刀具的结构与制造.ppt

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1、刀具的结构,刀具是机械制造中用于切削材料，使之改变形状尺寸，并成为符合图样要求的合格工件的工具。(1)按加工方式和具体用途，可分为车刀、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；(2)按所用材料性质，可分为高速钢刀具、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;(3)按结构形式，可分为整体刀具、镶片刀具、机夹刀具和复合刀具等;(4)按是否标准化，可分为标准刀具和非标准刀具等。,1、组成 车刀一般由切削部分（刀头）和夹持部分（刀体或刀杆）组成。切削部分由“三面、两刃、一尖”（即前刀面、主后刀面、副后刀面和主切削刃、副切削刃、刀尖）构成。

2、,一、车刀刀具结构及用途,2、材料 车刀常用材料为高速钢和硬质合金，高速钢适用于转速1000rpm以下及螺纹之车削的低速切削，常用牌号有W18Cr4V、W9Cr4V2等。硬质合金适用于高速切削，常用的牌号有K类（刀柄涂以红色）的K01、K20、K30（YG3、YG6、YG8）；P类（刀柄涂蓝色）的P30、P10、P01（YT5、YT15、YT30）。另有M类，介于P类与K类之间，此类刀柄涂以黄色来识别之。3、用途(P279)车刀用于在车床上加工外圆、内孔、端平面、台阶、成形面、螺纹等；也可用于切槽和切断。因此按用途可分为外圆车刀、端面车刀、内孔车刀、切断刀、成形车刀、螺纹车刀。,车刀从结构上分

3、为四种形式，即整体式、焊接式、机夹式和可转位式车刀、成形车刀。如下图所示。,返回,其结构特点及适用场合见下表。,车刀结构类型特点及用途,车端面,车外圆,数控车削加工,二、刨刀（插刀）刀具结构及用途,1、刨削加工 刨削是利用刨刀与工件在水平方向上的相对直线往复运动的切削加工。刨削可加工平面和沟槽，如果采用成形刨刀或加上仿形装置，也可以加工成形面。刨削可在牛头刨床或龙门刨床进行。前者刨刀作往复运动，每次回程后工件作间歇的进给运动，用于加工较小的工件。后者工件作往复运动，每次回程后刨刀作间歇的进给运动，用于加工较长较大的工件。,牛头刨床：加工中小型工件龙门刨床：加工大型工件或同时加工多个中型工件加工

4、对象：平面（水平面、垂直面、斜面）、沟槽（直角槽、V形槽、燕尾槽、T形槽）、直线型成形面,刨削特点（与铣削相比较）：（1）加工质量一般同等级，精粗、精加工后均可达到中等精度。但二者又略有区别，加工大平面时，刨削因无明显接刀痕而优于铣削。（2）生产率一般铣削高于刨削，但加工窄长平面除外。（3）加工范围铣削比刨削广泛的多。（4）工时成本铣削高于刨削。（5）应用（生产批量）铣削比刨削广泛。,牛头刨床,龙门刨床,牛头刨床,龙门刨床,刨削加工的典型表面,(P281),2、刨刀 刨刀用于刨削加工的、具有一个切削部分的刀具。刨刀根据用途可分为纵切、横切、切槽、切断和成形刨刀等。刨刀的结构基本上与车刀类似，但

5、刨刀工作时为断续切削，受冲击载荷。因此，在同样的切削截面下,刀杆断面尺寸较车刀大1.251.5倍，并采用较大的负刃倾角(-10-20)，以提高切削刃抗冲击载荷的性能。为了避免刨刀刀杆在切削力作用下产生弯曲变形，从而使刀刃啃入工件，通常使用弯头刨刀。重型机器制造中常采用焊接-机械夹固式刨刀,即将刀片焊接在小刀头上，然后夹固在刀杆上，以利于刀具的焊接、刃磨和装卸。在刨削大平面时，可采用滚切刨刀，其切削部分为碗形刀头。圆形切削刃在切削力的作用下连续旋转，因此刀具磨损均匀，寿命很高。,弯头刨刀,直头刨刀,刨刀的种类很多，由于刨削加工的形式和内容不同，采用的刨刀类型也不同。常用刨刀有：平面刨刀、偏刀、切

6、刀、弯头刀等，如下图所示。1.平面刨刀：用来刨平面。2.偏刀：用来刨削垂直面台阶面和外斜面等。3.切刀：用来刨削直角槽、沉割槽和切断作用。4.弯头刀：用来刨削T形槽和侧面割槽。5.角度刀：用来刨削角度形工作，燕尾槽和内斜槽。6.样板刀：用来刨削V形槽和特殊形状的表面。,常见刨刀的形状及应用,插床,三、铣刀刀具结构及用途,铣刀是用于铣削加工的、具有一个或多个刀齿的旋转刀具。工作时各刀齿依次间歇地切去工件的余量。铣刀主要用于在铣床上加工平面、台阶、沟槽、成形表面和切断工件等。(P280),铣刀的种类很多，按用途可分为四大类：,1、铣削平面用铣刀 主要有圆柱铣刀（卧式铣床上加工平面）和面铣刀（端铣刀

7、）（用于立式铣床、端面铣床或龙门铣床上加工平面）2、铣削沟槽用铣刀 主要有三面刃铣刀、立铣刀、键槽铣刀、盘形铣刀、锯片铣刀等。三面刃铣刀：用于加工各种沟槽和台阶面，其两侧面和圆周上均有刀齿。锯片铣刀：用于加工深槽和切断工件。,铣削特形面用铣刀 主要有凸凹半圆铣刀、齿轮铣刀、曲面成形铣刀等。铣削特形沟槽用铣刀 主要有T形槽铣刀、燕尾槽铣刀、半圆键槽铣刀、角度铣刀等。角度铣刀：用于铣削成一定角度的沟槽，有单角和双角铣刀两种。,铣刀的类型,铣键槽,铣键槽2,数控铣模板,镗床用于加工尺寸较大、精度要求较高的孔、内成形表面或孔内环槽，特别是分布在不同位置、轴线间距离精度和相互位置精度要求很严格的孔系。,

8、四、镗刀刀具结构及用途,镗孔,镗刀是镗孔的专用刀具。镗刀种类很多，一般分为单刃镗刀、双刃镗刀与多刃镗刀。单刃镗刀：其结构简单，装夹方便，通用性好，加工孔径范围大，大多有尺寸调节装置。生产率低，多用于单件小批量生产。双刃镗刀：一般有两个对称的切削刃，切削时径向力可以相互抵消，工件孔径尺寸和精度由镗刀径向尺寸保证。在精密镗床上常采用微调镗刀、双刃镗刀。,镗刀,高速高精度ZMAC镗刀,多刃镗刀,单刃镗刀,微调镗刀,双刃浮动镗刀,用拉刀加工各种内、外成形表面的机床称为拉床。拉削时，拉刀使被加工表面一次拉削成形，因此拉床只有主运动，无进给运动，进给量是由拉刀的齿升量来实现的。拉削是一种高生产率、高精度的

9、加工方法，拉削质量和拉削精度主要依靠拉刀的结构和制造精度。,五、拉床与拉刀,拉床的主要类型,卧式拉床,卧式拉床,拉圆孔,拉床加工件,拉床加工件,拉床加工件,拉刀 拉刀可用来对某一尺寸和精度的孔或键槽进行切削加工。拉刀的使用寿命长，但结构复杂，制造成本高。主要在成批、大量生产中用它对各种形状的通孔、通槽和外表面加工。常用的圆孔拉刀的结构由头部、颈部、过渡锥、前导部、切削部、校准部和后导部组成，如果拉刀太长，还可在后导部后面加一个尾部，以便支承拉刀。,拉刀切削部分形状,（一）齿轮刀具类型 齿轮刀具是用于切削齿轮齿形的刀具，此类刀具结构复杂，种类繁多。按其工作原理，可分为成形法刀具和展成法刀具两大类

10、。成形法齿轮刀具 成形法齿轮刀具的切削刃的轮廓与被加工齿轮槽廓形相同或相似，通常适用于加工直齿圆柱齿轮、斜齿齿条等。常用的成形齿轮刀具有：盘形齿轮铣刀、指状齿轮铣刀等。这类铣刀结构简单，制造容易，可在普通铣床上使用。但是加工精度和效率较低，主要用于单件、小批量生产和修配。,六、齿轮刀具的种类及用途,展成法齿轮刀具 这类刀具是利用齿轮的啮合原理来加工齿轮的。加工时，刀具本身就相当于一个齿轮，它与被切齿轮作无侧隙啮合，工件齿形由刀具切削刃在展成过程中逐渐切削包络而成。因此，刀具的齿形不同于被加工齿轮的齿槽形状。常用的展成法齿轮刀具有：滚齿刀、插齿刀、剃齿刀等。,（二）插齿刀 插齿刀可以加工直齿轮、

11、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。（三）齿轮滚刀 齿轮滚刀是加工直齿和螺旋圆柱齿轮常用的一种刀具。它的加工范围很广，规模从0.1-40mm的齿轮，均可使用滚刀加工。同一把齿轮滚刀可以加工模数、压力角相同而齿数不同的齿轮。齿轮滚刀是利用螺旋齿轮啮合原理来加工齿轮的。在加工过程中，滚刀相当于一个螺旋角很大的斜齿圆柱齿轮，与被加工齿轮作空间啮合，滚刀的刀齿就将齿轮齿形逐渐包络出来。,插齿,滚齿,刀具的制造,一、刀具的焊接和刀片的夹固 在刀具制造中，为了节省刀具材料、降低制造成本，刀具切削部分与柄部常常用不同的材料，通过焊接或夹固的方法联成一体。1、刀具的焊接刀具

12、焊接常用的方法有对焊和钎焊两种。大规格的麻花钻、带柄铰刀、丝锥等刀具的切削部分采用高速钢，而柄部采用碳素结构钢，对这两部分不同材料的连接，常常用对焊的方法进行。钎焊主要用于各种硬质合金刀具，钎焊时应采用高速钢制造刀体，焊料熔点应高于刀具切削温度。,2、刀片的夹固 机夹式刀具的刀片是通过夹紧元件将其夹固在刀体上，由于未经焊接，避免了热应力的作用，极大地提高刀具的耐磨性和抗破损能力；又由于夹紧元件使用灵活，刀片拆装方便，刀体可重复多次使用，降低生产成本，提高了生产效率。尤其是可转位刀具在切削过程中刀片刃口磨钝后可迅速转位换刃，不需重磨，优点更明显。可转位车刀的刀片夹固其定位、夹紧的方式很多，最常用

13、的方式是杠杆式，也有杠销式、斜楔式、上压式、偏心式、拉垫式、压孔式等。,偏心式 它是利用螺钉上端部的一个偏心销，将刀片夹紧在刀杆上。该结构靠偏心夹紧，靠螺钉自锁，结构简单，操作方便，但不能双边定位。由于偏心量过小，容易使刀片松动，故偏心式夹紧机构一般适用于连续平稳切削的场合。,杠杆式 应用杠杆原理对刀片进行夹紧。当旋动螺钉时，通过杠杆产生的夹紧力将刀片定位夹紧在刀槽侧面上；旋出螺钉时刀片松开。该结构特点是：定位精度高，夹固牢靠，受力合理，使用方便，但工艺性较差，适合于专业工具厂大批量的生产。,可转位面铣刀可转位面铣刀的刀片是通过夹紧元件夹固在刀体上的，各刀齿的切削刃分布必须在同一圆周和同一端平

14、面上。在使用过程中需要更换新刀片时，不必再松动轴向支承块。为了保证刀片安装质量，更换刀片后，再用对刀仪检查一次。,刀具的制造,二、刀具中心孔与安装基准面的加工1、刀具中心孔的加工 中心孔是各种柄式刀具加工时的定位基准，其质量对刀具的制造有着直接的影响。中心孔一般用复合中心钻直接钻出，当刀具材料硬度较高或中心孔直径较大时，可先用中心钻头钻孔，然后再用复合钻或中心锪钻加工出锥孔。最后还需对中心孔进行研磨。,刀具的制造,中心孔加工需达到：刀具两端中心孔必须满足同轴度的要求中心孔的锥度必须符合标准中心孔的锥面必须光洁，无拉伤和棱角,2、刀具安装基准面的加工 刀具安装基准面有三类，即内外圆柱面，内外圆锥

15、面和平面。外圆柱、圆锥基准面的加工 如麻花钻、丝锥、铰刀、立铣刀、键槽铣刀等柄式刀具，粗加工可在普通车床上加工，精加工一般在外圆磨床或无心磨床进行。内圆柱、圆锥基准面的加工 圆柱铣刀、三面刃铣刀、锯片铣刀、插齿刀等套式、盘式、片式刀具。圆柱孔、圆锥孔在热处理前可采用钻锪镗铰及拉孔的方法加工，热处理后用磨削、研磨的方法加工。基准平面的加工 普通车刀、刨刀、键槽拉刀热处理前的基准平面可采用刨、铣或磨进行加工，热处理后则进行磨削加工。,刀具的制造,三、刀齿的加工1、齿沟加工 对于截面形状为曲线的齿沟，如麻花钻齿沟、丝锥齿沟等，要用成形铣刀铣削；截面形状为直线的齿沟和直槽刀具可用单角或双角铣刀铣削；而

16、螺旋槽刀具要用双角铣刀（铣右旋齿沟时选择左切双角铣刀，铣左旋齿沟时选择右切双角铣刀）或成形铣刀铣削。,刀具的制造,（1）圆柱面上直槽齿沟的加工1)铣削前角0=0的刀具齿沟 前角0=0的刀具，其前面通过刀具中心，铣削齿沟时，可以用单角铣刀，也可以用双角铣刀。2)铣削前角0 0的刀具齿沟 前角0 0的刀具，其前面不通过刀具中心，铣削时，要调整工作铣刀和被加工刀具的相互位置。,刀具的制造,（2）圆柱面上螺旋槽齿沟的加工 铣削螺旋槽齿沟常采用双角铣刀或成形铣刀 铣右旋齿沟时选择左切双角铣刀，铣左旋齿沟时选择右切双角铣刀。（3）圆锥面上直槽齿沟的加工 角度铣刀、锥铰刀等刀具的圆锥面上要铣 削直槽齿沟。铣

17、削时要选用单角铣刀，齿沟槽底与铣床工作台面平行。,刀具的制造,（4）端面上直槽齿沟的加工 二面刃铣刀、三面刃铣刀、单角铣刀、立铣刀要铣削端面直槽齿沟。一般先铣削圆柱面或圆锥面上的齿沟，然后铣削端面上的齿沟。,三、刀齿的加工2、齿背加工 刀坯上的齿沟铣削以后，接着铣削齿背。刀具齿 背的形式主要有直线形齿背、折线形齿背和曲线形齿背三种。其中曲线形齿背又分为抛物线形齿背和阿基米德螺旋线形齿背。刀具齿背的加工方法可分为铣齿背和铲齿背两类。,铣齿背 直线形齿背、折线形齿背及抛物线形齿背都要在铣床上进行铣削加工。直线形齿背在加工齿沟时一并形成，抛物线形齿背要用专用的成形铣刀铣削加工。折线形齿背是在齿沟加工结束后，用单角铣刀的锥面齿或双角铣刀的大角度锥面齿进行铣削。铲齿背 铲齿后所得的齿背曲线为阿基米德螺旋线。丝锥、成形铣刀及齿轮滚刀常用阿基米德螺旋线齿背。铲齿加工刀具按其不同的要求，有径向、斜向和轴向三种不同的铲齿方式。,