刀具的結(jié)構(gòu)與制造

刀具的結(jié)構(gòu)

刀具是機(jī)械制造中用于切削材料，使之改變形狀尺寸，并成為符合圖樣要求的合格工件的工具。(1)按加工方式和具體用途，可分為車刀、孔加工刀具、銑刀、拉刀、螺紋刀具、齒輪刀具、自動(dòng)線及數(shù)控機(jī)床刀具和磨具等幾大類型；

(2)按所用材料性質(zhì)，可分為高速鋼刀具、硬質(zhì)合金刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼(CBN)刀具和金剛石刀具等;

(3)按結(jié)構(gòu)形式，可分為整體刀具、鑲片刀具、機(jī)夾刀具和復(fù)合刀具等;

(4)按是否標(biāo)準(zhǔn)化，可分為標(biāo)準(zhǔn)刀具和非標(biāo)準(zhǔn)刀具等。當(dāng)前1頁，總共62頁。1、組成

車刀一般由切削部分（刀頭）和夾持部分（刀體或刀桿）組成。切削部分由“三面、兩刃、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）構(gòu)成。一、車刀刀具結(jié)構(gòu)及用途當(dāng)前2頁，總共62頁。2、材料車刀常用材料為高速鋼和硬質(zhì)合金，高速鋼適用于轉(zhuǎn)速1000rpm以下及螺紋之車削的低速切削，常用牌號有W18Cr4V、W9Cr4V2等。硬質(zhì)合金適用于高速切削，常用的牌號有K類（刀柄涂以紅色）的K01、K20、K30（YG3、YG6、YG8）；P類（刀柄涂藍(lán)色）的P30、P10、P01（YT5、YT15、YT30）。另有M類，介于P類與K類之間，此類刀柄涂以黃色來識別之。3、用途(P279)車刀用于在車床上加工外圓、內(nèi)孔、端平面、臺階、成形面、螺紋等；也可用于切槽和切斷。因此按用途可分為外圓車刀、端面車刀、內(nèi)孔車刀、切斷刀、成形車刀、螺紋車刀。當(dāng)前3頁，總共62頁。當(dāng)前4頁，總共62頁。當(dāng)前5頁，總共62頁。車刀從結(jié)構(gòu)上分為四種形式，即整體式、焊接式、機(jī)夾式和可轉(zhuǎn)位式車刀、成形車刀。如下圖所示。返回當(dāng)前6頁，總共62頁。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及適用場合見下表。

車刀結(jié)構(gòu)類型特點(diǎn)及用途名稱特點(diǎn)適用場合整體式用整體高速鋼制造，刃口可磨得較鋒利小型車床或加工非鐵金屬焊接式焊接硬質(zhì)合金或高速鋼刀片，結(jié)構(gòu)緊湊，使用靈活各類車刀特別是小刀具機(jī)夾式避免了焊接產(chǎn)生的應(yīng)力、裂紋等缺陷，刀桿利用率高。刀片可集中刃磨獲得所需參數(shù)；使用靈活方便外圓、端面、鏜孔、切斷、螺紋車刀等可轉(zhuǎn)位式避免了焊接刀的缺點(diǎn)，刀片可快換轉(zhuǎn)位；生產(chǎn)率高；斷屑穩(wěn)定；可使用涂層刀片大中型車床加工外圓、端面、鏜孔，特別適用于自動(dòng)線、數(shù)控機(jī)床當(dāng)前7頁，總共62頁。車端面車外圓數(shù)控車削加工當(dāng)前8頁，總共62頁。二、刨刀（插刀）刀具結(jié)構(gòu)及用途1、刨削加工

刨削是利用刨刀與工件在水平方向上的相對直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的切削加工。刨削可加工平面和溝槽，如果采用成形刨刀或加上仿形裝置，也可以加工成形面。刨削可在牛頭刨床或龍門刨床進(jìn)行。前者刨刀作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，每次回程后工件作間歇的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，用于加工較小的工件。后者工件作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，每次回程后刨刀作間歇的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，用于加工較長較大的工件。當(dāng)前9頁，總共62頁。牛頭刨床：加工中小型工件龍門刨床：加工大型工件或同時(shí)加工多個(gè)中型工件加工對象：平面（水平面、垂直面、斜面）、溝槽（直角槽、V形槽、燕尾槽、T形槽）、直線型成形面刨削種類尺寸公差等級表面粗糙度Ra

粗刨IT12～I(xiàn)T1125～12.5μm半精刨IT10～I(xiàn)T96.3～3.2μm精刨IT8～I(xiàn)T73.2～1.6μm（直線度可達(dá)0.04~0.08mm/m）當(dāng)前10頁，總共62頁。刨削特點(diǎn)（與銑削相比較）：（1）加工質(zhì)量一般同等級，精粗、精加工后均可達(dá)到中等精度。但二者又略有區(qū)別，加工大平面時(shí)，刨削因無明顯接刀痕而優(yōu)于銑削。（2）生產(chǎn)率一般銑削高于刨削，但加工窄長平面除外。（3）加工范圍銑削比刨削廣泛的多。（4）工時(shí)成本銑削高于刨削。（5）應(yīng)用（生產(chǎn)批量）銑削比刨削廣泛。當(dāng)前11頁，總共62頁。牛頭刨床龍門刨床當(dāng)前12頁，總共62頁。牛頭刨床龍門刨床當(dāng)前13頁，總共62頁。當(dāng)前14頁，總共62頁。刨削加工的典型表面(P281)當(dāng)前15頁，總共62頁。2、刨刀刨刀用于刨削加工的、具有一個(gè)切削部分的刀具。刨刀根據(jù)用途可分為縱切、橫切、切槽、切斷和成形刨刀等。刨刀的結(jié)構(gòu)基本上與車刀類似，但刨刀工作時(shí)為斷續(xù)切削，受沖擊載荷。因此，在同樣的切削截面下,刀桿斷面尺寸較車刀大1.25～1.5倍，并采用較大的負(fù)刃傾角(-10°～-20°)，以提高切削刃抗沖擊載荷的性能。為了避免刨刀刀桿在切削力作用下產(chǎn)生彎曲變形，從而使刀刃啃入工件，通常使用彎頭刨刀。重型機(jī)器制造中常采用焊接-機(jī)械夾固式刨刀,即將刀片焊接在小刀頭上，然后夾固在刀桿上，以利于刀具的焊接、刃磨和裝卸。在刨削大平面時(shí)，可采用滾切刨刀，其切削部分為碗形刀頭。圓形切削刃在切削力的作用下連續(xù)旋轉(zhuǎn)，因此刀具磨損均勻，壽命很高。

當(dāng)前16頁，總共62頁。彎頭刨刀直頭刨刀當(dāng)前17頁，總共62頁。刨刀的種類很多，由于刨削加工的形式和內(nèi)容不同，采用的刨刀類型也不同。常用刨刀有：平面刨刀、偏刀、切刀、彎頭刀等，如下圖所示。1.平面刨刀：用來刨平面。2.偏刀：用來刨削垂直面臺階面和外斜面等。3.切刀：用來刨削直角槽、沉割槽和切斷作用。4.彎頭刀：用來刨削T形槽和側(cè)面割槽。5.角度刀：用來刨削角度形工作，燕尾槽和內(nèi)斜槽。6.樣板刀：用來刨削V形槽和特殊形狀的表面。

當(dāng)前18頁，總共62頁。常見刨刀的形狀及應(yīng)用當(dāng)前19頁，總共62頁。插床當(dāng)前20頁，總共62頁。三、銑刀刀具結(jié)構(gòu)及用途

銑刀是用于銑削加工的、具有一個(gè)或多個(gè)刀齒的旋轉(zhuǎn)刀具。工作時(shí)各刀齒依次間歇地切去工件的余量。銑刀主要用于在銑床上加工平面、臺階、溝槽、成形表面和切斷工件等。

(P280)

當(dāng)前21頁，總共62頁。銑刀的種類很多，按用途可分為四大類：1、銑削平面用銑刀主要有圓柱銑刀（臥式銑床上加工平面）和面銑刀（端銑刀）（用于立式銑床、端面銑床或龍門銑床上加工平面

）2、銑削溝槽用銑刀主要有三面刃銑刀、立銑刀、鍵槽銑刀、盤形銑刀、鋸片銑刀等。

三面刃銑刀：用于加工各種溝槽和臺階面，其兩側(cè)面和圓周上均有刀齒。鋸片銑刀：用于加工深槽和切斷工件。

當(dāng)前22頁，總共62頁。銑削特形面用銑刀主要有凸凹半圓銑刀、齒輪銑刀、曲面成形銑刀等。銑削特形溝槽用銑刀主要有T形槽銑刀、燕尾槽銑刀、半圓鍵槽銑刀、角度銑刀等。角度銑刀：用于銑削成一定角度的溝槽，有單角和雙角銑刀兩種。

當(dāng)前23頁，總共62頁。銑刀的類型當(dāng)前24頁，總共62頁。銑鍵槽銑鍵槽2數(shù)控銑模板當(dāng)前25頁，總共62頁。鏜床用于加工尺寸較大、精度要求較高的孔、內(nèi)成形表面或孔內(nèi)環(huán)槽，特別是分布在不同位置、軸線間距離精度和相互位置精度要求很嚴(yán)格的孔系。四、鏜刀刀具結(jié)構(gòu)及用途鏜孔當(dāng)前26頁，總共62頁。

鏜刀是鏜孔的專用刀具。鏜刀種類很多，一般分為單刃鏜刀、雙刃鏜刀與多刃鏜刀。單刃鏜刀：其結(jié)構(gòu)簡單，裝夾方便，通用性好，加工孔徑范圍大，大多有尺寸調(diào)節(jié)裝置。生產(chǎn)率低，多用于單件小批量生產(chǎn)。雙刃鏜刀：一般有兩個(gè)對稱的切削刃，切削時(shí)徑向力可以相互抵消，工件孔徑尺寸和精度由鏜刀徑向尺寸保證。在精密鏜床上常采用微調(diào)鏜刀、雙刃鏜刀。鏜刀當(dāng)前27頁，總共62頁。高速高精度ZMAC鏜刀多刃鏜刀單刃鏜刀當(dāng)前28頁，總共62頁。微調(diào)鏜刀當(dāng)前29頁，總共62頁。雙刃浮動(dòng)鏜刀當(dāng)前30頁，總共62頁。用拉刀加工各種內(nèi)、外成形表面的機(jī)床稱為拉床。拉削時(shí)，拉刀使被加工表面一次拉削成形，因此拉床只有主運(yùn)動(dòng)，無進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給量是由拉刀的齒升量來實(shí)現(xiàn)的。拉削是一種高生產(chǎn)率、高精度的加工方法，拉削質(zhì)量和拉削精度主要依靠拉刀的結(jié)構(gòu)和制造精度。

五、拉床與拉刀當(dāng)前31頁，總共62頁。拉床的主要類型當(dāng)前32頁，總共62頁。臥式拉床臥式拉床當(dāng)前33頁，總共62頁。當(dāng)前34頁，總共62頁。拉圓孔當(dāng)前35頁，總共62頁。拉床加工件當(dāng)前36頁，總共62頁。拉床加工件當(dāng)前37頁，總共62頁。拉床加工件當(dāng)前38頁，總共62頁。拉刀

拉刀可用來對某一尺寸和精度的孔或鍵槽進(jìn)行切削加工。拉刀的使用壽命長，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高。主要在成批、大量生產(chǎn)中用它對各種形狀的通孔、通槽和外表面加工。常用的圓孔拉刀的結(jié)構(gòu)由頭部、頸部、過渡錐、前導(dǎo)部、切削部、校準(zhǔn)部和后導(dǎo)部組成，如果拉刀太長，還可在后導(dǎo)部后面加一個(gè)尾部，以便支承拉刀。當(dāng)前39頁，總共62頁。拉刀切削部分形狀當(dāng)前40頁，總共62頁。（一）齒輪刀具類型齒輪刀具是用于切削齒輪齒形的刀具，此類刀具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，種類繁多。按其工作原理，可分為成形法刀具和展成法刀具兩大類。１．成形法齒輪刀具成形法齒輪刀具的切削刃的輪廓與被加工齒輪槽廓形相同或相似，通常適用于加工直齒圓柱齒輪、斜齒齒條等。常用的成形齒輪刀具有：盤形齒輪銑刀、指狀齒輪銑刀等。這類銑刀結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，可在普通銑床上使用。但是加工精度和效率較低，主要用于單件、小批量生產(chǎn)和修配。六、齒輪刀具的種類及用途當(dāng)前41頁，總共62頁。當(dāng)前42頁，總共62頁。２．展成法齒輪刀具這類刀具是利用齒輪的嚙合原理來加工齒輪的。加工時(shí)，刀具本身就相當(dāng)于一個(gè)齒輪，它與被切齒輪作無側(cè)隙嚙合，工件齒形由刀具切削刃在展成過程中逐漸切削包絡(luò)而成。因此，刀具的齒形不同于被加工齒輪的齒槽形狀。常用的展成法齒輪刀具有：滾齒刀、插齒刀、剃齒刀等。當(dāng)前43頁，總共62頁。（二）插齒刀插齒刀可以加工直齒輪、斜齒輪、內(nèi)齒輪、塔形齒輪、人字齒輪和齒條等，是一種應(yīng)用很廣泛的齒輪刀具。（三）齒輪滾刀齒輪滾刀是加工直齒和螺旋圓柱齒輪常用的一種刀具。它的加工范圍很廣，規(guī)模從0.1-40mm的齒輪，均可使用滾刀加工。同一把齒輪滾刀可以加工模數(shù)、壓力角相同而齒數(shù)不同的齒輪。齒輪滾刀是利用螺旋齒輪嚙合原理來加工齒輪的。在加工過程中，滾刀相當(dāng)于一個(gè)螺旋角很大的斜齒圓柱齒輪，與被加工齒輪作空間嚙合，滾刀的刀齒就將齒輪齒形逐漸包絡(luò)出來。當(dāng)前44頁，總共62頁。當(dāng)前45頁，總共62頁。插齒滾齒當(dāng)前46頁，總共62頁。刀具的制造一、刀具的焊接和刀片的夾固在刀具制造中，為了節(jié)省刀具材料、降低制造成本，刀具切削部分與柄部常常用不同的材料，通過焊接或夾固的方法聯(lián)成一體。1、刀具的焊接刀具焊接常用的方法有對焊和釬焊兩種。大規(guī)格的麻花鉆、帶柄鉸刀、絲錐等刀具的切削部分采用高速鋼，而柄部采用碳素結(jié)構(gòu)鋼，對這兩部分不同材料的連接，常常用對焊的方法進(jìn)行。釬焊主要用于各種硬質(zhì)合金刀具，釬焊時(shí)應(yīng)采用高速鋼制造刀體，焊料熔點(diǎn)應(yīng)高于刀具切削溫度。當(dāng)前47頁，總共62頁。2、刀片的夾固

機(jī)夾式刀具的刀片是通過夾緊元件將其夾固在刀體上，由于未經(jīng)焊接，避免了熱應(yīng)力的作用，極大地提高刀具的耐磨性和抗破損能力；又由于夾緊元件使用靈活，刀片拆裝方便，刀體可重復(fù)多次使用，降低生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。尤其是可轉(zhuǎn)位刀具在切削過程中刀片刃口磨鈍后可迅速轉(zhuǎn)位換刃，不需重磨，優(yōu)點(diǎn)更明顯。

可轉(zhuǎn)位車刀的刀片夾固其定位、夾緊的方式很多，最常用的方式是杠桿式，也有杠銷式、斜楔式、上壓式、偏心式、拉墊式、壓孔式等。當(dāng)前48頁，總共62頁。當(dāng)前49頁，總共62頁。偏心式它是利用螺釘上端部的一個(gè)偏心銷，將刀片夾緊在刀桿上。該結(jié)構(gòu)靠偏心夾緊，靠螺釘自鎖，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，但不能雙邊定位。由于偏心量過小，容易使刀片松動(dòng)，故偏心式夾緊機(jī)構(gòu)一般適用于連續(xù)平穩(wěn)切削的場合。當(dāng)前50頁，總共62頁。杠桿式應(yīng)用杠桿原理對刀片進(jìn)行夾緊。當(dāng)旋動(dòng)螺釘時(shí)，通過杠桿產(chǎn)生的夾緊力將刀片定位夾緊在刀槽側(cè)面上；旋出螺釘時(shí)刀片松開。該結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：定位精度高，夾固牢靠，受力合理，使用方便，但工藝性較差，適合于專業(yè)工具廠大批量的生產(chǎn)。

當(dāng)前51頁，總共62頁。當(dāng)前52頁，總共62頁。可轉(zhuǎn)位面銑刀可轉(zhuǎn)位面銑刀的刀片是通過夾緊元件夾固在刀體上的，各刀齒的切削刃分布必須在同一圓周和同一端平面上。在使用過程中需要更換新刀片時(shí)，不必再松動(dòng)軸向支承塊。為了保證刀片安裝質(zhì)量，更換刀片后，再用對刀儀檢查一次。當(dāng)前53頁，總共62頁。刀具的制造二、刀具中心孔與安裝基準(zhǔn)面的加工1、刀具中心孔的加工中心孔是各種柄式刀具加工時(shí)的定位基準(zhǔn)，其質(zhì)量對刀具的制造有著直接的影響。中心孔一般用復(fù)合中心鉆直接鉆出，當(dāng)?shù)毒卟牧嫌捕容^高或中心孔直徑較大時(shí)，可先用中心鉆頭鉆孔，然后再用復(fù)合鉆或中心锪鉆加工出錐孔。最后還需對中心孔進(jìn)行研磨。當(dāng)前54頁，總共62頁。刀具的制造中心孔加工需達(dá)到：①刀具兩端中心孔必須滿足同軸度的要求②中心孔的錐度必須符合標(biāo)準(zhǔn)③中心孔的錐面必須光潔，無拉傷和棱角當(dāng)前55頁，總共62頁。2、刀具安裝基準(zhǔn)面的加工刀具安裝基準(zhǔn)面有三類，即內(nèi)外圓柱面，內(nèi)外圓錐面和平面。①外圓柱、圓錐基準(zhǔn)面的加工如麻花鉆、絲錐、鉸刀、立銑刀、鍵槽銑刀等柄式刀具，粗加工可在普通車床上加工，精加工一般在外圓磨床或無心磨床進(jìn)行。②內(nèi)圓柱、圓錐基準(zhǔn)面的加工

圓柱銑刀、三面刃銑刀、鋸片銑刀、插齒刀等套式、盤式、片式刀具。圓柱孔、圓錐孔在熱處理前可采用鉆锪鏜鉸及拉孔的方法加工，熱處理后用磨削、研磨的方法加工。③基準(zhǔn)平面的加工普通車刀、刨刀、鍵槽拉刀熱處理前的基準(zhǔn)平面可采用刨、銑或磨進(jìn)行加工，熱處理后則進(jìn)行磨削加工。當(dāng)前56頁，總共62頁。刀具的制造三、刀齒的加工1、齒溝加工對于截面形狀為曲線的齒溝，如麻花鉆齒溝、絲錐齒溝等，要用成形銑刀銑削；截面形狀為直線的齒溝和直槽刀具可用單角或雙角銑刀銑削；而螺旋槽刀具要用雙角銑刀（銑右旋齒溝時(shí)選擇左切雙角銑刀，銑左旋齒溝時(shí)選擇右切雙角銑刀）或成形銑刀銑削。當(dāng)前57頁，總共62頁。刀具的制造（1）圓柱面上直槽齒溝的加工1)銑削前角γ0=0°的刀具齒溝前角γ0=0°的刀具，其前面通過刀具中心，銑削齒溝時(shí)，可以用單角銑刀，也可以用雙角銑刀。

2)銑削前角γ0＞0°的刀具齒溝前角γ0＞

0°的刀具，其前面不通過刀具中心，銑