机床刀具.ppt

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1、 第二章 制造工艺装备第一节第一节金属切削刀具的基本知识金属切削刀具的基本知识一、金属切削加工的基本概念一、金属切削加工的基本概念 1.切削运动切削运动（1）主运动主运动由机床或人力提供的刀具与工件之间主要的相对运动,它使刀具切削刃及其邻近的刀具表面切入工件材料，使被切削层转变为切屑,从而形成工件的新表面。在切削运动中，主运动速度最高、耗功最大，是切下切屑所必须的基本运动。主运动方向主运动方向切削刃上选定点相对于工件的瞬时主运动方向。切削速度切削速度vc切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度。刀具与工件之间附加的相对运动,它配合主运动依次地或连续不断地切除切屑,从而形成具有所需几何特性的已

2、加工表面。进给运动可由刀具完成(如车削)，也可由工件完成(如铣削)，可以是间歇的（如刨削）,也可以是连续的（如车削）。（2）进给运动进给运动进给运动方向进给运动方向切削刃上选定点相对于工件的瞬时进给方向。进给速度进给速度vf切削刃上选定点相对于工件的进给运动的瞬时速度。主运动和进给运动合成的运动称为合成切削运动。（3）合成切削运动）合成切削运动各种切削加工的切削运动各种切削加工的切削运动2、切削加工过程中的工件表面、切削加工过程中的工件表面（1）待加工表面待加工表面工件上待切除的表面。（2）已）已加工表面加工表面工件上经刀具切削后产生的新表面。（3）过渡表面）过渡表面工件上切削刃正在切削的表面

3、。它是待加工表面和已加工表面之间的过渡表面。3、切削要素、切削要素切削要素主要指控制切削过程的切削用量要素和在切削过程中由余量变成切屑的切削层参数。（1）切削用量要素）切削用量要素切削速度切削速度对切削运动定量描述的重要指标之一。外圆车削的切削速度为vc=dwn/1000进给量进给量是指刀具在进给运动方向上相对工件的位移量。当主运动是回转运动时，进给量指工件或刀具每回转一周，两者沿进给方向的相对位移量，单位为mm/r；当主运动是直线运动时，进给量指刀具或工件每往复直线运动一次，两者沿进给方向的相对位移量，单位为mm/str或mm/单行程；车削时进给速度车削时进给速度v vf f可由下式计算可由

4、下式计算 v vf f=f fn n铣削时进给速度为铣削时进给速度为 v vf f=f fn=n=z zf fz zn n合成切削速度合成切削速度v ve e可表达为可表达为 v vc c=v ve e+v vf f背吃刀量背吃刀量a ap p在基面上垂直于进给运动方向测量的切削层最大尺寸,外圆车削:ap(dw-dm)/2 v vc c、f f、a ap p 构成了普通外圆车削的构成了普通外圆车削的切削用量三要切削用量三要素素。材料切除率，用材料切除率，用Q Qz z表示表示三要素的乘积作为衡量指标，单位为mm3/min，Qz=1000vcfap（2 2）切削层参数切削层参数 切削层是指在切削

5、过程中，由刀具在切削部分的一个单一动作（或指切削部分切过工件的一个单程，或指只产生一圈过渡表面的动作）所切除的工件材料层（图12）。切削层公称厚度切削层公称厚度h hD D 垂直于正在加工的表面（过渡表面）度量的切削层参数。hDfsinKr切削层公称宽度切削层公称宽度b bD D平行于正在加工的表面（过渡表面）度量的切削层参数。bDapsinKr图图23车削时的切削层尺寸车削时的切削层尺寸切削层公称横截面积切削层公称横截面积A AD D在切削层参数平面内度量的横截面积。ADhDbD=apf上述公式中可看出上述公式中可看出 h hD D、b bD D均与主偏角有均与主偏角有关，但切削层公称横截面

6、积关，但切削层公称横截面积A AD D只与只与h hD D、b bD D或或f f、a ap p有关。有关。二、刀具角度二、刀具角度（一）刀具的构成（一）刀具的构成 由工作部分和非工作部分构成。由工作部分和非工作部分构成。车刀的工作部分比较简单，只由切削部分构成，非工作部分就是车刀的柄部(或刀杆)。不论刀具结构如何复杂，就其单刀齿切削部分，都可以看成由外圆车刀的切削部分演变而来，本节以外圆车刀为例来介绍其几何参数。（1)1)前刀面前刀面A A 切屑流过的刀面。切屑流过的刀面。1.1.刀刀 面面（2)2)主后刀面主后刀面A A 与工件正在被切削加工的表面与工件正在被切削加工的表面 （过渡表面）相

7、对的刀面。（过渡表面）相对的刀面。（3)3)副后刀面副后刀面A A 与工件已切削加工的表面相对与工件已切削加工的表面相对 的刀面。的刀面。刀具切削部分的基本定义刀具切削部分的基本定义图图24图图24车车刀刀的的构构成成 2.2.刀刃刀刃（1 1）主切削刃）主切削刃S S 前面与主后面在空间的交线。前面与主后面在空间的交线。（2 2）副切削刃）副切削刃SS 前面与副后面在空间的交线。前面与副后面在空间的交线。3 3刀尖刀尖 三个刀面在空间的交点，也可理解为主、副切削刃三个刀面在空间的交点，也可理解为主、副切削刃二条刀刃汇交的一小段切削刃。二条刀刃汇交的一小段切削刃。在实际应用中，为增加刀尖的强度

8、与耐磨性，在实际应用中，为增加刀尖的强度与耐磨性，一般在刀尖处磨出直线或圆弧形的过渡刃。一般在刀尖处磨出直线或圆弧形的过渡刃。（三）定义刀具角度的参考系（三）定义刀具角度的参考系在设计、制造、刃磨和测量时，用于定义刀具几何参数的参考系称为刀具静止参考系或标注角度参考系。1 1刀具静止参考系刀具静止参考系在该参考系中定义的角度称为刀具的标注角度。静止参考系中最常用的刀具标注角度参考系是正交平正交平面参考系面参考系,其它参考系有法平面参考系、假定工作平面参考系等。2.正交平面参考系由以下三个在空间相互垂直的参考平面构成。图26(1)基面基面p pr r通过切削刃上选定点，垂直于该点切削速度方向的平

9、面。通常平行于车刀的安装面（底面）。(2)切削平面切削平面p ps s 通过切削刃上选定点，垂直于基面并与主切削刃相切的平面。(3)正交平面正交平面p po o 通过切削刃上选定点，同时与基面和切削平面垂直的平面。图图2-62-6正交平面参考系正交平面参考系（三）刀具的标注角度（三）刀具的标注角度（1 1）基面中测量的刀具角度）基面中测量的刀具角度1）主偏角r主切削刃在基面上的投影与进给运动速度vf方向之间的夹角。2）副偏角r副切削刃在基面上的投影与进给运动速度vf反方向之间的夹角。3）刀尖角r主、副切削刃在基面上的投影之间的夹角，它是派生角度。r=180-(rr)r是标注角度是否正确的验证公

10、式之一。4）主切削刃和副切削刃之间的过渡刃参数将改变刀尖的几何形状,用刀尖圆弧半径r描述，当r=0时为尖角过渡，r0时为圆角过渡，直线过渡时用和b参数描述(图1-6)p10。（2）切削平面中测量的刀具角度）切削平面中测量的刀具角度1）刃倾角s主切削刃与基面之间的夹角。它在切削平面内标注或测量，但有正负之分。当主切削刃与基面平行时s=0；当刀尖点相对基面处于主切削刃上的最高点时s0；反之s0。（3 3）正交平面中测量的刀具角度）正交平面中测量的刀具角度1)前角O 前面与基面之间的夹角。2)后角o 后面与切削平面之间的夹角。3)楔角o 前面与后面之间的夹角，它是个派生角。它与前角、后角有如下的关系

11、：o90(Oo)o也是判断标注是否正确的验证式之一。说明：以上标注角度是在刀尖与工件回转轴线等高、刀说明：以上标注角度是在刀尖与工件回转轴线等高、刀杆纵向轴线垂直于进给方向，以及不考虑进给运动的影杆纵向轴线垂直于进给方向，以及不考虑进给运动的影响等条件下确定的。响等条件下确定的。图图27车刀的主要角度车刀的主要角度 3.其它刀具标注参考系其它刀具标注参考系（1 1）法平面）法平面p pn n与法平面参考系与法平面参考系1)法平面 通过切削刃上选定点并垂直于切削刃的平面2)法平面参考系 pr、ps、pn组成的参考系。（图1-4）刀具角度标注见图1-5。图图 正交平面参考系与法平面参考系正交平面参

12、考系与法平面参考系（2 2）假定工作平面）假定工作平面p pf f、及其参考系及其参考系1)假定工作平面 通过切削刃上选定点并垂直于该点基面以及其方位平行于假定进给运动方向的平面。3)假定工作平面参考系 pr、pf、pp组成的参考系。（四）刀具工作角度（四）刀具工作角度刀具在工作参考系中确定的角度称为刀具工作角度。研究刀具工作角度的变化趋势，对刀具的设计、改进、革新有重要的指导意义。1 1刀具工作参考系的建立刀具工作参考系的建立 与静态系统中正交平面参考系建立的定义和程序相似，不同点就在于它以合成切削运动e或刀具安装位置条件来确定工作参考系的基面pre。由于工作基面的变化，将带来工作切削平面p

13、se的变化，从而导致工作前角oe、工作后角oe 的变化。刀具工作参考系刀具工作参考系(1)工作基面pre通过切削刃上的考查点，垂直于合成切削运动速度方向的平面。(2)工作切削平面pse通过切削刃上的考查点，与切削刃相切且垂直于工作基面的平面。(3)工作正交平面poe通过切削刃上的考查点，同时垂直于工作基面、工作切削平面的平面。2 2刀具工作角度的分析刀具工作角度的分析在工作正交平面参考系中，一般考核刀具工作角度(oe、oe、re、re、oe、se)的变化，对刀具角度设计补偿量以及对切削加工过程的影响情况。在车削(切断、车螺纹、车丝杠)、镗孔、铣削等加工中，通常因刀具工作角度的变化，对工件已加工

14、表面质量或切削性能造成不利影响。1 1）横向进给运动对工作前、后角的影响）横向进给运动对工作前、后角的影响（1 1）进给运动对工作前、后角的影响）进给运动对工作前、后角的影响2 2）轴向进给运动对工作前、后角的影响）轴向进给运动对工作前、后角的影响图210轴向进给运动对工作角度的影响（3 3）刀具安装位置对刀具工作角度的影响）刀具安装位置对刀具工作角度的影响1)1)刀尖安装高低对工作前、后角的影响刀尖安装高低对工作前、后角的影响图图211n n图图211刀尖安装高低对工作角度的影响刀尖安装高低对工作角度的影响2 2）刀杆安装偏斜对工作主、副偏角的影响）刀杆安装偏斜对工作主、副偏角的影响图图21

15、2车刀安装偏斜对工作主偏角、副偏角的影响车刀安装偏斜对工作主偏角、副偏角的影响三、刀具材料三、刀具材料金属切削过程除了要求刀具具有适当的几何金属切削过程除了要求刀具具有适当的几何参数外，还要求刀具材料对工件要有良好的切削参数外，还要求刀具材料对工件要有良好的切削性能。性能。刀具切削性能的优劣，不仅取决于刀具切削刀具切削性能的优劣，不仅取决于刀具切削部分的几何参数，还取决于刀具切削部分所选配部分的几何参数，还取决于刀具切削部分所选配的刀具材料。的刀具材料。金属切削过程中的加工质量、加工效率、加金属切削过程中的加工质量、加工效率、加工成本，在很大程度上取决于刀具材料的合理选工成本，在很大程度上取决

16、于刀具材料的合理选择。因此，材料、结构和几何形状是构成刀具切择。因此，材料、结构和几何形状是构成刀具切削性能评估的三要素。削性能评估的三要素。1.刀具材料应具备的性能刀具材料应具备的性能（1 1）高的硬度和耐磨性）高的硬度和耐磨性（2 2）足够的强度和韧性）足够的强度和韧性（3 3）高的耐热性与化学稳定性）高的耐热性与化学稳定性（4 4）有锻造、焊接、热处理、磨削加工等良好的工艺性有锻造、焊接、热处理、磨削加工等良好的工艺性（5 5）导热性好，有利于切削热传导，降低切削区温度，导热性好，有利于切削热传导，降低切削区温度，延长刀具寿命，便于刀具的制造，资源丰富，价格低廉。延长刀具寿命，便于刀具的

17、制造，资源丰富，价格低廉。2.常用刀具材料常用刀具材料工具钢工具钢包括碳素工具钢、合金工具钢和高速钢。硬质合金硬质合金有钨钴类硬质合金、钨钛钴类硬质合金和钨钛钽（铌）类硬质合金。陶瓷陶瓷超硬刀具材料超硬刀具材料 推广使用新型刀具材料如涂层刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼等。高速钢和硬质合金的主要物理力学性能见表2-1、2(p15)。1 1高速钢高速钢（1 1）高速钢的分类）高速钢的分类 （2）常用高速钢的牌号与性能）常用高速钢的牌号与性能 2 2硬质合金硬质合金（1 1）硬质合金硬质合金的分类的分类 （2）常用硬质合金的牌号及其性能）常用硬质合金的牌号及其性能3 3涂层刀具材料涂层刀具材料在韧牲较好

18、的刀具基体上，涂覆一层耐磨性好的难熔金属化合物，既能提高刀具材料的耐磨性，又不降低其韧性。常用的涂层材料有TiC、TiN、Al203及其复合材料等,涂层厚度随刀具材料不同而异。（1 1）TiCTiC涂层涂层 硬度高、耐磨性好、抗氧化性好，切削时能产生氧化钛膜，减小摩擦及刀具磨损。（2 2）TiNTiN涂层涂层 在高温时能产生氧化膜，与铁基材料摩擦系数较小，抗粘结性能好，并能有效降低切削温度。（3 3）TiCTiCTiNTiN复合涂层复合涂层第一层涂TiC，与刀具基体粘牢不易脱落。第二层涂TiN,减少表面层与工件间的摩擦。（4 4）TiCTiC-Al-Al2 20 03 3复合涂层复合涂层第一层

19、涂TiC,与刀具基体粘牢不易脱落。第二层涂Al203可使刀具表面具有良好的化学稳定性和抗氧化性能。目前单涂层刀片已很少应用，大多采用目前单涂层刀片已很少应用，大多采用TiC-TiN复复合涂层或合涂层或TiC-Al2O3-TiN三复合涂层。三复合涂层。4其它刀具材料其它刀具材料以氧化铝或以氮化硅为基体再添加少量金属，在高温下烧结而成的一种刀具材料。其优点是硬度高，耐磨性、耐高温性能好，有良好的化学稳定性和抗氧化性，与金属的亲合力小、抗粘结和抗扩散能力强；其缺点是脆性大、抗弯强度低，冲击韧性差，易崩刃，所以使用范围受到限制；可用于钢、铸铁类零件的车削、铣削加工。（1）陶瓷刀具材料）陶瓷刀具材料（2

20、）金刚石刀具材料）金刚石刀具材料碳的同素异形体，在高温、高压下由石墨转化而成，是目前人工制造出的最坚硬物质。由于硬度极高，耐磨性好，切削刃口锋利，刃部表面摩擦系数较小，不易产生粘结或积屑瘤，可用于加工硬质合金、陶瓷等硬度达6570HRC的材料。也可用于加工高硬度的非金属材料，如石材、压缩木材、玻璃等，还可加工有色金属，如铝硅合金材料以及复合难加工材料的精加工或超精加工。缺点是热稳定性差，强度低、脆性大，对振动敏感，只宜微量切削，与铁有强烈的化学亲合力，不能用于加工钢材。（3）立方氮化硼）立方氮化硼立方氮化硼（CBN）是一种人工合成的新型刀具材料，它由六方氮化硼在高温、高压下加入催化剂转化而成。

21、它有很高的硬度及耐磨性，热稳定性好，化学惰性大，与铁系金属在1300时不易起化学反应，导热性好，摩擦系数低。因此可用于高温合金、冷硬铸铁、淬硬钢等难加工材料的加工。应当指出，加工一般材料大量使应当指出，加工一般材料大量使用的仍是用的仍是普通高速钢及硬质合金普通高速钢及硬质合金，只有在加工难加工材料时，才考虑只有在加工难加工材料时，才考虑选用新牌号合金或高性能高速钢，选用新牌号合金或高性能高速钢，在加工高硬度材料或精密加工时，在加工高硬度材料或精密加工时，才考虑选用超硬材料。才考虑选用超硬材料。习题习题:2-7、2-8。四、刀具角度的选择四、刀具角度的选择1.1.前角前角O （1 1）功用功用刀

22、刃锋利刀刃锋利，切屑变形，切屑变形切削力和切削功率切削力和切削功率刀刃和刀尖强度刀刃和刀尖强度，散热体积，散热体积刀具寿命刀具寿命o1Pro2（2 2）选择选择前角大小取决于：工件材料、前角大小取决于：工件材料、刀具材料及加工要求。刀具材料及加工要求。2.2.后角后角o（1 1）功用功用后刀面与工件的摩擦后刀面与工件的摩擦后刀面的磨损率后刀面的磨损率（2 2）选择选择后角大小取决于：切削厚度、后角大小取决于：切削厚度、工件材料及工艺系统刚度。工件材料及工艺系统刚度。3.3.主偏角主偏角r和副偏角和副偏角r（1 1）功用功用刀刃强度刀刃强度表面粗糙度表面粗糙度背向力背向力Fp残留面积高度残留面积

23、高度，散热条件，散热条件刀具寿命刀具寿命，进给力，进给力Ffkr1Krkr2FpFf（2 2）选择选择4.4.刃倾角刃倾角s（1 1）功用功用（2 2）选择选择主要影响刀头的强度和切主要影响刀头的强度和切屑的流动方向。屑的流动方向。第二节第二节常用金属切削刀具与砂轮常用金属切削刀具与砂轮一、车刀一、车刀 1.硬质合金焊接式车刀硬质合金焊接式车刀结构简单、紧凑，抗振结构简单、紧凑，抗振性能好，制造方便使用灵活性能好，制造方便使用灵活。但刀片易产生应力和裂纹。但刀片易产生应力和裂纹。图图2-13几种常用的车刀几种常用的车刀145弯头车刀；弯头车刀；290外圆车刀；外圆车刀；3外螺纹车刀；外螺纹车刀

24、；475外圆车刀；外圆车刀；5成形车刀；成形车刀；690外圆车刀；外圆车刀；7切断刀；切断刀；8内圆切槽刀；内圆切槽刀；9内螺纹车刀；内螺纹车刀；10盲孔镗刀；盲孔镗刀；11通孔镗刀通孔镗刀 2.硬质合金机夹重磨式车刀硬质合金机夹重磨式车刀避免焊接引起的缺陷，提高了避免焊接引起的缺陷，提高了刀具耐用度；刀杆可重复使用利用刀具耐用度；刀杆可重复使用利用率较高。但结构复杂、不能完全避率较高。但结构复杂、不能完全避免由于刃磨而可能引起刀片的裂纹。免由于刃磨而可能引起刀片的裂纹。3.机夹可转位式车刀机夹可转位式车刀1.不需刃磨，刀片材料能较好地保持原有力学性能、切削性能、不需刃磨，刀片材料能较好地保持

25、原有力学性能、切削性能、硬度和抗弯强度。硬度和抗弯强度。2.减少了刃磨、换刀、调刀所需的辅助时间，提高了生产效率。减少了刃磨、换刀、调刀所需的辅助时间，提高了生产效率。3.可使用涂层刀片，提高刀具耐用度。可使用涂层刀片，提高刀具耐用度。图图216可转位式车刀的组成可转位式车刀的组成二、孔加工刀具二、孔加工刀具 1.麻花钻麻花钻主要用于孔的粗加工，主要用于孔的粗加工，IT11级以下；表面粗糙度级以下；表面粗糙度Ra25m6.3m。1 1）麻花钻的构造麻花钻的构造图图218 2 2）麻花钻的主要几何参数麻花钻的主要几何参数（1 1）螺旋角）螺旋角 指钻头最外缘处螺旋线指钻头最外缘处螺旋线的切线与钻

26、头轴线的夹角的切线与钻头轴线的夹角。图图218麻花钻的组成和切削部分麻花钻的组成和切削部分 螺旋角对切削过程的影响螺旋角对切削过程的影响f轴向力和扭矩轴向力和扭矩切削轻快切削轻快切削刃强度和散热条件切削刃强度和散热条件刀具寿命刀具寿命螺旋角的大小不仅影响螺旋角的大小不仅影响排屑情况，而且它就是钻头排屑情况，而且它就是钻头的轴向前角的轴向前角。（2 2）顶角）顶角2 2 指两主切削刃在与它们指两主切削刃在与它们平行的平面上投影的夹角平行的平面上投影的夹角。（图图218b）螺旋角对切削过程的影响螺旋角对切削过程的影响主切削刃长度主切削刃长度单位切削刃上的负荷及轴向力单位切削刃上的负荷及轴向力钻尖强

27、度钻尖强度有利于散热，提高钻头耐用度有利于散热，提高钻头耐用度而扭矩而扭矩（3 3）前角）前角o o 是在正交平面内测量的是在正交平面内测量的前刀面与基面间的夹角前刀面与基面间的夹角。（图图219）图图219麻花钻的几何角度麻花钻的几何角度（4 4）后角）后角f 是在假定工作平面内测是在假定工作平面内测量的切削平面与主后刀面之量的切削平面与主后刀面之间的夹角间的夹角。（。（图图219）（5 5）横刃角度）横刃角度 横刃角度包括横刃斜角横刃角度包括横刃斜角、横刃前角横刃前角o、和横刃后角和横刃后角o。（。（图图220）图图220横刃切削角度横刃切削角度 2.扩孔钻扩孔钻用于对已钻孔的进一步加用于

28、对已钻孔的进一步加工，工，IT10IT11级；表面粗糙级；表面粗糙度度6.33.2m。（1 1）扩孔钻的类型扩孔钻的类型 （2 2）扩孔钻与麻花钻的比较扩孔钻与麻花钻的比较 图图221 3.铰铰刀刀用于中、小尺寸孔的半精用于中、小尺寸孔的半精加工和精加工，加工和精加工，IT6IT8级；级；表面粗糙度表面粗糙度1.60.4m。（1 1）铰刀的类型铰刀的类型 （2 2）铰刀）铰刀与扩孔钻的比较与扩孔钻的比较 图图222图图222铰刀的类型铰刀的类型（a）直柄机用铰刀（直柄机用铰刀（b）锥柄机用铰刀锥柄机用铰刀c）硬质合金锥柄机用铰刀硬质合金锥柄机用铰刀（d）手用铰刀（手用铰刀（e）可调节手用铰刀（

29、可调节手用铰刀（f）套式机用铰刀（套式机用铰刀（g）直柄直柄莫式圆锥铰刀（莫式圆锥铰刀（h）手用手用1:50锥度铰刀锥度铰刀图图223铰刀的结构铰刀的结构三、铣三、铣刀刀 1.铣刀的几何角度铣刀的几何角度主要用于平面、台阶、沟槽主要用于平面、台阶、沟槽和各种成形面的加工和各种成形面的加工。（图图）1 1）圆柱铣刀）圆柱铣刀的几何角度的几何角度 图图224 前前 角角为了便于制造，规定圆柱铣刀的为了便于制造，规定圆柱铣刀的前角用法平面前角前角用法平面前角n表示。表示。铣削钢件：铣削钢件：o=1020铣削铸铁件：铣削铸铁件：o=515图图铣刀种类铣刀种类图图224圆柱铣刀的几何角度圆柱铣刀的几何角

30、度 后后 角角圆柱铣刀的后角是用正交平圆柱铣刀的后角是用正交平面后角面后角o表示。（表示。（图图）粗加工：粗加工：o12精加工：精加工：o16 螺旋角螺旋角圆柱铣刀的螺旋角圆柱铣刀的螺旋角就是其就是其刃倾角刃倾角它能使切削刃逐渐切入它能使切削刃逐渐切入和切离工件，而且同时工作齿和切离工件，而且同时工作齿数较多，故能提高铣削过程的数较多，故能提高铣削过程的平稳性。平稳性。粗齿铣刀：粗齿铣刀：4060细齿铣刀：细齿铣刀：30352 2）端铣刀）端铣刀的几何角度的几何角度 端铣刀的每个刀齿类似车刀，有主、端铣刀的每个刀齿类似车刀，有主、副切削刃和过渡刃。在正交平面系内端副切削刃和过渡刃。在正交平面系

31、内端铣刀的标注角度有：铣刀的标注角度有：o、o、kr、kr和和s。图图225 2.硬质合金端铣刀硬质合金端铣刀图图225端铣刀的几何角度端铣刀的几何角度 3.铣削方式及合理选用铣削方式及合理选用（1 1）圆周铣削法（周铣法）圆周铣削法（周铣法）周铣法有两种铣削方式：逆周铣法有两种铣削方式：逆铣法和顺铣法。铣法和顺铣法。1）逆逆铣铣铣刀旋转切入工件的方向与铣刀旋转切入工件的方向与工件的进给方向相反。工件的进给方向相反。（图图228）图图228逆铣与顺铣逆铣与顺铣（a）逆铣逆铣（b）顺铣顺铣2）顺顺铣铣铣刀旋转切入工件的方向与铣刀旋转切入工件的方向与工件的进给方向相同。（工件的进给方向相同。（图图

32、）（2 2）端面铣削法（端铣法）端面铣削法（端铣法）1）对称铣削对称铣削刀齿切入工件与切出工件的刀齿切入工件与切出工件的切削厚度切削厚度ac相同者称为对称铣削。相同者称为对称铣削。（图图229a）2）不对称铣削不对称铣削刀齿切入时的切削厚度小于刀齿切入时的切削厚度小于或大于切出时的切削厚度者称为或大于切出时的切削厚度者称为不对称铣削。（不对称铣削。（图图229bc）图图229端面铣削方式端面铣削方式四、拉四、拉刀刀 1.拉刀的类型拉刀的类型拉削加工质量好，生产率高。拉削加工质量好，生产率高。拉刀寿命长，并且拉床结构简单。拉刀寿命长，并且拉床结构简单。但拉刀结构复杂，制造比较麻烦，但拉刀结构复杂

33、，制造比较麻烦，价格较高，因而多用于大量和批价格较高，因而多用于大量和批量生产的精加工。量生产的精加工。图图拉刀的类型拉刀的类型 2.拉刀的结构拉刀的结构头部头部与机床连接，传递运动和拉力。与机床连接，传递运动和拉力。颈部颈部头部和过渡锥连接部分。头部和过渡锥连接部分。过渡锥部过渡锥部使拉刀容易进入工件孔中，起对准中心的作用。使拉刀容易进入工件孔中，起对准中心的作用。前导部前导部起导向和定心作用，防止拉刀歪斜，并可检查拉起导向和定心作用，防止拉刀歪斜，并可检查拉削前孔径是否太小，以免拉刀第一刀齿负荷太大而损坏。削前孔径是否太小，以免拉刀第一刀齿负荷太大而损坏。切削部切削部切除全部的加工余量，由

34、粗切齿、过渡齿和精切切除全部的加工余量，由粗切齿、过渡齿和精切齿组成。齿组成。校准部校准部起校准和修光作用，并作为精切齿的后备齿。起校准和修光作用，并作为精切齿的后备齿。后导部后导部保持拉刀最后几个刀齿的正确位置，防止拉刀即保持拉刀最后几个刀齿的正确位置，防止拉刀即将离开工件时，工件下垂而损坏已加工表面。将离开工件时，工件下垂而损坏已加工表面。尾部尾部防止长而重的拉刀自重下垂，影响加工质量和损坏防止长而重的拉刀自重下垂，影响加工质量和损坏刀齿。刀齿。图图230图图230圆孔拉刀的结构圆孔拉刀的结构1头部；头部；2颈部；颈部；3过渡圆锥；过渡圆锥；4前导部前导部5切削部；切削部；6校准部；校准部

35、；7后导部；后导部；8尾部尾部 3.刀齿几何参数刀齿几何参数1 1）齿升量）齿升量a af f 前、后两刀齿半径或高度之差。前、后两刀齿半径或高度之差。影响拉刀强度及拉床负荷；影响拉刀强度及拉床负荷；难以切下很薄的金属层，容易磨损刀齿，加工难以切下很薄的金属层，容易磨损刀齿，加工表面也不光洁表面也不光洁af图图2312 2）齿距）齿距p p 相邻两刀齿之间的轴向距离。相邻两刀齿之间的轴向距离。确定齿距的大小时，应考虑拉削确定齿距的大小时，应考虑拉削的平稳性及足够的容屑空间。的平稳性及足够的容屑空间。过渡齿的齿距：精切齿的齿距：当当p10mm时，时，当当p10mm时时,（便于制造）便于制造）图图

36、231图图231拉刀切削部分的主要几何参数拉刀切削部分的主要几何参数3 3）前角）前角o o 根据工件材料选择根据工件材料选择。4 4）后角）后角o o 为使刀齿前刀面重为使刀齿前刀面重磨之后，直径变小较慢，磨之后，直径变小较慢，以及延长拉刀的使用寿以及延长拉刀的使用寿命，拉刀的后角应取较命，拉刀的后角应取较小值小值。5 5）刃带宽度）刃带宽度b ba1a1 其作用是制造时便其作用是制造时便于控制刀齿直径、保持于控制刀齿直径、保持切削过程的稳定性和重切削过程的稳定性和重磨后保持直径不变磨后保持直径不变。图图231 4.拉削方式拉削方式1）分层式拉削分层式拉削2）分块式拉削分块式拉削可获得较高的

37、表面可获得较高的表面质量，但拉刀长度较长，质量，但拉刀长度较长，生产率较低生产率较低。（。（图图）拉刀长度短，生产拉刀长度短，生产率高，但拉刀结构复杂，率高，但拉刀结构复杂，制造困难，拉削后的工制造困难，拉削后的工件表面比较粗糙件表面比较粗糙。（。（图图）3）综合式拉削综合式拉削综合了上述两种拉综合了上述两种拉削方式的优点，拉刀短，削方式的优点，拉刀短，生产率高，加工表面也生产率高，加工表面也较光洁。（较光洁。（图图）分层式拉削分层式拉削分块式拉削分块式拉削综合式拉削综合式拉削五、齿轮刀具五、齿轮刀具1.齿轮刀具的类型齿轮刀具的类型（1）成形法齿轮刀具成形法齿轮刀具（2）展成法齿轮刀具展成法齿

38、轮刀具图图232利用齿轮的啮合原利用齿轮的啮合原理加工齿轮理加工齿轮。常用的展常用的展成法齿轮刀具：滚齿刀、成法齿轮刀具：滚齿刀、插齿刀、剃齿刀等插齿刀、剃齿刀等图图232成形齿轮铣刀成形齿轮铣刀2.插齿刀插齿刀（1 1）插齿刀的基本工作原理）插齿刀的基本工作原理 图图233（2 2）插齿刀的结构特点）插齿刀的结构特点 （3 3）插齿刀的选用）插齿刀的选用 图图图图233插齿刀的基本工作原理插齿刀的基本工作原理2.齿轮滚刀齿轮滚刀（1 1）齿轮滚刀的工作原理）齿轮滚刀的工作原理 （2 2）齿轮滚刀的基本蜗杆）齿轮滚刀的基本蜗杆 （3 3）齿轮滚刀的选用）齿轮滚刀的选用 图图235图图236图图

39、235齿轮滚刀的工作原理齿轮滚刀的工作原理图图236齿轮滚刀的基本蜗杆与刀刃位置齿轮滚刀的基本蜗杆与刀刃位置六、砂六、砂轮轮1.磨磨料料直接担负切削工作直接担负切削工作。2.粒粒度度磨料颗粒的大小磨料颗粒的大小。3.硬硬度度指砂轮工作表面的指砂轮工作表面的磨粒在磨削力的作用下磨粒在磨削力的作用下脱落的难易程度脱落的难易程度。4.结合剂结合剂将磨料粘结一起，将磨料粘结一起，使砂轮具有必要的形状使砂轮具有必要的形状和强度的材料和强度的材料。5.组组织织指砂轮中磨料、结指砂轮中磨料、结合剂和气孔三者间的体合剂和气孔三者间的体积比例关系积比例关系。6.砂轮的形状、尺寸及代号砂轮的形状、尺寸及代号第四节

40、第四节金属切削机床的基本知识金属切削机床的基本知识一、机床的分类及型号一、机床的分类及型号1.机床的分类机床的分类钻钻 床床按加工性质、所用按加工性质、所用刀具和机床用途分刀具和机床用途分齿轮加工机床齿轮加工机床螺纹加工机床螺纹加工机床铣铣 床床刨刨 插插 床床镗镗 床床磨磨 床床拉拉 床床特种加工机床特种加工机床锯锯 床床车车 床床其它机床其它机床按机床的通按机床的通用性程度分用性程度分通用机床通用机床专门化机床专门化机床专用机床专用机床按机床工按机床工作精度分作精度分普通机床普通机床精密机床精密机床高精度机床高精度机床2.机床的技术参数与尺寸系列机床的技术参数与尺寸系列3.机床的型号编制机

41、床的型号编制CA6140类别代号（车床类）类别代号（车床类）结构特性代号（结构不同）结构特性代号（结构不同）组别代号（落地及卧式车床组）组别代号（落地及卧式车床组）系别代号（卧式车床系）系别代号（卧式车床系）主参数代号（最大工件回转直径主参数代号（最大工件回转直径400mm）举例：举例：二、机床的运动二、机床的运动1.工件表面的形成方法工件表面的形成方法1）机械零件上常见的表面（）机械零件上常见的表面（图图248）2）零件表面的形成（）零件表面的形成（图图249）形成发生形成发生线的方法线的方法轨迹法（轨迹法（图图250a）成形法（成形法（图图250b）相切法（相切法（图图250c）展成法（展

42、成法（图图250d）是一条母线沿一条导线运是一条母线沿一条导线运动而形成动而形成。母线和导线统母线和导线统称为表面发生线。称为表面发生线。图图图图248机械零件上常见的表面机械零件上常见的表面图图249零件表面的形成零件表面的形成图图250形成发生线所需的运动形成发生线所需的运动1刀尖或切削刃；刀尖或切削刃；2发生线；发生线；3刀具轴线的运动轨迹刀具轴线的运动轨迹2.机床的运动机床的运动（1）表面成形运动表面成形运动是保证得到工件要求的是保证得到工件要求的表面形状的运动。它是机床表面形状的运动。它是机床上最基本的运动，是机床上上最基本的运动，是机床上的刀具和工件为了形成表面的刀具和工件为了形成

43、表面发生线而作的相对运动。例发生线而作的相对运动。例如图如图250（a）中的中的A1和和A2。（2）切入运动切入运动使刀具切入工件表面一使刀具切入工件表面一定深度，以使工件获得所需定深度，以使工件获得所需的尺寸。的尺寸。（3）分度运动分度运动工作台或刀架的转位或工作台或刀架的转位或移位，以顺序加工均匀分布移位，以顺序加工均匀分布的若干个相同的表面或使用的若干个相同的表面或使用不同的刀具作顺次加工。不同的刀具作顺次加工。（4）调位运动调位运动根据工件的尺寸大小，根据工件的尺寸大小，在加工之前调整机床上某些在加工之前调整机床上某些部件的位置，以便于加工。部件的位置，以便于加工。（5）其它运动其它运

44、动如刀具快速趋近工件或如刀具快速趋近工件或退回原位的空程运动，控制退回原位的空程运动，控制运动的开、停、变速、换向运动的开、停、变速、换向的操纵运动等。的操纵运动等。三、机床的传动三、机床的传动1.机床传动的组成机床传动的组成（1 1）执行件）执行件 是执行机床运动的部件，如是执行机床运动的部件，如主轴、刀架、工作台等，其任务主轴、刀架、工作台等，其任务是装夹刀具或工件，直接带动它是装夹刀具或工件，直接带动它们误差一定形式的运动（旋转或们误差一定形式的运动（旋转或直线运动），并保证运动轨迹的直线运动），并保证运动轨迹的准确性。准确性。为了实现加工过程中所为了实现加工过程中所需的各种运动，机床必

45、须有需的各种运动，机床必须有执行件、运动源和传动装置执行件、运动源和传动装置三个基本部分。三个基本部分。（2 2）运动源）运动源 是为执行件提供运动和动力是为执行件提供运动和动力的装置，如交流异步电动机、直的装置，如交流异步电动机、直流或交流调速电动机和伺服电动流或交流调速电动机和伺服电动机等。机等。（3 3）传动装置）传动装置 （传动件）（传动件）是传递运动和动力的装置，是传递运动和动力的装置，通过它将运动和动力从动力源传通过它将运动和动力从动力源传至执行件，使执行件获得运动速至执行件，使执行件获得运动速度和方向的运动，并使有关执行度和方向的运动，并使有关执行件之间保持某种确定的相对运动件之

46、间保持某种确定的相对运动关系。关系。2.传动链传动链（1 1）外联系传动链）外联系传动链 它是联系运动源（如电动机）和它是联系运动源（如电动机）和机床执行件（如主轴、刀架、工作台机床执行件（如主轴、刀架、工作台等）之间的传动链，使执行件得到运等）之间的传动链，使执行件得到运动，而且能改变运动的速度和方向，动，而且能改变运动的速度和方向，但不要求运动源和执行件之间有严格但不要求运动源和执行件之间有严格的传动比关系。（的传动比关系。（图图）图图251车床的传动原理图车床的传动原理图（2 2）内联系传动链）内联系传动链 当传动链的两个末端件的转角或当传动链的两个末端件的转角或移动量之间有严格的比例关

47、系要求时，移动量之间有严格的比例关系要求时，该传动链称为内联系传动链。（该传动链称为内联系传动链。（图图）3.传动原理图传动原理图用一些简单的符合表示各执行件、用一些简单的符合表示各执行件、运动源之间传动联系的图形，称为传运动源之间传动联系的图形，称为传动原理图。（动原理图。（图图）4.转速图转速图用来表达传动系统中各轴转速的变用来表达传动系统中各轴转速的变化规律和传动副速比的图形，称为转速化规律和传动副速比的图形，称为转速图。它可以用来拟定新的传动系统，也图。它可以用来拟定新的传动系统，也可以用来对现有的机床传动系统进行分可以用来对现有的机床传动系统进行分析和比较。（析和比较。（图图252）

48、图图252主运动传动链的传动路线表达式（传动结构式）主运动传动链的传动路线表达式（传动结构式）图图252某车床主运动转速图某车床主运动转速图5.传动系统图传动系统图图图2536.运动平衡式运动平衡式为了表达传动链两个末端件计为了表达传动链两个末端件计算位移之间的数值关系，常将传动链算位移之间的数值关系，常将传动链内各传动副的传动比相连乘组成一个内各传动副的传动比相连乘组成一个等式，称为运动平衡式。等式，称为运动平衡式。图图253主运动传动系统图主运动传动系统图第五节第五节车车床床一、一、CA6140卧式车床卧式车床1.CA6140卧式车床的组成和主要技术参数卧式车床的组成和主要技术参数2.传动

49、系统传动系统图图256图图254卧式车床的典型加工工序卧式车床的典型加工工序图图256CA6140型卧式车床传动系统图型卧式车床传动系统图二、立式车床和单轴自动车床二、立式车床和单轴自动车床1.立式车床立式车床图图2572.单轴自动车床单轴自动车床图图257立式车床立式车床1底座；底座；2工作台；工作台；3侧刀架；侧刀架；4立柱；立柱；5垂直刀架；垂直刀架；6横梁；横梁；7顶梁顶梁第六节第六节齿轮加工机床齿轮加工机床一、滚齿机一、滚齿机1.滚齿原理滚齿原理依照交错轴螺旋齿轮啮合原理。滚依照交错轴螺旋齿轮啮合原理。滚齿时的成形运动是滚刀旋转运动和工件齿时的成形运动是滚刀旋转运动和工件旋转运动组成

50、的复合运动，这个复合运旋转运动组成的复合运动，这个复合运动称为展成运动。再加上滚刀沿工件轴动称为展成运动。再加上滚刀沿工件轴线垂直方向的进给运动，就可切出整个线垂直方向的进给运动，就可切出整个齿长。（齿长。（图图259）2.滚切直齿圆柱齿轮滚切直齿圆柱齿轮图图260（1 1）展成运动传动链）展成运动传动链 滚刀（滚刀（B11）45ux67工作台（工作台（B12）（2 2）主运动传动链）主运动传动链 电动机电动机12uv34滚刀（滚刀（B11）（3 3）轴向进给运动传动链）轴向进给运动传动链 工作台（工作台（B12）78uf910刀架刀架（A2）图图259滚齿原理滚齿原理1滚刀；滚刀；2工件工件