宽敞地容纳切屑，另外，还应保证刀齿有足够的强度和适当的重磨量。常用的容屑槽形状如图8—34所示。图8—34(a)为双圆弧容屑槽，它能保证切屑很好地卷曲，容屑空间也较宽敞，适用于加工钢料及其他塑性金属。当齿距小于12mm时，采用双圆弧容屑槽效果更好。
双圆弧容屑槽的主要尺寸可按下式确定：
h=(0.35～0.42)p； g=(0.25～0.35)p
r=(0.5～0.55)h； R=(0.65～0.8)p。
图8—34(b)为加长齿距型容屑槽，其底部由两段圆弧和一段直线组成，齿距较大，有足够的容屑空间，适用于加工深孔或孔内有空刀槽的工件，其主要参数可按下式求出
h=(0.30～0.35)p；g=(0.30～0.35)p；r=0.6h。
图8—34(c)为槽底凸起的专用双圆弧型容屑槽，在大的齿升量及高速拉削加工塑性材料时仍可很好地容屑。
在齿距及容屑槽的尺寸基本确定之后，应根据容屑情况进行校验。即校验容屑槽的空间能否宽敞地容纳切屑。具体要求是，容屑槽的有效容积必须大于切屑体积,即
V p> V c
式中V p——容屑槽的有效容积
V c——切屑体积
若忽略切屑宽度方向的变形，V p和 V c可分别近似用他们在拉刀轴向剖面中的面积F p和F c表示，两者的比值称为容屑系数，以K表示，即
K=F p/F c
式中F p =πh2/4 ； F c=αf L (图
8-35)
设计拉刀时容屑系数K必须很好地选择，其大小取
决于加工材料的性质、齿升量及拉刀磨损快慢等。
容屑系数一般是通过实验确定。一般加工钢材时，
容屑系数取为 2.5～5.5，较小值用于以小的齿升
量加工低合金钢的拉
刀,加工铸铁则取为2～2.5。
当容屑系数K与齿升量αf为已知时,可用下式验算槽深:
如能满足上式，说明所选容屑槽可保证足够的容屑空间
同理，尚可校验容屑槽容许的最大齿升量，即
因此，当不能满足容屑要求时，亦可考虑适当减小齿升量。
六、拉刀的分屑槽
加工韧性金属的拉刀，在切削齿上应作有分屑槽，如图8—36所示。分屑槽能减小切屑的宽度，使切屑容易变形，便于卷曲，并易于从拉刀上取下。
设计分屑槽应注意:
1)前后刀齿的分屑槽应相互错开，其槽深应大于齿升量。2)为了减少分屑槽与加工表面的摩擦，槽底后角应大于拉刀
后角，如图8—36(b)所示；应竭力
避免槽底成弧形或平行于拉刀轴线,
图8—36(c)、(d)
3)分屑槽的数目n k应保证切屑宽度
不太大,便于卷曲成较为紧密的切屑,有利于容屑,切屑宽度a w一旦确定,即可得到分屑槽的数目:
n k=πd0/a w为便于测量拉刀刀齿直径,分屑槽的数目一般取偶数.
4)拉刀最后1～2个精切齿上,齿升量小,切屑变形小,可不做分屑槽,校准齿也可不做分屑槽.
七、拉刀的齿数及其直径
齿升量αf选好后,可根据下式估算切削齿的齿数:
z=A/(2αf)+ (3～5)
A——加工余量。
上述算出的齿数包括粗切、精切及过渡。确切的齿数应在拉刀每个刀齿直径排列后才能决定。
对于成形式圆孔拉刀，第一个粗切齿主要修正上道工序的毛边，因此齿升量可取小些或为零，最后一个为校准齿的直径。切削齿直径应规定一定的制造公差，一般取-0.008～-0.02之间,最后一个精切齿的直径偏差应与校准齿相同
八、拉刀的颈部
在确定拉刀颈部长度时，应考虑到拉床挡壁
厚度l2，法兰盘突出部分l3，头夹与挡壁的间
隙l等，要保证拉刀第一个刀齿尚未进入工件之
前，拉刀头部能被机床夹头夹住，以便传递拉力，
如图8—37所示。因此，颈部长度应满足下列条
件:
l1 ≥l+l2+l3+ l w-(l5 +l4)式中l1 ——
颈部与过渡锥长度之和(mm)；
l——夹头与挡壁间隙，一般取5～20mm；
l2——挡壁厚度，对于L6110、L6120和L6140
型拉床分别为60mm、80mm和l00mm；
l3 ——法兰盘突出厚度，通常取30～40mm；
l w ——工件长度(mm)；
l5 ——过渡锥长度，通常取10mm、15mm或20mm；
l4 ——前导部长度，一般可取。 L4=l w颈部直径一般等于头部直径或稍小0．3～1mm。
十、拉削力的计算及拉刀强度的检验
圆孔拉刀的拉削力F可按下式计算
F=F′πD z e K1K2K3 (N)
式中F′——单位长度的拉削力，见表8—2；
D——拉刀直径(mm)；
z e——同时工作齿数；
K1,K2 ,K3——分别表示前角、冷却液及刀齿磨损程度对拉削力影响的修正系数，通常均取为l。
表8—2只列出了部分数据，当齿升量大于0.04mm时可查阅其他有关资料。
拉削力计算出来以后，可按下式验算拉刀的强度
圆体成形车刀设计 1.1 前言 成形车刀又称为样板刀,它是加工回转体成形表面的专用刀具,它的切削刃形状是根据工件廓形设计的。成型车刀主要用于大量生产,在半自动或自动车床上加工内、外回转体的成型表面。当生产批量较小时，也可以在普通车床上加工成形表面。 成型车刀的种类很多,按照刀具本身的结构和形状分为:平体成形车刀,棱体成形车刀和圆体成形车刀三种。相较传统的车刀，成形车刀的具有显著的优势:稳定的加工质量,生产率较高,刀具的可重磨次数多，使用期限长。但是它的设计、计算和制造比较麻烦,制造成本也比较高。一般是在成批、大量生产中使用。目前多在纺织机械厂,汽车厂,拖拉机厂,轴承厂等工厂中使用。 1.2设计要求 设计要求：按照要求完成一把成型车刀，并且能够用该刀具加工出图示的工件。 1.3 选取刀具材料 工件材料为：硬铝；硬度HBS100 ；强度σb = 420MPa 。 参考附录表5《金属切削刀具设计简明手册》选取刀具材料：18W 4r C V 。 1.4选择前角及后角 由表（2-4）《金属切削刀具设计简明手册》得：f γ =27°，f λ=13°。 1.5 刀具廓形及附加刀刃计算 根据设计要求取 r κ=20°，a=3mm ，b=1.5mm ，c=5mm ，d=0.5mm Lc---成形车刀切削刃总宽度， Lc=l+a+b+c+d 如图（2）所示：以0—0线（过9—10段切削刃）为基准，计算出1—12各点处的计算半径r 。
（注：为了避免尺寸偏差值对计算准确性的影响，故常采用计算尺寸---计算长度和计算角度来计算） 图（ 2 ） jx r =基本半径±2 半径公差 mm r 788.710)4 1.024.25(22 j 1j =--==2r mm r r j j 94.745cos 5.1r 1043=??-== mm r j 29.845cos 1r 67=??-==j5r 6r j =9mm; mm tg r j 928.9201 12=? - =j8r mm mm r 975.9)4 1 .0220(r 910j =-==; ； mm 675.12)4 1 .024.25(r =±==j1211r ； ；
一、刀具分类 刀具材料的种类很多，常用的材料有工具钢、硬质合金、陶瓷和超硬材料四大类。 1、碳素工具钢 碳素工具钢是指碳的质量分数为0.65％～1.35％的优质高碳钢。用做刀具的牌号一般是T10A和T12A。常温硬度60～64HRC。当切削刃热至200～250℃时，其硬度和耐磨性就会迅速下降，从而丧失切削性能。碳素工具钢多用于制造低速手用工具，如锉刀、手用锯条等。 2、合金工具钢 为了改善碳素工具钢的性能，常在其中加入适量合金元素如锰、铬、钨、硅和钒等，从而形成了合金工具钢。常用牌号有9SiCr、GCrl5、CrWMn等。合金工具钢与碳素工具钢相比，其热处理后的硬度相近，而耐热性和耐磨性略高，热处理性也较好。但与高速钢相比，合金工具钢的切削速度和使用寿命又远不如高速钢，使其应用受到很大的限制。因此，合金工具钢一般仅用于取代碳素工具钢，作一些低速、手动刀具，如手用丝锥、手动铰刀、圆板牙、搓丝板等。 3、高速钢 高速钢是一种含钨、铝、铬、钒等合金元素较多的高合金工具钢。高速钢主要优点是具有高的硬度、强度和耐磨性，且耐热性和淬透性良好，其允许的切削速度是碳素工具钢和合金工具钢的两倍以上。高速钢刃磨后切削刃锋利，故又称之为“锋钢”和“白钢”。高速钢是一种综合性能好、应用范围较广的刀具材料，常用来制造结构复杂的刀具，如成形车刀、铣刀、钻头、铰刀。拉刀、齿轮刀具等。 高速钢按其用途和性能不同，可分普通高速钢和高性能高速钢；按其化学成分不同，又可分为钨系高速钢和钨钼系高速钢。 1) 普通高速钢是指加工一般金属材料用的高速钢。常用牌号有W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2。 ① W18Cr4V属钨系高速钢，它具有性能稳定，刃磨及热处理工艺控制方便等优点，但因钨价较高，且使用寿命短故使用较少。 ② W6Mo5Cr4V2属钨钼系高速钢，它的碳化物分布均匀，抗弯强度，冲击韧度和高温塑性都比W18Cr4V好，但磨削工艺略差。因其使用寿命长、价格低，故被广泛使用。 2) 高性能高速钢是在普通高速钢中再加入一些合金元素，以进一步提高它的耐热性、耐磨性。其切削速度可达50～lOOm／min。主要用于不锈钢、耐热钢、高强度钢等难加工材料的切削加工。有高钒高速钢和超硬高速钢等。 ①高矾高速钢(W12Cr4V4Mo)由于钒、碳含量的增加提高了耐磨性，刀具寿命比普通高速钢提高2～4倍，但是随着钒含量的提高使其磨削性能变差。故使用较少。 ②超硬高速钢是为了加工一些难以加工的材料而发展起来的。其常温硬度。高温硬度、耐热性和耐磨性都比普通高速钢高，具有良好的综合性能，可以加工
常用刀具材料分类、特点及应用 刀具材料的切削性能直接影响着生产效率、工件的加工精度、已加工表面质量和加工成本等，所以正确选择刀具材料是设计和选用刀具的重要容之一。 1.刀具材料应具备的性能 金属切削时，刀具切削部分直接和工件及切屑相接触，承受着很大的切削压力和冲击，并受到工件及切屑的剧烈摩擦，产生很高的切削温度，即刀具切削部分是在高温、高压及剧烈摩擦的恶劣条件下工作的。因此，刀具切削部分材料应具备以下基本性能。 1.1 高的硬度和耐磨性 硬度是刀具材料应具备的基本特性。刀具要从工件上切下切屑，其硬度必须比工件材料的硬度大。 耐磨性是材料抵抗磨损的能力。一般来说，刀具材料的硬度越高，耐磨性就越好。组织中硬质点（碳化物、氮化物等）的硬度越高，数量越多，颗粒越小，分布越均匀，则耐磨性越高。但刀具材料的耐磨性实际上不仅取决于它的硬度，而且也和它的化学成分、强度、纤维组织及摩擦区的温度有关。 1.2 足够的强度和韧性 要使刀具在承受很大压力，以及在切削过程常要出现的冲击和振动的条件下工作，而不产生崩刃和折断，刀具材料就必须具有足够的强度和韧性。 1.3 高的耐热性 耐热性是衡量刀具材料切削性能的主要标志。它是指刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的性能。 1.4 导热性好 刀具材料的导热性越好，切削热越容易从切削区散走，有利于降低切削温度。刀具材料的导热性用热导率表示。热导率大，表示导热性好，切削时产生的热量就容易传散出去，从而降低切削部分的温度，减轻刀具磨损。
1.5 具有良好的工艺性和经济性 既要求刀具材料本身的可切削性能、耐磨性能、热处理性能、焊接性能等要好，且又要资源丰富，价格低廉。 2.常用刀具材料分类、特点及应用 刀具材料可分为工具钢、高速钢、硬质合金、瓷和超硬材料等五大类。常用刀具材料的主要性能及用途见表2-1。
机电工程学院 毕业设计外文资料翻译 设计题目:基于AutoCAD平台的成形车刀CAD软件设计 学生姓名：畅鹏豪 学号： 201215010602 专业班级：机制P1206 指导教师：韩莉莉 正文：外文资料译文附件：外文资料原文 原文出处https://www.doczj.com/doc/4f10551481.html,/detail/refdetailtablename=SJES_U&filename=SJES130115019 74303&uid=WEEvREcwSlJHSldRa1FiL1hEWnNtbTFCUndPNGJkUHdBZ2FWUVlWUkF6Rm5nZFM4a
WxTZldaZkxuUktYOEpZNGJRPT0$9A4hF_YAuvQ5obgVAqNKPCYcEjKensW4IQMovwHtwkF4VYPo HbKxJw!! 灵活的成型刀具生产曲轴的概念 摘要:锻造、铸造和加工对曲轴的生产质量和价格竞争。由于设备和工具的资金投入很高，锻造和铸造通常被用于大规模生产。只有在加工制成的，通常很难锻造或铸造材料高质量曲轴小生产批次的情况因为它是时间和能源，产生大量的废弃物和一般比锻造和铸造成本更高. 因此，对曲轴传统制造技术不适用于灵活的中小批量生产，因此，不适合生长敏捷制造趋势要求很短的生命周期很短的开发和生产周期。本文关注的是这些问题的重点是创新形成生产中小批量的成本竞争力的曲轴工具概念的发展。该工具的概念结合了知识的基础上，灵活的施工解决方案的基础上，采用模块化模具，以使曲轴生产快速变化的输出压力下的固体杆屈曲屈曲。单缸多缸曲轴包括多个主轴承、曲柄销和曲柄臂可通过紧固或拆卸合适的模具模块在整个工具集，容易产生。演讲是从有限元建模和实验得到的测试用例说明实验室原型工具的心理设想与轻质材料冷成形具有高延性独家经营。关键字：曲轴灵活的成型刀具有限元方法实验 1.介绍 曲轴是用来转换循环往复或往复运动转化为圆周运动。应用了从古水动力锯,结合曲轴与连杆切矩形块石头现代内燃机的曲轴是必要的将活塞的往复运动转化为旋转。 锻造、铸造和加工工业的曲轴生产竞争的制造工艺，锻造曲轴的形状在一个序列的阶段。从一个实心杆，交叉杆的截面面积是第一个改变形状的辊锻，随后形成最终形状的模锻操作，然后修剪。锻造中的中间阶段是必要的，用于分配的材料和填充的模腔（托马斯，1986），但修剪可以消除由应用程序的精密锻造技术。贝伦斯等人的工作。（2007）提出了关于这一主题的综合调查显示精密锻造技术，减少材料浪费和能源消耗，提高曲轴的整体物理和机械性能的潜力。 铸造锻造曲轴比便宜的因为他们可以在一个单一操作接近所要求的形状和尺寸。他们青睐的发动机运行在中等负荷而锻造曲轴Cho先生在重负荷条件下工作的发动机的低成本生产。这是因为锻造曲轴一般提供较高的韧性、耐冲击和疲劳程度比铸造曲轴强度更好的重量比（领英，2007）。 机械加工始于一种固体的材料，通常在一个圆柱体的形状，从它所需的曲轴是通过除去不想要的材料。这种方法主要用于小批量生产高质量、高价位的曲轴由通常难以锻造或铸造材料。
常用刀具材料
常用刀具材料 常用刀具材料分为：工具钢（包括碳素工具钢、合金工具钢、高速钢），硬质合金，超硬刀具材料（包括陶瓷，金刚石及立方氮化硼（CBN）等） 1.、工具钢用于制造刀具的材料具有高强度、高硬度、高耐磨性、高热硬性、足够的塑性和韧性的性能要求。 （1）碳素工具钢 碳素工具钢，简称碳工钢，碳的质量分数一般为0.65%~1.3%，属高碳钢。常用的碳素工具钢有T7A、T8A、T10A、T12A等。 （2）合金工具钢 合金工具钢包括低合金、中合金、高合金工具钢。碳的质量分数一般为0.9%~1.1%，通常加入合金元素有Cr、Mn、Si、W、V等，钢中合金元素总的质量分数为4%~5%者称为低合金；5%~10%者称为中合金；大于10%者称为高合金，常用的合金工具钢有9SiCr、9Mn2V、CrWMn等，工作温度不超过300℃。 （3）高速钢 高速钢是主要用于制作高速切削金属的刀具的高碳高合金莱氏体工具钢。是美国的F.W.泰勒和M.怀特于1898年创制的，碳的质量分数一般为 0.7%~1.5%，加入质量分数约为4%的Cr，此时的钢具有很好的切削加工性能，因此又称为锋钢。钢中加入W、Mo等能保证高的热硬性，加入V可提高耐磨性。高速钢的工艺性能好，强度和韧性配合好，主要用来制造复杂的薄刃和耐冲击的金属切削刀具，也可制造高温轴承和冷挤压模具等。除用熔炼方法生产的高速钢外，20世纪60年代以后又出现了粉末冶金高速钢，它的优点是避免了熔炼法生产所造成的碳化物偏析而引起机械性能降低和热处理变形。 高速钢按其性能分成两大类：普通高速钢和高性能高速钢。 2、硬质合金 硬质合金属于粉末冶金材料，即由难熔金属硬质化合物（硬质相）和金属粘结剂（粘结相）经粉末冶金方法制成的。通常使用的硬质合金主要以碳化物作为硬质相，以钴作为粘结相通过高温烧结而成。
湖南工学院 金属切屑刀具课程设计说明书 题目圆体成形车刀、棱体成形车刀和圆拉刀的设计 专业级班姓名学号 指导老师职称
20**年6月12日 圆体成形车刀设计 设计说明及计算备注设计课题： 工件如下图所示，材料为ζb=0.65GPa碳钢棒料，成形表面粗糙度为Ra3.2um，在C1336 型单轴自动车床上加工。要求设计圆体成形车刀。 设计步骤如下： 1) 选择刀具材料 查高速钢牌号及用途表，选用普通高速钢W18Cr4V制造。 2) 选择前角γf及后角αf 根据材料的力学性能，查成形车刀的前角和后角表得：γf=10°，αf=12°。 3）画出刀具廓形（包括附加刃）计算图如下 取k r=20°，a=2mm，b=1.5mm，c=5mm，d=1mm。标出工作廓形各组成点1-12。以0-0线（通过9-10段切削刃）为基准（以便于对刀），计算出1-12各点处的计算半径r jx（为避免尺寸偏差值对计算准确性的影响，故常采用计算尺寸、计算半径、计算长度和计算角度来计算）： a、b、c、d ------ 成形车刀的附加刀刃； a ------ 为避免切削刃转角处过尖而设的附加刀刃宽度，常取为0.5—3mm； b ------ 为考虑工件端面的精加工和倒角而设的附加刀刃宽度，其数值应大 于端面精加工余量和倒角宽度。为使该段刀刃在主剖面内有一定后 角，常做成偏角k r=15°--45°，b值取为1—3mm；如工件有倒角， k r值应等于倒角角度值，b值比倒角宽度大1—1.5mm； c ------ 为保证后续切断工序顺利进行而设的预切槽刀刃宽度，c值常取 3—8mm； d ------ 为保证成形车刀刃延长到工件毛坯表面之外而设的附加刀刃宽度， 常取d=0.5—2mm。高速钢牌号及用途表出自金属切削刀具设计简明手册第113页附表5。注：在本课程设计中本书后面简称刀具设计手册。成形车刀前角和后角表见刀具设计手册第28页表2-4。
刀具的分类： 刀具大致可分为片刀、切刀、砍刀、尖刀、前切后砍刀、烤鸭刀、羊肉片刀、馅刀、剪刀、镊子刀、刮刀、刻刀等10多种。 （一）片刀专门用来片切大肉片、肉丝等用的刀。其特点是体轻，身窄而薄，刀口锋利，使用起来灵活方便。 （二）切刀刀身略宽，长短适中，应用范围较广。既能切块、片、丁、丝、条，又能用于加工略带碎小骨头或质地稍硬的原料。 （三）砍刀刀身比切刀稍长而厚，呈拱形。它的根部和前端都比较锋利。主要用途是砍带骨和质地坚硬的原料，如砍猪头、鸡、鸭、鹅等。 （四）尖刀刀形前尖后宽，呈三角形，重量较轻。一般用于剖鱼和剔骨。此刀在制作西餐菜肴时用得较多。 （五）前切后砍刀刀身的大小与一般切刀相同。刀的根部较切刀略厚，重量一般为1-1.5kg，特点是既能切又能砍，使用较方便。 （六）烤鸭刀形状和片刀相似，不同之处在于刀身比片刀略窄而短。此刀转用片熟烤鸭。（七）羊肉片刀这种刀一般重500g左右，特点是刀刃中部呈弓形，刀身较薄，刃口锋利，是切涮羊肉片的专用刀。 （八）馅刀刀较薄、较长，重量一般不超过1kg，刀刃锋利。适用于排剁蔬菜之类的馅儿，如白菜、萝卜等。 （九）剪刀多用于整理鱼虾等原料。如剪虾须和剪鱼鳍等。 （十）镊子刀镊子刀长度约为20厘米，前半部是刀，呈三角状；后半部是镊子（也就是刀柄部分）。它主要是用于小料加工，镊毛和制作拼盘。
（十一）刮刀体形较小，刀刃不太锋利，多用于刮鱼鳞或刮去菜墩子上的污物等 （十二）刻刀是用于食品雕刻的刀具 （十三）礤刀用来擦丝或条。刀的形状较多，从其形状上可分为圆头刀，方头刀，马头刀，和尖头刀几种。 刀具的保养 （一）保持刀面清洁每次使用完之后要用干净的抹布擦干净。长期不用，在道具表面涂抹少许色拉油，防止生锈。 （二）保持刀刃锋利所使用的刀具必须经常保持刀刃锋利，只有这样，才能切出较好的形状。不同用途的刀不能混用。 （三）掌握正确的磨刀方法新刀开刃，先用粗磨石磨，再用细磨石墨，然后用油石精磨（四）注意刀具的存放，刀具不用时及时收入刀架或刀盒，定期对厨刀进行消毒。（五）
普通车床车刀的种类和型号 车刀种类和用途 车刀是应用最广的一种单刃刀具。也是学习、分析各类刀具的基础。车刀用于各种 车床上，加工外圆、内孔、端面、螺纹、车槽等。车刀按结构可分为整体车刀、焊 接车刀、机夹车刀、可转位车刀和成型车刀。其中可转位车刀的应用日益广泛，在车刀中 所占比例逐渐增加。二、硬质合金焊接车刀所谓焊接式车刀，就是在碳钢 刀杆上按刀具几何角度的要求开出刀槽，用焊料将硬质合金刀片焊接在刀槽内，并按所选 择的几何参数刃磨后使用的车刀。三、机夹车刀机夹车刀是采用普通刀片，用机 械夹固的方法将刀片夹持在刀杆上使用的车刀。此类刀具有如下特点：（1）刀片不经过高 温焊接，避免了因焊接而引起的刀片硬度下降、产生裂纹等缺陷，提高了刀具的耐用度。 （2）由于刀具耐用度提高，使用时间较长，换刀时间缩短，提高了生产效率。（3） 刀杆可重复使用，既节省了钢材又提高了刀片的利用率，刀片由制造厂家回收再制，提高 了经济效益，降低了刀具成本。（4）刀片重磨后，尺寸会逐渐变小，为了恢复刀 片的工作位置，往往在车刀结构上设有刀片的调整机构，以增加刀片的重磨次数。（5） 压紧刀片所用的压板端部，可以起断屑器作用。四、可转位车刀可转位车 刀是使用可转位刀片的机夹车刀。一条切削刃用钝后可迅速转位换成相邻的新切削刃，即 可继续工作，直到刀片上所有切削刃均已用钝，刀片才报废回收。更换新刀片后，车刀又 可继续工作。 1．可转位刀具的优点与焊接车刀相比，可转位车刀具有下述优点: （1）刀具寿命高由于刀片避免了由焊接和刃磨高温引起的缺陷,刀具几何参数完全由刀片 和刀杆槽保证，切削性能稳定，从而提高了刀具寿命。（2）生产效率高由于机床 操作工人不再磨刀，可大大减少停机换刀等辅助时间。（3）有利于推广新技术、新 工艺可转位刀有利于推广使用涂层、陶瓷等新型刀具材料。（4）有利于降低刀具 成本由于刀杆使用寿命长，大大减少了刀杆的消耗和库存量，简化了刀具的管理工作，降 低了刀具成本。 2．可转位车刀刀片的夹紧特点与要求（1）定位精度高刀片转位 或更换新刀片后，刀尖位置的变化应在工件精度允许的范围内。（2）刀片夹紧可靠 应保证刀片、刀垫、刀杆接触面紧密贴合，经得起冲击和振动，但夹紧力也不宜过大，应 力分布应均匀，以免压碎刀片。（3）排屑流畅刀片前面上最好无障碍，保证切屑 排出流畅，并容易观察。（4）使用方便转换刀刃和更换新刀片方便、迅速。对小 尺寸刀具结构要紧凑。在满足以上要求时，尽可能使结构简单，制造和使用方便。五、 成形车刀成形车刀是加工回转体成形表面的专用刀具，其刃形是根据工件廓形设
金属切削原理 读书报告 《常用刀具材料分类、特点及应用》 姓名 学号 班级 学院 二○一五年五月
摘要 机械制造工业是制造业最重要的组成之一，它担负着向国民经济的各个部门提供机械装备的任务。我国现代化建设的发展速度在很大程度上要取决于机械制造工业的发展水平，因此，从这个意义上说，机械制造工业的发展水平是关系全局的。机械制造中的加工方法很多，其中材料去除加工精度较高、表面质量较好，有很强的加工适应性，是目前机械制造中应用最广泛的加工方法。材料去除加工时，刀具在工作时，要承受很大的压力。同时，由于切削产生的金属塑性变形以及各部的摩擦，使刀具切削刃上产生很高的温度和受到很大的应力，在这样的条件下，刀具将迅速磨损或破损。因此刀具材料性能应满足；高的硬度和耐磨性、足够的强度和韧性、高的耐热性、良好的热物理性能和耐热冲击性能、良好的工艺性能和经济性等要求。常用的刀具材料有高速钢、硬质合金、涂层刀具以及其他刀具材料包括陶瓷、金刚石和立方氮化硼等。其中陶瓷材料和超硬刀具材料对常规刀具材料的竞争越来越激烈，且所占比重快速增长。随着上述刀具材料的发展，使车削加工的切削速度提高了100多倍，而且新刀具材料出现的周期也越来越短。但在较长时间内，各种刀具材料将仍是相互补充，相互竞争。 关键词：刀具材料性能，刀具材料分类，刀具材料特点，刀具材料应用
目录 引言 (3) 第一章绪论 (3) 1.1金属切削技术的发展概况 (3) 1.2金属切削材料的研究意义 (4) 第二章刀具材料性能 (4) 2.1刀具切削环境 (4) 2.2刀具材料性能要求 (4) 2.3刀具材料主要性能 (6) 第三章刀具材料分类 (7) 3.1高速钢 (7) 3.1.1 普通高速钢 (8) 3.1.2高性能高速钢 (8) 3.1.3粉末冶金高速钢 (9) 3.2硬质合金 (9) 3.2.1钨钴类硬质合金 (10) 3.2.2钨钛钴类硬质合金 (10) 3.2.3钨钛钽（铌）钴类硬质合金 (11) 3.2.4硬质合金的选用 (11) 3.3涂层刀具 (12) 3.4其它刀具材料 (13) 3.4.1陶瓷材料 (13) 3.4.2金刚石 (14) 3.4.3立方氮化硼（简称CBN） (15) 第四章刀具材料发展 (15) 参考文献 (16)
车刀种类和用途 序 一、车刀是应用最广的一种单刃刀具，也是学习、分析各类刀具的基础。车刀用于各种车床上，加工外圆、内孔、端面、螺纹、车槽等。车刀按结构可分为整体车刀、焊接车刀、机夹车刀、可转位车刀和成型车刀。其中可转位车刀的应用日益广泛，在车刀中所占比例逐渐增加。 二、硬质合金焊接车刀所谓焊接式车刀，就是在碳钢刀杆上按刀具几何角度的要求开出刀槽，用焊料将硬质合金刀片焊接在刀槽内，并按所选择的几何参数刃磨后使用的车刀。 三、机夹车刀机夹车刀是采用普通刀片，用机械夹固的方法将刀片夹持在刀杆上使用的车刀。此类刀具有如下特点：（1）刀片不经过高温焊接，避免了因焊接而引起的刀片硬度下降、产生裂纹等缺陷，提高了刀具的耐用度。（2）由于刀具耐用度提高，使用时间较长，换刀时间缩短，提高了生产效率。（3）刀杆可重复使用，既节省了钢材又提高了刀片的利用率，刀片由制造厂家回收再制，提高了经济效益，降低了刀具成本。（4）刀片重磨后，尺寸会逐渐变小，为了恢复刀片的工作位置，往往在车刀结构上设有刀片的调整机构，以增加刀片的重磨次数。（5）压紧刀片所用的压板端部，可以起断屑器作用。 四、可转位车刀可转位车刀是使用可转位刀片的机夹车刀。一条切削刃用钝后可迅速转位换成相邻的新切削刃，即可继续工作，直到刀片上所有切削刃均已用钝，刀片才报废回收。 更换新刀片后，车刀又可继续工作。1．可转位刀具的优点与焊接车刀相比，可转位车刀具有下述优点:（1）刀具寿命高由于刀片避免了由焊接和刃磨高温引起的缺陷,刀具几何参数完全由刀片和刀杆槽保证，切削性能稳定，从而提高了刀具寿命。（2）生产效率高由于机床操作工人不再磨刀，可大大减少停机换刀等辅助时间。（3）有利于推广新技术、新工艺可转位刀有利于推广使用涂层、陶瓷等新型刀具材料。（4）有利于降低刀具成本由于刀杆使用寿命长，大大减少了刀杆的消耗和库存量，简化了刀具的管理工作，降低了刀具成本。2．可转位车刀刀片的夹紧特点与要求（1）定位精度高刀片转位或更换新刀片
金属切削原理读书报告 常用刀具材料分类特点及应用 姓名： 班级： 学号： 2014年5月7日
摘要 本文在阅读有关论文和专著的基础上对现阶段常用的刀具材料进行了总结和分析，总结出了碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石、立方碳化硼等刀具材料的特点及应用范围，同时针对几种常见的切削工序中刀具材料的应用做了简单的分析。
目录 摘要 (1) 1刀具材料的发展历史 ......................................................... 错误!未定义书签。 2 常用刀具材料及特点 ........................................................ 错误!未定义书签。 碳素工具钢 ................................................................... 错误!未定义书签。 合金工具钢 ................................................................... 错误!未定义书签。 高速钢 ........................................................................... 错误!未定义书签。 硬质合金 ....................................................................... 错误!未定义书签。 陶瓷 ............................................................................... 错误!未定义书签。 超硬材料 ....................................................................... 错误!未定义书签。 3 刀具材料的典型应用 ........................................................ 错误!未定义书签。 工件材料与刀具材料 ................................................... 错误!未定义书签。 加工条件与刀具材料 ................................................... 错误!未定义书签。 4 总结 .................................................................................... 错误!未定义书签。 5 参考文献 ............................................................................ 错误!未定义书签。
第八讲成形刀具和拉刀第一成形刀具第一节成形表面及其加工方法有些机器零件的表 面，不是简单的圆柱面、圆锥面、平面及其组合，而是形状复杂的表面，这些复杂表面称为成形表面。按照成形表面的几何特征一般分为以下三种类型：(1)回转成形面由一条母线(曲线)绕一固定轴线旋转而成。如滚动轴承内、外圈的圆弧滚道和手柄等。 (图8-1(a)) (2)直线成形面 由一条直母线沿一条曲线平行移动而成。它可分为：①外成形面，如凸轮(图8-1(b))和冷冲模的凸模等；②内成形面，如叶片泵定子内曲面和冷冲模的凹模型孔等。(3)立体成形面 即零件各个剖面具有不同的轮廓形状，如汽轮机扭曲变截面叶片和某些锻模(图8—1(c))、压铸模、塑压模的型腔。成形表面常用的加工方法有车、铣、刨、拉和磨削(表8—1)。 成形表面的加工方法很多，按成形原理分述如下。 一、用成形刀具加工 刀具的切削刃按工件表面轮廓形状制造，加工时，刀具相对工件作简单的直线进给运动。1．车削成形面 用成形车刀可加工内、外回转成形面。常用的成形车刀有棱体成形车刀(图8—2(a))和圆体成形车刀(图8—2(b))。前者只能加工外成形面，而后者可以加
工内、外回转成形面，故应用较为广泛。 2．铣削成形面 用成形铣刀铣削成形面，一般在卧式铣床上进行(图8—3)，常用来加工直线成形面。一般成形铣刀的前角γ。=0o，重磨时只刃磨前刀面以保证刃形不变3．刨削成形面 成形刨刀的结构与成形车刀相似，一般只用于加工 形状简单的直线成形面。4．拉削成形面 拉削可加工多种内、外直线成形面。加工质量好、 生产率高，但拉削成形面的拉刀复杂，成本高，故宜 用于成批大量生产。5．铰削内球面 用球形铰刀可以铰削小直径的球窝(图8—4)，以及 处于深孔的球窝(图8—5)。铰削前先用钻头在工件上 钻出盲孔，再用成形车刀粗车成形，然后进行粗铰、 精铰。球铰刀一般有4～6个齿，粗铰刀刀齿上开有分 屑槽，精铰刀上没有。精铰钢件的表面粗糙度Ra为1.6μm，加工青铜件时，Ra 可达0.4～0.8 μ m。 6．磨削成形面 利用修整好的成形砂轮，在外圆磨床上可以磨削回转成形面(图8—6)，在平面磨床上可以磨削外直线成形面(图8—7)
总结：各种类型刀具介绍 直刀：人类最早使用的便是直刀，远古时期，人类将锋利的石刃固定在木棍上作为狩猎的武器，这就是最初的制刀雏形。一个坚实的刀片固定在手柄上，这就是直刀。当你不得不依靠刀具执行一项艰巨的任务，比如打理一只鹿或野营，直刀就是你最好的选择。折刀：虽然不如直刀耐用，当折刀更多的是为人们提供一种便捷，方便你在任何场合携带。折刀的锁定机制有很多种，常见的有轴锁、背锁、衬垫锁等。一些品质优秀的折刀既有直刀的能力，有方便携带。蝴蝶刀：刀柄由两个活动着的金属或木质片组成，打开时可以作为刀柄，合上时又可以做刀鞘。可以说，它是一种特殊的折叠刀。同时也被称为Balisong或巴坦加斯刀。多功能工具刀：这是一种将多种工具组合在一起，并有一把主刀的工具刀。最著名的就是瑞士军刀（包括了维氏和威戈），一般通过折叠方式将这些工具组合在一起。常见的工具有：圆珠笔、牙签、剪刀、平口刀、开罐器、螺丝起子、镊子等。猎刀：这种刀主要用来割肉、剥皮、剔骨，常见的猎刀一般采用刨削刀尖。这些刀为了杀戮而生，在户外狩猎时，带着一把做工考究、性能出众的猎刀永远是最佳的计划。 战术刀：这种刀具没有太过严格的局限，但一般应该能够执行SERE（搜索-求生-救援-躲避）任务。战术刀也需要切割
一些坚韧的材料，比如伞绳。战术刀通常会采用全龙骨式结构，增加牢固性和可靠性。弯刀：最著名的便是印度廓尔喀族人使用的弯刀，刀身前端有一个较深的曲线，劈砍性能极其优越，可轻易地斩断骨头和木材。砍刀：这种类型的刀具一般比多数刀都要大，但又比刀剑小，主要用以砍伐，它的切割性能更多取决于刀的重量。EDC（即Every day carry）：顾名思义，可用以每日携带，出现在任何场合（通常是口袋刀），一般要求质量轻、体积小、便于携带。 对于刀具，一般大家认为EDC刀具带哪类更合适呢？畅所欲言—— 第一装备网（https://www.doczj.com/doc/4f10551481.html,），只为更好装备！
成型刀具的精确及合理磨削 来源：开关柜无线测温 https://www.doczj.com/doc/4f10551481.html, 在过去20年中，NUMROTOplus软件已演变成为刀具磨削的一个标准解决方案，并适用于30种不同的机器类型。许多刀具生产商和刀具修磨商认识到该软件独立编程的显著优越性，选择安装使用NUMROTOplus软件。成型铣刀在过去10年里的销售量增长了500倍，它的功能涵盖了多种应用范围。 成型刀具及特殊刀具市场在以往几年里明显增大。当标准刀具(如铣刀和钻头)的销售缓步不前时，成型刀具和特殊刀具的销量却以每年10%的速度递增，一个重要的原因是市场的发展追求一个合理化的生产过程。如汽车工业行业中的零件加工，过去的生产是将加工工件置于加工中心上，经过许多独立的加工过程，并更换大量的单一刀具而最终完成加工的。而现在的生产只需要采用一种多用途的特殊刀具在单一的加工中即可完成，采用此类刀具最明显的优势在于节省加工时间，因加工过程中刀具用量的减少而缩短了生产过程。 另外，这种变化不可忽略的优势还有： （1）由于加工过程中所需刀具的减少而使整个生产过程更快捷化。零件几何尺寸的公差只与刀具的精度有关，而不再涉及加工中心的精度。 （2）生产过程更易于管理。由于刀具主要采用硬质合金材料，在磨削过程中能形成最佳的切削刃几何尺寸，同时零件的加工表面质量得到改善。 而获得高精度的成型刀具和特殊刀具及最佳切削刃几何尺寸的关键，是需要有一个成熟的刀具制造编程软件。 “普通”成型铣刀
刀具的刀槽可采用普通圆形铣刀或锥形铣刀经旋转或被直接磨削。左旋刀具或右旋刀具都具备左旋磨削或右旋磨削的功能。芯厚可经循环或变量加以编程。另外，用户也可以用剪切角刀齿进行磨削，该方案尤其适用于高速钢棒料和硬质合金钢盘焊接材料的磨削，而不适用于全硬质合金棒料的磨削。由于焊接的钢盘位置变换不定，在磨削前必须对其加以确定，计算出夹紧表面上磨削的准确空间路径，根据相关路径确定后角的磨削，这可确保所需的轮廓达到高精度的磨削效果。 加工后角时，可根据需要使用杯状砂轮、钻尖砂轮、圆角砂轮以及柱状砂轮等进行磨削。通常也可以采用副刀刃沿切削刃磨削后角，另一种方法是采用附带一个连续的后角路径，以滚动磨削的方式加工。 万能刀齿成型铣刀 工艺上的高合理性；每把刀具的切削刃只用于磨削整个轮廓的一部分。NUMROTOplus软件还允许在刀齿上自由定义轮廓。必要时可针对径向后角和轴向后角对每个刀齿进行单独编程，以减少刀具的不规则运行和尖锐凹角的产生。 交叉刀齿的生产，可用右旋方式磨削轮廓端面并用左旋方式磨削轮廓的其余部分，这样可确保刀具在垂直的轮廓范围里保持最佳磨削。 轮廓钢盘、成型回动钢盘、成型旋转凿刀与齿轮生产用刀具 成型铣刀的切削刃几何尺寸在磨床的夹紧系统中和加工中心的夹紧系统中可用同样方式处理。然而，轮廓钢盘与成型回动钢盘在加工中心的夹紧系统中的磨削有别于在磨床的夹紧系统中的磨削。NUMROTOplus软件可根据加工中心夹紧系统上钢盘的位置计算出切削刃的几何尺寸，然后再换算到磨床的夹紧系统上。刀槽也可以磨削，但是必须考虑刀槽内后角的精确磨削，这样才可以防止磨削过程中发生轮廓失真的现象。 在长期生产中，刀具生产商大都采用NUMROTOplus软件中“成型铣刀”来编程和磨削。该软件的应用范围涵盖如此之广，
刀具- 分类 刀具按工件加工表面的形式可分为五类： 1、加工各种外表面的刀具，包括车刀、刨刀、铣刀、外表面拉刀和锉刀等； 2、孔加工刀具，包括钻头、扩孔钻、镗刀、铰刀和内表面拉刀等； 3、螺纹加工刀具，包括丝锥、板牙、自动开合螺纹切头、螺纹车刀和螺纹铣刀等； 4、齿轮加工刀具，包括滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮加工刀具等； 5、切断刀具，包括镶齿圆锯片、带锯、弓锯、切断车刀和锯片铣刀等等。 此外，还有组合刀具。 按切削运动方式和相应的刀刃形状，刀具又可分为三类： 1、通用刀具，如车刀、刨刀、铣刀(不包括成形的车刀、成形刨刀和成形铣刀)、镗刀、钻头、扩孔钻、铰刀和锯等； 2、成形刀具，这类刀具的刀刃具有与被加工工件断面相同或接近相同的形状，如成形车刀、成形刨刀、成形铣刀、拉刀、圆锥铰刀和各种螺纹加工刀具等； 3、展成刀具是用展成法加工齿轮的齿面或类似的工件，如滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮刨刀和锥齿轮铣刀盘等。 刀具- 结构 待加工表面----工件上有待切除的表面。 已加工表面----工件上经刀具切削后产生的表面。 过渡表面(同义词：加工表面)----工件上由切削刃形成的那部分表面，它将在下一个行程，刀具或工件的下一转里被切除，或者由下一个切削刃切除。 前面(同义词：前刀面)---- 刀具上切屑流过的表面。它直接作用于被切削的金属层，并控制切屑沿其排出的刀面。后面(同义词：后刀面)----与工件上切削中产生的表面相对的表面。 主后面(同义词：主后刀面)----刀具上同前面相交形成主切削刃的后面。它对着过渡表面。副后面(同义词：副后刀面)----刀具上同前面相交形成副切削刃的后面。它对着已加工表面。 主切削刃----起始于切削刃上主偏角为零的点，并至少有一段切削刃拟用来在工件上切出过渡表面的那个整段切削刃。副切削刃----切削刃上除主切削刃以外的刃，亦起始于切削刃上主偏角为零的点，但它向背离主切削刃的方向延伸。各种刀具的结构都由装夹部分和工作部分组成。整体结构刀具的装夹部分和工作部分都做在刀体上；镶齿结构刀具的工作部分(刀齿或刀片)则镶装在刀体上。 2、刀具角度参考系
刀具的种类、材料与选用 ［目录］［上一层］［金属切削过程的基本概念_］［刀具角度］［刀具的种类、材料 与选用］ ，、刀具种类 （一）刀具分类 由于机械零件的材质、形状、技术要求和加工工艺的多样性，客观上要求进行加工的刀具具有不同的结构和切削性能。因此，生产中所使用的刀具的种类很多。刀具常按加工方式和具体用途，分为车刀、孔加工刀具、铣刀、拉刀、螺纹刀具、齿轮刀具、自动线及数控机床刀具和磨具等几大类型。刀具还可以按其它方式进行分类，如按所用材料分为高速钢刀具、硬质合金刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼（CBN刀具和金刚石刀具等；按结构分为整体刀具、镶片刀具、机夹刀具和复合刀具等；按是否标准化分为标准刀具和非标准刀具等。 （二）常用刀具简介 1. 车刀 车刀是金属切削加工中应用最广的一种刀具。它可以在车床上加工外圆、端平面、螺纹、内孔，也可用于切槽和切断等。车刀在结构上可分为整体车刀、焊接装配式车刀和机械夹固刀片的车刀。机械夹固刀片的车刀又可分为机床车刀和可转位车刀。机械夹固车刀的切削性能稳定，工人不必磨刀，所以在现代生产中应用越来越多。 2. 孔加工刀具 孔加工刀具一般可分为两大类：一类是从实体材料上加工出孔的刀具，常用的有麻花钻、中心钻和深孔钻等；另一类是对工件上已有孔进行再加工的刀具，常用的有扩孔钻、铰刀及镗刀等。例如，下图示标准高速钢麻花钻的结构。工作部分（刀体）的前端为切削部分，承担主要的切削工作，后端为导向部分，起引导钻头的作用，也是切削部分的后备部分。 3. 铣刀
铣刀是一种应用广泛的多刃回转刀具，其种类很多。按用途分有：1加工平 面用的，如圆柱平面铣刀、端铣刀等；2）加工沟槽用的，如立铣刀、T形刀和角度铣刀等；3）加工成形表面用的，如凸半圆和凹半圆铣刀和加工其它复杂成形表面用的铣刀。铣削的生产率一般较高，加工表面粗糙度值较大。 4. 拉刀 拉刀是一种加工精度和切削效率都比较高的多齿刀具，广泛应用于大批量生产中，可加工各种内、外表面。拉刀按所加工工件表面的不同，可分为各种内拉刀和外拉刀两类。使用拉刀加工时，除了要根据工件材料选择刀齿的前角、后角, 根据工件加工表面的尺寸（如圆孔直径）确定拉刀尺寸外，还需要确定两个参数： （1）齿升角a f［即前后两刀齿（或齿组）的半径或高度之差］;（2）齿距p［即相邻两刀齿之间的轴向距离］。 5.螺纹刀具 螺纹可用切削法和滚压法进行加工 6. 齿轮刀具 齿轮刀具是用于加工齿轮齿形的刀具。按刀具的工作原理，齿轮分为成形齿轮刀具和展成齿轮刀具。常用的成形齿轮刀具有盘形齿轮铣刀和指形齿轮刀具等。常用的展成齿轮刀具有插齿刀、齿轮滚刀和剃齿刀等。选用齿轮滚刀和插齿刀时，应注意以下几点： （1）刀具基本参数（模数、齿形角、齿顶高系数等）应与被加工齿轮相同。 （2）刀具精度等级应与被加工齿轮要求的精度等级相当。 （3）刀具旋向应尽可能与被加工齿轮的旋向相同。滚切直齿轮时，一般用左旋齿刀。 7. 自动线与数控机床刀具 这类刀具的切削部分总的来说与一般刀具没有多大区别不同情况，只是为了适应数控机床和自动线加工的特点，对它们提出了更高的要求。
金属切削原理与刀具课程设计任务书 一、原始数据及条件 工件如图所示，工件材料为易切钢Y15，毛坯为圆棒料，其直径为d M ，大批量生产，用成形车刀加工出全部外圆表面并切出预切槽，表面粗糙度为Ra3.2，加工车床用C1336单轴转塔自动车床。 图1-1 工件图 表1-1 工件尺寸(mm) 二、圆体成形车刀设计步骤如下： 1) 选择刀具材料 参考《金属切削刀具设计简明手册》P 113附录表5，选用普通高速钢W18Cr4V 制造。 题号 组号 d M D 1 D 2 D 3 D 4 L 1 L 2 L 3 L 热处理 8 8 Φ40 Φ380-0.2 Φ28 Φ360+0.1 Φ20 4 18 40+0.2 280-0.8 调质
2）选择前角γf及后角αf 由表2—4（参见《金属切削刀具设计简明手册》P28）查得：γf=15o，αf=10o。 3）画出刀具廓形（包括附加刃）计算图1-2（见下图） 取k r=20o，a=3mm，b=1.5mm，c=6mm，d=0.5mm（a,b,c,d的含义见《金属切削刀具设计简明手册》P24图2－2）。标出工件廓形各组成点1－12。以0－0线（通过9－10段切削刃）为基准（以便于对刀），计算出1－12各点处的计算半径r jx（为避免尺寸偏差值对计算准确性的影响，故常采用计算尺寸——计算半径、计算长度和计算角度来计算） r jx=基本半径±半径公差∕2 r j1=20∕2mm=10.000 mm=r j2 r j3=（36∕2+0.1∕4）mm =（18+0.025）mm=18.025mm r j4 =r j5=（38∕2-0.2∕4）mm =（19-0.05）mm=18.950mm r j6=r j7=28∕2mm=14.000mm r j8=r j1-1mm=9.000mm r j9=r j10=r j0=r j1-（1+1）mm=8.000mm r j11=r j12=r j6-1∕tan20omm=（14-2×1.374）mm=11.252mm 再以1点为基准，计算出计算长度l jx l jx=基本长度±公差∕2 l j2=[（4-1）＋0.2∕2]mm=3.1mm l j3=l j4=[（18-1）-0∕2]mm=17mm l j6=（4-0）mm=4mm l j7=[（28-1）-0.8∕2]mm=26.6mm
刀具材料决定刀具切削性能的根本因素，对于加工效率、加工质量、加工成本以及刀具耐用度影响很大。使用碳工具钢作为刀具材料时，切削速度只有10m/min左右；20世纪初出现了高速钢刀具材料，切削速度提高到每分钟几十米；30年代出现了硬质合金，切削速度提高到每分钟一百多米至几百米；当前陶瓷刀具和超硬材料刀具的出现，使切削速度提高到每分钟一千米以上；被加工材料的发展也大大地推动了刀具材料的发展。 一刀具材料应具备的性能 性能优良的刀具材料，是保证刀具高效工作的基本条件。刀具切削部分在强烈摩擦、高压、高温下工作，应具备如下的基本要求。 1.高硬度和高耐磨性 刀具材料的硬度必须高于被加工材料的硬度才能切下金属，是刀具材料必备的基本要求，现有刀具材料硬度都在60HRC以上。刀具材料越硬，其耐磨性越好，但由于切削条件较复杂，材料的耐磨性还决定于它的化学成分和金相组织的稳定性。 2.足够的强度与冲击韧性 强度是指抵抗切削力的作用而不致于刀刃崩碎与刀杆折断所应具备的性能。一般用抗弯强度来表示。 冲击韧性是指刀具材料在间断切削或有冲击的工作条件下保证不崩刃的能力，一般地，硬度越高，冲击韧性越低，材料越脆。硬度和韧性是一对矛盾，也是刀具材料所应克服的一个关键。
3.高耐热性 耐热性又称红硬性，是衡量刀具材料性能的主要指标。它综合反映了刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度、抗氧化、抗粘结和抗扩散的能力。 4.良好的工艺性和经济性 为了便于制造，刀具材料应有良好的工艺性，如锻造、热处理及磨削加工性能。当然在制造和选用时应综合考虑经济性。当前超硬材料及涂层刀具材料费用都较贵，但其使用寿命很，在成批大量生产中，分摊到每个零件中的费用反而有所降低。因此在选用时一定要综合考虑。 二常用刀具材料 常用刀具材料有工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷和超硬刀具材料，目前用得最多的为高速钢和硬质合金。 高速钢 高速钢是一种加了较多的钨、铬、钒、相等合金元素的高合金工具钢，有良好的综合性能。其强度和韧性是现有刀具材料中最高的。高速钢的制造工艺简单，容易刃磨成锋利的切削刃；锻造、热处理变形小，目前在复杂的刀具，如麻花钻、丝锥、拉刀、齿轮刀具和成形刀具制造中，仍占有主要地位。 高速钢可分为普通高速钢和高性能高速钢。 普通高速钢，如W18Cr4V广泛用于制造各种复杂刀具。其切削速度一般不太高，切削普通钢料时为40-60m/min。