第六章回转面加工刀具 【内容提要】 本章主要介绍回转面加工刀具如车刀、麻花钴、铰刀等的类型、结构和工作原 理以及切削参数。 【目的要求】 1.明确回转面加工刀具的类型 2.掌握常用回转面加工刀具如麻花钻、铰刀等结构特点和切削参数及应用场 合:会根据具体加工工艺情况选择类型的回转面加工刀具 3.了解其他回转面加工刀具的性能。 【本章内容】 第一次课 §6-1车刀 车刀是用于普通车床、转塔车床、自动车床和数控车床的刀具,它是生产中加工回转面 工件时应用最为广泛的一种刀具。车刀在形式上,通常根据加工表面特征可分为外圆车刀 端面车刀、螺纹车刀、切断刀、内孔切槽刀等。也可以从结构上分为整体式、焊接式、机夹 式和可转位车刀 本节主要介绍焊接式、机夹式和可转位三类车刀的结构特点与设计要点。 楼 车刀的类型与用 1-45弯头车刀;2-90°外圆车刀;3—外螺纹车刀;4 690°左外圆车刀;7—车槽刀;8-内孔车槽刀;9一内螺纹 焊接式车刀
第六章 回转面加工刀具 【内容提要】 本章主要介绍回转面加工刀具如车刀、麻花钻、铰刀等的类型、结构和工作原 理以及切削参数。 【目的要求】 1．明确回转面加工刀具的类型； 2．掌握常用回转面加工刀具如麻花钻、铰刀等结构特点和切削参数及应用场 合；会根据具体加工工艺情况选择类型的回转面加工刀具。 3．了解其他回转面加工刀具的性能。 【本章内容】 第一次课 §6-1 车 刀 车刀是用于普通车床、转塔车床、自动车床和数控车床的刀具，它是生产中加工回转面 工件时应用最为广泛的一种刀具。车刀在形式上，通常根据加工表面特征可分为外圆车刀、 端面车刀、螺纹车刀、切断刀、内孔切槽刀等。也可以从结构上分为整体式、焊接式、机夹 式和可转位车刀。 本节主要介绍焊接式、机夹式和可转位三类车刀的结构特点与设计要点。 一、焊接式车刀
焊接式车刀是将具有一定形状的硬质合金刀片,用紫铜或其它焊料钎焊在普通(常为45 钢)刀杆上而成。焊接车刀由于结构紧凑、制造方便,目前在我国仍广泛使用。 焊接式车刀的设计包括选择车刀类型、刀片材料与型号、刀杆材料、确定刀杆外形尺寸、 选择合理几何参数、确定刀槽参数、绘制工作图、选择焊料、制定技术条件等。下面就其中 主要项目作必要介绍。 1.硬质合金刀片型号及选用 硬质合金各种型号刀片的主要用途为:A型用于90°外圆车刀、端面车刀等;B型用于 直头外圆车刀、端面车刀、镗孔刀等:C型用于直头、弯头外圆镗孔、宽刃刀等:D型用于 切断、切槽刀等:E型用于螺纹车刀 2.刀杆外形及尺寸的确定 普通车刀外形尺寸主要有长、宽、高尺寸,刀杆断面形状为矩形或方形,一般选矩形, 刀杆高度H按机床中心选。当高度尺寸受限制时,可加宽为方形,以提高其刚性。 常用车刀刀杆斷窗尺寸 机床中心高 180~200 260~300 350~400 方形刀杆断面H 矩形刀杆断面BXH 12×20 16x25 刀杆外形分为直头和弯头两类。直头简单便于制造,弯头通用性好,既能车端面又能车 外圆 对于镗孔刀杆,其工作部分断面一般为圆形,直径与长度应按加工孔径与深度尺寸来选 3.刀植的形式及参数确定 为使刀片焊接牢固,刃磨量小,故要在刀杆上加工出槽形,常见刀槽形式有以下几种。 (1)开口槽形状简单,加工容易,但焊接面积小,适用于C型刀片 (2)半封闭橧制造较困难,但焊接刀片牢固,适用于A、B型刀片。 (3)封闭橧夹持刀片牢固,焊接可靠,用于螺纹刀具,适用于E型刀片。 (4)切口槽用于底面积较小的切断刀、切槽刀,从而增大焊接面积提高结合强度,适 用于D型刀片。 机夹式车刀 为了避免焊接车刀因焊接使硬质合金刀片产生裂纹、降低刀具耐用度,使用时出现脱焊 和刀杆只能使用一次等缺点。机夹车刀采用将刀片用机械夹持的方法固定在刀杆上,刀片用 钝后可更换新刃磨好的刀片。 下面仅对常用的几种作一简单介绍。 1、上压式 这种形式是采用螺钉和压板从上面压紧刀片,通过调整螺钉来调节刀片位置的一种机夹 车刀。其特点是结构简单,夹固牢靠,使用方便,刀片平装,用钝后重磨后面。上压式是加 工中应用最多的一种
焊接式车刀是将具有一定形状的硬质合金刀片，用紫铜或其它焊料钎焊在普通(常为 45 钢)刀杆上而成。焊接车刀由于结构紧凑、制造方便，目前在我国仍广泛使用。 焊接式车刀的设计包括选择车刀类型、刀片材料与型号、刀杆材料、确定刀杆外形尺寸、 选择合理几何参数、确定刀槽参数、绘制工作图、选择焊料、制定技术条件等。下面就其中 主要项目作必要介绍。 1．硬质合金刀片型号及选用 硬质合金各种型号刀片的主要用途为：A 型用于 90°外圆车刀、端面车刀等；B 型用于 直头外圆车刀、端面车刀、镗孔刀等；C 型用于直头、弯头外圆镗孔、宽刃刀等；D 型用于 切断、切槽刀等；E 型用于螺纹车刀。 2．刀杆外形及尺寸的确定 普通车刀外形尺寸主要有长、宽、高尺寸，刀杆断面形状为矩形或方形，一般选矩形, 刀杆高度 H 按机床中心选。当高度尺寸受限制时，可加宽为方形，以提高其刚性。 刀杆外形分为直头和弯头两类。直头简单便于制造，弯头通用性好，既能车端面又能车 外圆。 对于镗孔刀杆，其工作部分断面一般为圆形，直径与长度应按加工孔径与深度尺寸来选 择。 3．刀槽的形式及参数确定 为使刀片焊接牢固，刃磨量小，故要在刀杆上加工出槽形，常见刀槽形式有以下几种。 (1)开口槽 形状简单，加工容易，但焊接面积小，适用于 C 型刀片。 (2)半封闭槽 制造较困难，但焊接刀片牢固，适用于 A、B 型刀片。 (3)封闭槽 夹持刀片牢固，焊接可靠，用于螺纹刀具，适用于 E 型刀片。 (4)切口槽 用于底面积较小的切断刀、切槽刀，从而增大焊接面积提高结合强度，适 用于 D 型刀片。 二、机夹式车刀 为了避免焊接车刀因焊接使硬质合金刀片产生裂纹、降低刀具耐用度，使用时出现脱焊 和刀杆只能使用一次等缺点。机夹车刀采用将刀片用机械夹持的方法固定在刀杆上，刀片用 钝后可更换新刃磨好的刀片。 下面仅对常用的几种作一简单介绍。 1、上压式 这种形式是采用螺钉和压板从上面压紧刀片，通过调整螺钉来调节刀片位置的一种机夹 车刀。其特点是结构简单，夹固牢靠，使用方便，刀片平装，用钝后重磨后面。上压式是加 工中应用最多的一种
2.侧压式 这种形式一般多利用刀片本身的斜面,由楔块和螺钉从刀片侧面来夹紧刀片。其特点是 刀片竖装,对刀槽制造精度的要求可适当降低,刀片用钝后重磨前面。 3.切削力夹固式 这种形式通常是指切削力自锁车刀,它是利用车刀车削过程中的切削力,将刀片夹紧在 1:30的斜槽中。其特点是结构简单,使用方便,但要求刀槽与刀片紧密配合,切削时无冲 击振动 三、可转位车刀 可转位车刀是将可转位的硬质合金刀片用机械方法夹持在刀杆上形成的。刀片具有供切 削时选用的几何参数(不需磨)和三个以上供转位用的切削刃。当一个切削刃磨损后,松开夹 紧机构,将刀片转位到另一切削刃后再夹紧,即可进行切削,当所有切削刃磨损后,则可取 下再代之以新的同类刀片 可转位车刀是一种先进刀具,由于其不需重磨、可转位和更换刀片等优点,从而可降低 刀具的刃磨费用和提高切削效率 几种典型的夹紧结构 (1)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。 (2)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;旋岀螺钉时刀片松开。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 ()楔块式该结构是把刀片通过内孔定位在刀杆刀片槽的销轴上,由压紧螺钉下压带有 斜面的楔块,使其一面紧靠在刀杆凸台上,另一面将刀片推往刀片中间孔的圆柱销上,将刀 片压紧。该结构简单易操作,但定位精度较低,且夹紧力与切削力相反 偏心式夹紧机构 杠杆式夹紧机构 1一偏心销;2-刀片; 1一刀杆;2一刀片;3-刀垫;4一杠杆;5-弹簧套; 3一刀垫;4—刀杆 6一调节螺钉;7—弹簧;8一压紧螺钉 第二次课 §6-2麻花钻
2．侧压式 这种形式一般多利用刀片本身的斜面，由楔块和螺钉从刀片侧面来夹紧刀片。其特点是 刀片竖装，对刀槽制造精度的要求可适当降低，刀片用钝后重磨前面。 3．切削力夹固式 这种形式通常是指切削力自锁车刀，它是利用车刀车削过程中的切削力，将刀片夹紧在 1：30 的斜槽中。其特点是结构简单，使用方便，但要求刀槽与刀片紧密配合，切削时无冲 击振动。 三、可转位车刀 可转位车刀是将可转位的硬质合金刀片用机械方法夹持在刀杆上形成的。刀片具有供切 削时选用的几何参数(不需磨)和三个以上供转位用的切削刃。当一个切削刃磨损后，松开夹 紧机构，将刀片转位到另一切削刃后再夹紧，即可进行切削，当所有切削刃磨损后，则可取 下再代之以新的同类刀片。 可转位车刀是一种先进刀具，由于其不需重磨、可转位和更换刀片等优点，从而可降低 刀具的刃磨费用和提高切削效率。 几种典型的夹紧结构： (1)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。 (2)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。 (3)楔块式 该结构是把刀片通过内孔定位在刀杆刀片槽的销轴上，由压紧螺钉下压带有 斜面的楔块，使其一面紧靠在刀杆凸台上，另一面将刀片推往刀片中间孔的圆柱销上，将刀 片压紧。该结构简单易操作，但定位精度较低，且夹紧力与切削力相反。 第二次课 §6-2 麻 花 钻
麻花钻作为一种重要的孔加工刀具,它既可在实心材料上钻孔,也可在原有孔的基础上 扩孔。它可用来加工钢材、铸铁,也可以加工铝、铜及其合金,甚至还可加工有机材料和木 材等非金属材料。因此,从18世纪至今,麻花钻一直得以广泛应用。 、钻削运动 钻削是一种常用的切削加工方法,在孔加工中占有相当大的比重,它是一种使用钻头在 实体材料上加工出孔(一般加工精度为IT1l~IT12,表面粗糙度值为R100~50um),或作 为攻丝、扩孔、铰孔和镗孔前的预加工。 钻削运动由主运动vc。(钻头或工件的旋转运动)和进给运动vf(钻头的轴向运动)所 组成,其合成运动为ve,如下图所示 主运动方向 合成切削运动方向 进给运动方向 切削刃选 二、麻花钻的组成 如下图为麻花钻外形图。由图可知,麻花钻由柄部、颈部和工作部分三部分组成。 1.柄部 钻头的装夹部分,用来传递力和力偶矩。当钻头直径小于13mm时通常采用直柄(即圆柱 柄),大于12m时则采用圆锥柄。工作时扁尾部分位于机床主轴孔的扁槽内,防止在机床主 轴中转动,而且顶端还作为卸取的敲击部分。 2.颈部 柄部和工作部分的连接处,并作为磨削外径时砂轮退刀和打标记的地方,也是柄部与工 作部分不同材料的焊接部位 3.工作部分 由导向部分和切削部分组成
麻花钻作为一种重要的孔加工刀具，它既可在实心材料上钻孔，也可在原有孔的基础上 扩孔。它可用来加工钢材、铸铁，也可以加工铝、铜及其合金，甚至还可加工有机材料和木 材等非金属材料。因此，从 18 世纪至今，麻花钻一直得以广泛应用。 一、钻削运动 钻削是一种常用的切削加工方法，在孔加工中占有相当大的比重，它是一种使用钻头在 实体材料上加工出孔(一般加工精度为 ITll～ITl2，表面粗糙度值为 Ra100～50μm)，或作 为攻丝、扩孔、铰孔和镗孔前的预加工。 钻削运动由主运动νc。(钻头或工件的旋转运动)和进给运动νf (钻头的轴向运动)所 组成，其合成运动为νe，如下图所示。 二、麻花钻的组成 如下图为麻花钻外形图。由图可知，麻花钻由柄部、颈部和工作部分三部分组成。 1．柄部 钻头的装夹部分，用来传递力和力偶矩。当钻头直径小于 13mm 时通常采用直柄(即圆柱 柄)，大于 12mm 时则采用圆锥柄。工作时扁尾部分位于机床主轴孔的扁槽内，防止在机床主 轴中转动，而且顶端还作为卸取的敲击部分。 2．颈部 柄部和工作部分的连接处，并作为磨削外径时砂轮退刀和打标记的地方，也是柄部与工 作部分不同材料的焊接部位。 3．工作部分 由导向部分和切削部分组成
刃削部分 导向部分颈部 扁尾 工作部分钻芯 工作部分 切削部分 导向部分 麻花钻的组成 1一前面;2,8一副切削刃(棱边);3,7一主切削刃;4,6一后面;5-横刃;9-副后面 (1)导向部分钻头的导向部分由两条螺旋槽所形成的两螺旋形刃瓣组成,两刃瓣由钻 芯连接。为减小两螺旋形刃瓣与已加工表面的摩擦,在两刃瓣上制出了两条螺旋棱边(称为 刃带),用以引导钻头并形成副切削刃:螺旋槽用以排屑和导入切削液,从而形成前面:导 向部分的直径向柄部方向逐渐减小,形成倒锥,其倒锥量为(0.05~0.12)/100mm,类似 于副偏角,以减小刃带与工件孔壁间的摩擦:钻芯直径(即与两槽底相切圆的直径)影响钻头 的刚性和螺旋槽截面积。对标准麻花钻而言,为提高钻头的刚性,钻芯直径制成向钻柄方向 增大的正锥,其正锥量一般为(1.4~2)/100mm。此外,导向部分也是切削部分的备磨部分 (2)切削部分钻头的切削部分由两个螺旋形前面、两个由刃磨得到的后面、两条刃带 (副后面)、两条主切削刃、两条副切削刃(前面与刃带的交线)和一条横刃组成 三、麻花钻的几何角度 尽管麻花钻的结构较车刀复杂,但从切削刃来看,麻花钻只是有两条对称的主切削刃 两条对称的副切削刃和一条横刃。因此,讨论麻花钻的几何角度,同样可按确定车刀几何角 度的方法,即以切削刃为单元确定选定点,根据该点处假定的主运动方向和进给运动方向建 立坐标平面,给定测量平面,从而确定其相应的几何角度。麻花钻的主要几何角度如下图所
(1)导向部分 钻头的导向部分由两条螺旋槽所形成的两螺旋形刃瓣组成，两刃瓣由钻 芯连接。为减小两螺旋形刃瓣与已加工表面的摩擦，在两刃瓣上制出了两条螺旋棱边(称为 刃带)，用以引导钻头并形成副切削刃；螺旋槽用以排屑和导入切削液，从而形成前面；导 向部分的直径向柄部方向逐渐减小，形成倒锥，其倒锥量为(O．05～O．12)／lOOmm，类似 于副偏角，以减小刃带与工件孔壁间的摩擦；钻芯直径(即与两槽底相切圆的直径)影响钻头 的刚性和螺旋槽截面积。对标准麻花钻而言，为提高钻头的刚性，钻芯直径制成向钻柄方向 增大的正锥，其正锥量一般为(1.4～2)／100mm。此外，导向部分也是切削部分的备磨部分。 (2)切削部分 钻头的切削部分由两个螺旋形前面、两个由刃磨得到的后面、两条刃带 (副后面)、两条主切削刃、两条副切削刃(前面与刃带的交线)和一条横刃组成。 三、麻花钻的几何角度 尽管麻花钻的结构较车刀复杂，但从切削刃来看，麻花钻只是有两条对称的主切削刃、 两条对称的副切削刃和一条横刃。因此，讨论麻花钻的几何角度，同样可按确定车刀几何角 度的方法，即以切削刃为单元确定选定点，根据该点处假定的主运动方向和进给运动方向建 立坐标平面，给定测量平面，从而确定其相应的几何角度。麻花钻的主要几何角度如下图所 示