刀具课件
第11章 齿轮刀具
齿轮是各种机械产品中应用最为广泛的传动零件。齿轮加工又是机械制造的重要组成部分。目前，全世界每年对齿轮的需求量约为100～200亿件，其中80％是直径为30～300 mm 、模数为2～5 mm 的齿轮。尽管齿轮加工方法种类繁多，但绝大部分齿轮是用各种齿轮刀具在与其相适应的机床上切削出来的，其中又以滚齿应用最为广泛，其次为插齿。
11.1 齿轮刀具的分类
11.1.1 按成形法加工的刀具
成形法加工齿轮刀具的特点是刀具的齿形或齿形的投影与被切齿轮端面的齿槽形式相同。这类刀具主要有盘形齿轮铣刀、指形齿轮铣刀、齿轮拉刀和插齿刀等。前两种刀具结构简单，可在普通铣床上加工，而无需使用结构和调整较为复杂的专门齿轮机床，但它们加工出的齿轮精度一般较低，常用于修配和单件生产。后两种刀具加工精度和生产率都比较高，但刀具制造复杂，仅适用于大量生产。
1.盘形齿轮铣刀
盘形齿轮铣刀是一种廓形与齿齿槽形式状相似的成形铣刀，如图11-1所示。
图11-1 盘形齿轮铣刀
由机械原理可知，两个齿轮即使模数和压力角分别相等，如果齿数不同，则它们的基圆就不同，不同的基圆所形成的渐开线齿形也就不同。如图11-2所示，1、2两条渐开线分别为基圆1O 、2O 所形成的渐开线，其形状不同。因此，用成形法切制齿轮要得到较高精度，就必须在切制不同模数、不同压力角以及不同齿数的齿轮时，设计与其齿形相同的专门铣刀。这样做不仅是不经济的，而且在技术和管理上也非常麻烦。为了减少铣刀的规格和数量，标准盘形齿轮铣刀都需成套制造和供应，即对同一模数的盘形齿轮铣刀，按被切盘形齿轮齿数间隔分为8个刀号或15个刀号，每个刀号表示一种切制一定齿数范围（间隔）盘形齿轮铣刀。
图11-2 齿轮齿数与齿形的关系
当模数m ≤8 mm 时，同一模数的盘形齿轮铣刀由8个刀号（8把铣刀）组成一套；当模数m ≥9 mm 时，同一模数的盘形齿轮铣刀由15个刀号（15把铣刀）组成一套。盘形齿
轮铣刀刀号和加工齿数的范围见表11-1。
表11-1 盘形齿轮铣刀刀号和加工齿数的范围
的，其优点是使被切齿轮在啮合时不至于相互干涉。被切齿轮除分度圆齿厚外，其他各直径圆周上的齿厚部有所减薄，其中以齿顶部分的齿形误差为最大。标准盘形齿轮铣刀加工齿轮的精度较低，一般不超过9级。
在生产中常用加工直齿圆柱齿轮的盘形齿轮铣刀来加工斜齿圆柱齿轮。此时，铣刀的刃形在理论上既不同于被切齿轮的端平面截形，又不同于其法平面截形。用盘形齿轮铣刀加工斜齿轮时误差比加工直齿轮大，螺旋角越大，误差也越大。由于加工时铣刀的模数和齿形角要分别同被切齿轮的法向模数和法向压力角相等，故铣刀刀号应根据斜齿圆柱齿轮法平面的当量齿数z v 来选择，其计算公式为
β3v c o s z z =
（11-1） 式中，z 为斜齿圆柱齿轮的齿数；β为斜齿圆柱齿轮的分度圆柱上的螺旋角（°）。
2.指形齿轮铣刀
如图11-3所示为指形齿轮铣刀。指形齿轮铣刀一般用于加工大模数（m ＝8～40 mm ）的直齿轮或斜齿圆柱齿轮。人字齿轮主要也是用指形齿轮铣刀来加工的，且对于两列以上的人字齿轮，指形齿轮铣刀目前是唯一的切削工具。但需指出，用指形齿轮铣刀加工斜齿圆柱齿轮和人字齿轮时的加工方法不属于成形法。
图11-3 指形齿轮铣刀
11.1.2 按展成法加工的刀具
这类刀具工作的基本原理是，除了主运动外，刀具与被加工齿轮模拟一对齿轮（或齿条与齿轮）的啮合，它们绕各自的中心线作相对的纯滚动。工件轮齿的齿形就是在纯滚动过程中刀具在不同位置时的刃形在工件轴线的垂直平面内投影的一族曲线的包络线，如图11-4
所示。反之也可以把刀具的刃形（或它在某一平面内的投影）看做是由工件齿形在纯滚动过程中一系列不同位置包络而成的。上述的纯滚动称为展成运动。这种加工齿形的方法称为展成法，又称范成法。插齿、滚齿和剃齿等都属于这种齿形加工方法。
图11-4 用展成法加工的刀具的齿廓表面
展成法切齿可以用一把刀具切出同一模数而齿数不同的齿轮，这是一个很大的优点。其次，根据展成法切齿，可以模拟齿条与齿轮啮合的基本原理，使用直线齿廓的齿条式工具来制造渐开线齿轮刀具，这就为提高齿轮刀具的制造精度提供了有利条件。由于加工时能进行连续分度，因而生产率和加工精度较高。展成法切齿要在专门的齿轮机床上进行，而且机床调整和刀具刃磨都较成形法复杂，故一般用于成批及大量生产中。
常用的展成法齿轮刀具有插齿刀、齿轮滚刀和剃齿刀。
1.插齿刀
插齿刀外形呈齿轮状，是一种切制渐开线圆柱齿轮齿形的粗加工和半精加工刀具。加工的模数范围为0.2～12 mm，其中模数m=0.2～1 mm为小模数段；模数m=1～8 mm为中模数段；模数m＞8 mm为大模数段。
2.齿轮滚刀
齿轮滚刀外形呈蜗杆状。一般地说，它也是一种粗加工和半精加工的切齿刀具，生产率很高。
3.剃齿刀
剃齿刀是一种用于未淬硬齿轮的精加工刀具，一般用来改善直齿轮和斜齿渐开线圆柱齿轮的齿形、齿向和齿距（不包括齿距累积误差）的质量和齿面的粗糙度。如图11-5所示为一种盘齿剃齿刀。剃齿刀分为A、B两个精度等级，分别用来加工6、7级精度的齿轮，加
工的表面粗糙度可达Ra0.4～0.8 μm。剃齿刀剃削的模数m＝1～8 mm。剃齿刀的公称分
度圆直径有85 mm、180 mm和240 mm三种，可根据剃削齿轮的模数和所使用的机床来选择。剃齿刀有很高的生产率，加工一个齿轮仅需1～3 min。
（a）剃齿刀（b）剃齿刀刀齿
图11-5 盘齿剃齿刀
11.2 插齿刀
11.2.1 插齿刀的工作原理
如图11-6所示为插齿刀的工作情况。插齿刀本质上是一个具有切削角度和切削刃，且其硬度比被切工件高得多的渐开线圆柱变位齿轮。插齿刀的工作原理就是在切削过程中，插齿刀同被切工件作为一对渐开线圆柱齿轮作无间隙啮合的相对运动。在展成过程中工件的齿形逐渐被插齿刀切出，工件的齿形就是插齿刀切削刃在工件端平面内连续投影位置的包络线。
要在工件上切出所要求的渐开线齿形，插齿刀和工件之间必须要完成下列相对运动：（1）插齿刀沿工件齿宽方向的上下往复运动。通常刀具向下为切削运动，即主运动；向上为退刀运动。
（2）刀具与工件以恒定的传动比做相对滚动，即圆周进给运动，又称为分齿运动或展成运动。
（3）为了在径向切出轮齿的全齿高，刀具还要有一个逐渐向工件切入的径向进给运动，直至全深，该运动才停止，而圆周进给运动一直到齿轮完全切好后才停止。
（4）为了避免插齿刀在退刀时擦伤已加工的齿面，在插齿刀每次向上退刀时，都要使工件有一个后退的让刀运动，以便在切削刃和工件被加工表面间形成一个间隙。
由于插齿刀的工作过程类似于刨削过程，是断续切削，不同于齿轮传动那样连续啮合，故切出的渐开线齿形不是一条光滑曲线，如图11-7所示。该被切齿轮的齿形，除渐开线EB 部分外，BD部分称为过渡曲线，这条过渡曲线是一条延长外摆线，它是由刀具齿尖角的运动轨迹所形成的。齿廓的DK部分为刀具顶刃切削出的工件根圆部分。
用斜齿插齿刀切制斜齿圆柱齿轮时，刀具除作相对展成运动外，在它作上下往复运动的同时，还要有一个附加转动。
图11-6 插齿刀的工作情况图11-7 工件齿形曲线的组成
11.2.2 插齿刀的分类
标准直齿插齿刀主要有盘形插齿刀、碗形插齿刀和锥柄插齿刀三种形式，如图11-8所示。
（a）盘形插齿刀（b）碗形插齿刀（c）锥柄插齿刀
图11-8 插齿刀的分类
1.盘形插齿刀
盘形插齿刀主要用于加工外齿轮和大直径的内齿轮。这种插齿刀以内孔及内支承面定位，用螺母紧固在机床主轴上。它的公称分度圆直径有四种，即75 mm（m＝1～4 mm）、100 mm（m＝1～6 mm）、160 mm（m＝6～10 mm）和200 mm （m＝8～12 mm）。
2.碗形插齿刀
碗形插齿刀主要用于加工多联齿轮和某些内齿轮。这种插齿刀以内孔定位，紧固螺母可容纳在刀体内。它的公称分度圆直径也有四种，即50 mm（m＝1～3.5 mm）、75 mm（m＝1～4 mm）、100 mm（m＝I～6 mm）和125 mm（m＝4～8 mm）。
3.锥柄插齿刀
锥柄插齿刀主要用于加工内齿轮。这种插齿刀用带有内锥的专用接头与机床主轴联接。它的公称分度圆直径有两种，即25 mm（m＝1～2.75 mm）和38 mm（m＝1～3.75 mm）。
插齿刀一般制成AA、A、B三种精度等级。在合适的工艺条件下，AA级用于加丁6级精度的齿轮，A级用于加工7级精度的齿轮，B级用于加工8级精度的齿轮。除标准插齿刀外，还可根据生产需要制造专用插齿刀，如增大前角的粗插齿刀和剃前插齿刀等。
11.2.3 插齿刀的结构
作为一个刀具（插齿刀也不例外）应具有一定的前角和后角（特别是应有后角），以及有一定的使用寿命，即重磨后仍可应用。为了使齿顶和齿侧都有后角，且重磨后仍可使用，应将插齿刀制成一个“变位齿轮”，而且在垂直于插齿刀的轴线的截面内的变位系数各不相同，如图11-9（a）所示。图中为O—O剖面的变位系数为零（相当于标准齿轮），它称为原
b为各剖面与原始剖面的距离，在原始剖面前端（如A—A）的剖面相当于有正变始剖面；
位系数的齿轮；原始剖面后端的各个剖面，其变位系数为负值。由变位齿轮原理可知，正变位时齿顶圆直径较标准值大，所以插齿刀形成了齿顶后角；从插齿刀的运动方向上看，插齿刀的齿厚不同（逐渐小了），从而形成齿侧刃后角。同理，插齿刀沿前面重磨后齿形仍不变，因为它们都是同—个基圆形成的渐开线。
如图11-9（b）为插齿刀在其分度圆柱面上的截形展开图。因侧后刀面做成螺旋面，它在分度圆柱面的截形是螺旋线，所以在展开图中这些截形成为直线，即梯形的两条斜边。为使两侧刃有相等的后角，两个侧后面的分度圆柱螺旋角 应相等，图中0s与'0s分别为原始剖面与各剖面的梯形中位线，可以看出各个剖面上梯形的两条斜边是对称的。
（a）不同端平面中的齿形面的齿形（b）插齿刀在其分度圆柱面上的截形展开图
图11-9 插齿刀齿形分析
为了顺利地进行切削，插齿刀要磨出—个前角来（一般为5°）。常用的方法是将插齿刀的前面磨成一个锥面，锥顶在插齿刀的中心线上。
插齿刀有了前角以后，齿形在端面上不再是精确的渐开线，而是发生了畸变。也就是说，切削刃不是在一个端面上，而是由各个端截面上的点所组成。而这些点的连线不是正确的渐开线。
前角与后角越大，误差越大。这一点由如图11-10所示的切削刃投影图，经过分析便不难理解。为了减少齿形误差，标准插齿刀的前角规定为5°，后角规定为6°（齿顶处），并且在制造插齿刀时将分度圆压力角做得比标准齿形角略大（即为20°10′14.5″），使得齿形在端面中的投影近似于标准渐开线。
图11-10 插齿刀的前角及齿形误差
插齿刀的侧刃后角与顶刃后角有一定的几何关系，当顶刃后角为6°时，侧刃后角为2°
4′32″，这个数值满足了后角的起码要求。
由上述分析可知，插齿刀设计制造好以后，不能任意磨出前角，而应当在工具磨床上按前角原始值（5°）进行刃磨，前角允差为±10′。
11.3 齿轮滚刀
11.3.1 齿轮滚刀的工作原理及分类
齿轮滚刀（简称为滚刀）用在滚齿机上，按展成原理加工齿轮。如图11-11所示为用滚刀加工齿轮时的情况。图中滚刀的旋转为主运动，为了切出齿轮的全齿宽上的轮齿，滚刀要有沿齿轮轴线方向上的进给运动，此外，还要有展成运动。
图11-11 用滚刀加工齿轮时的情况
齿轮滚刀从结构上分为整体和镶齿的两种。其中整体齿轮滚刀较为常见，而大模数齿轮滚刀则多采用镶齿结构。
如图11-12所示为精加工用的整体式齿轮滚刀，和其他刀具一样，它主要由刀体部分和切削部分组成。
图11-12 整体式齿轮滚刀的结构
1.刀体部分
刀体部分用于定位、夹持和传递扭矩。切削齿轮时，滚刀以内孔定位装在滚齿机的心轴上，两端面用螺帽压紧，通过键和键槽传递扭矩。在制造滚刀时，应保证滚刀的两端面与滚刀轴线相垂直，并保证两轴与基本蜗杆同心。
2.切削部分
切削部分由为数较多的刀齿组成。刀齿的顶刃后面和两侧刃后面是经过铲齿形成后角的，两个侧后面是铲齿加工得到的螺旋面，且都缩在基本蜗杆的表面内，只有切削刃才正好在基本蜗杆的表面上。这样既能保证刀齿具有正确的刃形，又能使刀齿获得必要的侧后角。一般齿轮滚刀在热处理后，都要铲磨顶刃及两侧刃的后面，以提高刃形精度和降低刀面粗糙度。
11.3.2 齿轮滚刀的基本蜗杆
加工外啮合渐开线圆柱齿轮的齿轮滚刀的外形类似于一个圆柱蜗杆，而蜗杆本质上是一个斜齿轮，故蜗杆端面的截形应是一条渐开线，这种蜗杆称为渐开线蜗杆。一个渐开线蜗杆要成为一把齿轮滚刀，除了对材料及硬度等方面有所要求外，主要是在这个蜗杆上形成具有一定切削角度的刀齿。为此，在蜗杆圆周方向上沿其轴线铣出若干条容屑槽，即把蜗杆螺纹切割成许多小的刀齿，并形成了刀齿的前面、顶刃及两条侧刃。再沿着蜗杆的螺纹方向在圆周上和两个侧面铲齿，铲出了顶后面及两个侧后面并形成了顶刃后角和左右侧刃后角。经过上述加工以后，蜗杆就变成一把齿轮滚刀了。滚刀的顶后面和侧后面都缩到蜗杆顶圆柱面和螺旋面内，而滚刀所有切削刃还在蜗杆的螺纹表面上。滚刀切削刃所在的蜗杆称为滚刀的基本蜗杆。
如图11-13所示为齿轮滚刀基本蜗杆的形状示意图。
（a）齿轮滚刀的基本蜗杆（b）分度圆柱截面展开图
图11-13 齿轮滚刀的基本蜗杆
1—蜗杆表面；2—滚刀前面；3—齿顶刃的后面；4—侧刃的后面；
5—侧切削刃；6—齿顶刃
根据滚刀的工作原理及螺旋齿轮啮合性质，滚刀基本蜗杆应当是一个端面截形为渐开线的斜齿轮，这样类型的滚刀称为渐开线滚刀。渐开线滚刀具有没有齿形设计误差，加工精度较高的优点，但由于制造比较困难，目前应用很少。
将滚刀基本蜗杆轴向截面做成直线齿形（此时端截面齿形不是渐开线而是阿基米德螺旋线）的滚刀称为阿基米德滚刀。设计阿基米德滚刀时，经过对基本蜗杆齿形角的修正，可以得到很近似于渐开线蜗杆的滚刀，其齿形误差在允许的范围之内。由于阿基米德滚刀轴向截面的齿形是直线，故容易制造和测量，刃磨后齿形精度也比较容易控制。目前我国模数在10以下的精加工滚刀均规定为阿基米德滚刀。
将滚刀基本蜗杆法向截面做成直线齿形（此时端截面齿形不是渐开线而是延长渐开线）的滚刀称为法向直廓滚刀。这种滚刀设计时，经过对基本蜗杆齿形角的修正，也可以得到近似于渐开线蜗杆的滚刀。但由于加工精度比阿基米德滚刀低，一般用于粗加工滚刀和大模数的滚刀。
要求齿轮滚刀加工出一个渐开线齿形的圆柱齿轮，则滚刀的基本蜗杆理论上必须是一个渐开线蜗杆。但是，由于渐开线蜗杆制造和检验比较困难，所以—般都以法向直廓蜗杆和阿基米德蜗杆代替，其中又以阿基米德蜗杆应用最为广泛。这三种蜗杆所使用的螺旋面有一个共同特点，它们都是由某一条直母线在瞬间运动而形成的。这条直母线在绕某一轴线匀速旋转的同时沿轴线作匀速移动，形成一种等升距圆柱螺旋面。
1.渐开线蜗杆
1）渐开螺旋面的形成
角并渐开线蜗杆的齿侧表面为渐开螺旋面。如图11-14所示，设一个与蜗杆端面成
b r的基圆柱相切的直母线AB绕该基圆柱匀速旋转，并同时匀速向上移动，则与一个半径为
b
直母线AB的运动轨迹即为一渐开螺旋面。直母线AB的B点在端平面上形成一条渐开线，垂直于蜗杆轴线的任何剖面内的截形也均为渐开线。
图11-14 渐开线蜗杆螺旋面的形成
2）渐开线蜗杆的加工特点
要加工出渐开线蜗杆的螺旋面，则分别切削蜗杆螺纹左、右侧面的两把车刀I和2，必须按如图11-15所示位置安装，即要把两把车刀1、2的直线切削刃置于基圆柱的切平面内，
r的距离，这样在制造上有很多困难。在切削左、右侧面的车刀要分别高于和低于中心一个
b
磨削齿侧面时，要用空间啮合的接触线法来计算成形砂轮的截形曲线，计算和修整砂轮都相当麻烦。
图11-15 渐开线蜗杆螺旋面的车削
此外，直线齿形的测量必须在基圆柱的切平面内进行，这也是相当因难的。这些就是渐开线蜗杆在生产上很少应用的主要原因。
2.阿基米德蜗杆
1）阿基米德螺旋面的形成
设有一通过蜗杆轴线的直母线AB，在绕轴线匀速旋转时同时沿轴线匀速移动，其运动轨迹为一阿基米德螺旋面，如图11-16所示。以这种螺旋面为齿侧面的蜗杆称为阿基米德蜗
杆。直母线AB在端平面上描划出一条阿基米德螺旋线。这种蜗杆在轴向剖面内的齿形为直线。
图11-16 阿基米德蜗杆螺旋面的形成
2）阿基米德蜗杆的加工特点
由于这种蜗杆轴剖面内的齿形为直线，故在加工时将车刀的直线切削刃置于蜗杆轴剖面内即可，这对车削时的对刀、安装和齿形检验都是很方便的，如图11-17所示。此外，由于在螺纹升角不大时两齿侧面可同时加工，故生产率比较高，而且车刀两条切削刃的切削条件相差也不大，从而两齿侧面的表面加工质量也基本相同。
图11-17 阿基米德蜗杆螺旋面的车削
由于阿基米德蜗杆比渐开线蜗杆在制造和检验等方面都简单，故目前一般都用阿基米德蜗杆作为齿轮滚刀的基本蜗杆。
3.法向直廓蜗杆
法向直廓蜗杆螺旋面的形成和渐开线蜗杆的形成基本相向，只是直母线AB不是同基圆
r的导圆柱相切，如图11-18所示。直母线AB在端平面上形成一条柱相切，而是同半径为
H
延长渐开线。此种蜗杆在过齿槽或齿纹中点所作的并与分度圆柱上螺旋线方向垂直的法平面中的齿形为直线，故称为法向直廓蜗杆。这种蜗杆的加工较渐开线蜗杆有所简化。
图11-18 法向直廓蜗杆螺旋面的形成
11.3.3 阿基米德滚刀的切削要素
1.阿基米德滚刀的容屑槽和前角
γ。容在滚刀基本蜗杆上铣出容屑槽，则同时就产生了滚刀的前面和刀齿的顶刃前角
d
屑槽有直槽和螺旋槽两种，如图11-19所示。图中的两种容屑槽，其前面的直母线OM在任
γ＝0°。零度前角滚刀切削刃的刃磨较为方便。一端平面内均通过滚刀的轴线，故顶刃前角
d
γ＝5°～但是为了改善切削条件和提高生产率，在粗加工时常用正前角滚刀（顶刃前角
d 10°），此时，滚刀前面的直母线OM就不通过滚刀的轴线。
（b）螺旋槽（a）直槽
图11-19 滚刀的容屑槽
采用不同的容屑槽，将对滚刀的切削产生不同的影响。目前，标准滚刀大多数为直槽滚刀，因为它不仅刃磨和检验比较方便，而且由于前面（即轴剖面）为平面，故可以采用阿基米德基本蜗杆的近似造形，齿形误差较小，并且这种误差使齿轮齿形的顶部和根部产生一定的修缘，从而有利于齿轮的传动。直槽滚刀的缺点是刀齿的左、右两条侧刃的前角不等。
2.滚刀的后角及铲背量
对齿轮滚刀的顶圆柱面和齿侧面进行铲削，不但要在顶刃和侧刃上铲出所需的后角，而且要保证滚刀在用钝重磨后，仍然在齿轮上切出和重磨前相同的渐开线齿形。前角为0°的滚刀，开槽后刀具的前面应通过滚刀的中心。滚刀磨损后，刃磨滚刀时必须按照设计数值磨出规定的前角，如设计时前角为0°，则不能随便磨出正前角。
为了得到滚刀的侧铲面形成后角，并且保证滚刀在用钝后，仍然在齿轮上切出和重磨前相同的渐开线齿形，必须对滚刀进行铲背。铲背量度K与后角有关，如图11-20所示。由图
可知，铲背量度可近似地按下式计算
0p k πtg d K Z α=
（11-2） 式中，0d 为齿轮滚刀的分度圆直径（mm ）；k Z 为滚刀槽数；p α为滚刀顶刃后角（°）。
（a ）第一种形式 （b ）第二种形式
图11-19 滚刀的铲背形式
滚刀的顶刃后角一般可取为10°～12°。如果滚刀要用砂轮进行铲磨时，为了砂轮退刀方便及减少铲磨工作量，还要计算粗加工时的铲背量1K ，即应进行双重铲背。一般取1K = （1.2～1.5）K ，见图11-20（a ）。这时第一次铲背（粗铲）的铲背量为1K ；第二次铲背（铲磨）的铲背量为K ，即砂轮只将靠近前面的—部分刀齿磨光。图11-20（b ）为滚刀第二种形式的双重铲背图，滚刀齿背后部比前部低K ?，K ?=0.6～0.9 mm 。
由于铲背后，在同一圆周上滚刀刀齿的齿厚逐渐减小，因而形成了齿侧后角。滚刀的侧刃后角c α可按下式计算
n
p c s i n tg tg ααα=
（11-3）
式中，n α为滚刀基本蜗杆的法向齿形角（°）。
设计齿轮滚刀时应验算侧刃后角，一般应使侧刃后角不小于3°。 11.3.4 阿基米德滚刀的几何参数
1.阿基米德滚刀的外径
阿基米德滚刀的外径大较好，因为外径大，分度圆直径也大，在相同情况下螺旋升角就小，这时阿基米德滚刀就更近似于渐开线滚刀，所以加工精度高。增大滚刀的外径可使内孔直径也增大，可提高滚刀的夹持刚度，从而可采用更大的进给量。但滚刀的外径过大会浪费刀具材料，造成制造上的困难（如锻打毛坯和热处理等）。
标准齿轮滚刀规定同一模数有两种直径系列，Ⅰ型的直径较大，用于AA 级精密滚刀；Ⅱ型的是一般直径，用于A 、B 、C 级精度的滚刀。
2.阿基米德滚刀的头数
阿基米德滚刀多采用单头的。粗加工阿基米德滚刀可以采用多头的。和单头滚刀相比，多头滚刀可以提高生产率，但用多头滚刀加工时，将产生较大误差（因其与渐开线滚刀有更大差别），并且齿轮每个齿的齿形是由较少的刀齿包络而成，因而齿面的粗糙度也较差。
3.阿基米德滚刀的齿形
阿基米德滚刀轴向齿形是直线。标准规定在轴向测量齿形，所以工作图中应给出滚刀的轴向齿形图。如图11-21所示为直槽阿基米德齿轮滚刀（前角为零度）的齿形图，即其前面的齿形。
图11-21 阿基米德齿轮滚刀的轴向齿形
图11-21中的齿形角xo α可按下式计算
n x00tg tg cos ααλ=
（11-4） 式中，0λ为阿基米德滚刀的螺旋升角（°）。
轴向齿距0x p 按下式计算
n0n 0x000πcos cos p m z p λλ==
（11-5） 式中，0z 为滚刀头数；0n p 为滚刀的法向齿距（mm ）。
阿基米德滚刀的齿厚可在法向测量，也可在轴向测量。对于精加工滚刀，法向齿厚可按下式计算
0n S =n
0n S p -
（11-6）
式中，n S 为被加工齿轮的法向分度圆齿厚（mm ）。
对于粗加工阿基米德滚刀，其齿厚还应留有0.4～1 mm 的加工余量。
轴向齿厚0x S 可按下式计算 00n 0x cos λS S =
（11-7） 阿基米德滚刀的齿顶高应等于被切齿轮的齿根高，齿根高应等于被切齿轮的齿顶高再加一个间隙 （即阿基米德滚刀齿根不能切削的齿轮顶圆），取间隙为（0.2～0.25）n m 。这样，
阿基米德滚刀的全齿高为
0f a n (0.20.25)h h h m =++～ （11-8）
即
0n
(0.20.25)h h m =+～ （11-9）
式中，f h 为被切齿轮的齿根高（mm ）；a h 为被切齿轮的齿顶高（mm ）；h 为被切齿轮的全齿高（mm ）。
阿基米德滚刀齿顶的圆角半径和齿根的圆角半径可取为相等，一般为（0.2～0.3）n m 。
4.阿基米德滚刀的分度圆直径
在计算中很多地方要用到分度圆直径。新滚刀的外圆直径较大，分度圆直径也较大。但其沿前面刃磨后，由于铲背的关系，新滚刀的外圆直径有所减小，那么其分度圆直径也随之减小。因此，在计算其他参数时，不能用新滚刀的分度圆直径，也不能用旧滚刀的分度圆直径，而是按下式确定
0a 0a 020.2d d h K
=--
（11-10） 式中，a0d 为新滚刀的外圆直径（mm ）；a0h 为新滚刀的齿顶高（mm ）。
11.3.5 滚刀的合理使用
1.滚刀的选用和安装
生产中使用的标准齿轮滚刀的制造精度等级有AA 级、A 级、B 级和C 级等几种。分别用于加工7级、8级、9级和10级精度的齿轮。除C 级外，其他等级的滚刀齿形都要经过铲磨。滚刀的精度等级标注在滚刀端面上。
选择标准齿轮滚刀的原则是：
（1）滚刀的模数和齿形角应与被加工齿轮的法向模数和法向齿形相同；
（2）滚刀的精度等级应与被加工齿轮所要求的精度等级相适应；
（3）凡用精度较低的滚刀能够满足要求的应尽量不用高精度的滚刀；
（4）滚刀刀齿的螺旋方向应尽可能与被加工齿轮的螺旋方向相同，对于直齿圆柱齿轮通常选用右旋滚刀。
装夹滚刀的心轴直径按滚刀孔径选取，心轴长度以短为好，以增加心轴刚性，减小振摆；滚刀安装到心轴后，应尽量靠近滚齿机主轴并用千分表检查两端轴台的径向跳动量，如图11-22所示，且不应超过允许值。两端的跳动方向要求一致，以免滚刀轴线在安装中发生偏斜。
图11-22 检查滚刀两端轴台的径向跳动量
2.滚刀的刃磨
用磨损了的滚刀继续滚齿，将降低被切齿轮的齿形精度，恶化表面质量，加剧机床的振动。滚刀磨损量在粗切时超过0.8～1 mm或精切时超过0.2～0.5 mm，就应重磨前面。重磨精度对滚刀的齿形精度有很大影响。
直槽滚刀的前面是平面，可用直母线的锥形砂轮来重磨。砂轮和滚刀以样板来保证它们之间一定的相对位置，如图11-23的A—A剖面所示。刃磨时，工作台往复移动，磨完一个齿再磨另一个齿。磨螺旋槽滚刀时，需要附加靠模及撑片使滚刀在往复移动的同时还外加转动，以磨出螺旋的前面。从理论上讲，用锥形砂轮重磨螺旋槽滚刀的前面，将使前面产生中凸现象，但检测表明，当容屑槽的螺旋角小于10o时，这一误差很小，可以忽略。当螺旋角大于10o时，需要将砂轮的母线修正成一定的曲线，以保证前面有正确的形状。
图11-23 滚刀的刃磨
本章小结
本章介绍了齿轮刀具的分类。齿轮刀具按其工作的其本原理分为成形法刀具和展成法刀具两大类。本章重点介绍了生产中常用的插齿刀和齿轮滚刀的工作原理和分类，并对插齿刀和齿轮滚刀的切削要素和几何参数做了详细的介绍。
习题11
11-1 齿轮刀具如何分类?
11-2 成形法加工齿轮的刀具有哪些？展成法加工齿轮的刀具有哪些？
11-3 插齿刀的工作原理是什么?
11-4 简述插齿刀的分类。
11-5 齿轮滚刀加工齿轮刀具需要进行哪些运动？
11-6 齿轮滚刀的基本蜗杆有哪几种？
11-7 阿基米德滚刀的几何参数都有哪些，如何计算？
11-8 如何选择合适的滚刀？怎样才能保证滚刀的安装精度？
常用刀具材料分类、特点及应用
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。
刀具的材料及其应具备的性能
刀具的材料及其应具备的性能 刀具材料是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。 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，这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。 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。 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。 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，但其使用寿命很长，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 高速钢是一种加人了较多的钨、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。 高性能高速钢，如W12Cr4V4Mo是在普通高速钢中再增加一些含碳量、含钒量及添加钴、铝等元素冶炼而成的。它的耐用度为普通高速钢的1.5-3倍。 粉末冶金高速钢是70年代投入市场的一种高速钢，其强度与韧性分别提高30%-40%和80%-90%．耐用度可提高2-3倍。目前我国尚处于试验研究阶段，生产和使用尚少。
刀具角度的变化与工件材料的关系
一刀具角度的变化与工件材料的关系 1、加工灰铸铁材料时刀具角度的选择 加工灰铸铁材料时，有利于切削加工的条件是：硬度低（一般为HB=170～241范围内）、抗拉强度低、塑性小，因此切屑变形和切削抗力小。 不利于切削加工的条件是：铸件表面有带型砂的硬皮和氧化层，局部的白口铁，铸造过程中砂眼气孔缩松等缺陷，这些对刀具的耐用度是很有害的。根据铸件表面的缺陷，必须增加刀具切削部分的强度，前角应选得小些（前角选择范围10°～0°之间）。 又因为灰铸铁切削时呈碎状切屑，切削抗力全集中在切削刃上，刀尖区域内散热性差，为了增加散热面积，应选择较小的主偏角（选择范围75°～45°之间）。在不影响刀具强度条件下，应适当加大后角（选择范围6°～12°之间），以减少后面的磨损。2、加工不锈钢（1Cr18Ni9Ti）材料时刀具角度的选择 由于不锈钢材料又粘又硬，切削时不利因素较多，困难较大。根据不锈钢又粘又硬的特点：首先选择合理的刀具材料：YG8、YW1、YW2。由于不锈钢材料的塑性大，因此切屑变形大，切削力也大，为了便于加工，应选择较大的前角（选择范围15°～30°之间）。为了增加刀具强度，加前角负倒棱。为了减少切削刀具后面与工件间的摩擦，又不影响刀具强度，后角应选在8°～10°范围内。 不锈钢冷硬性强，塑性变形大，故应选择较大的主偏角（选择范围90°～75°之间），可根据加工余量选择，加工余量大时，主偏角小些，加工余量小时，主偏角大些。
不锈钢材料粘结磨损比较严重，应增加刀头部分的表面光洁度。选用合适的润滑冷却液，防止刀瘤的产生，减少刀具磨损，延长使用寿命。 先进刀具举例——不锈钢（1Cr18Ni9Ti）外圆粗车刀 〔刀具特点〕 （1）由卷屑槽形成的前角r=20°～25°，因前角较大，功率消耗较少。 （2）刀刃带有2°～3°、宽为0.2～0.3的棱边，增强了刀刃，适于大余量加工。 （3）刀刃低于刀面0.15～0.25。使切屑向前卷曲时碰在主后面上，自动断屑。 （4）由于卷屑槽较大，故不太耐冲击，所以仅适于加工余量较均匀的不锈钢。 （5）加工表面光洁度可达▽4。 〔使用条件〕 （1）适用于C620或C630车床。 （2）切削用量：切削速度v =50～100米/分， 切削深度t =2～10毫米， 走刀量s =0.2～0.3毫米。 （3）加工直径Φ50～Φ120毫米。 〔注意事项〕 （1）卷屑槽宽度3～5毫米，随切削深度的大小选定，随t增大而增大。 （2）λ=0°～8°加工零件余量不匀时，λ宜采用大值，余量均匀时选用小值。 （3）只有刀刃比刀前面低时，方能断屑。 （4）由于不锈钢切削力较大，故刀具不能离刀架太长，否则会发颤。 （5）为增加刀具寿命，减少粘刀现象，最好刃磨后进行研磨。 3、加工铸造黄铜材料时刀具角度的选择 黄铜材料加工特点是：强度硬度低，塑性小，切削抗力很小，看来这是有利于加工的条件，但是如果思想上疏忽，也会引出坏的结果。由于黄铜材料强度低、硬度低、塑性小，材料表面硬而光滑加上内部组织粗松，在切削过程中，当选用较大的前角，切削刃锋利时，容易产生“扎刀”现象。因此，刀具前角应选得小些（选择范围10°～3°之间）。 黄铜材料的导热性较好，热量大部分由切屑和工件传递出去，所以刀具主偏角可选择大些（选择范围60°～90°之间）。 4、加工铝合金材料时刀具角度的选择 加工铝合金材料时，有利的条件比较多：①它的强度硬度低，因此切削力很少，又
数控刀具材料及选用
数控刀具材料及选用，再也不用盲目选刀 加工设备与高性能的数控刀具相配合，才能充分发挥其应有的效能，取得良好的经济效益。随着刀具材料迅速发展，各种新型刀具材料，其物理、力学性能和切削加工性能都有了很大的提高，应用范围也不断扩大。 一. 刀具材料应具备基本性能 刀具材料的选择对刀具寿命、加工效率、加工质量和加工成本等的影响很大。刀具切削时要承受高压、高温、摩擦、冲击和振动等作用。因此，刀具材料应具备如下一些基本性能： (1) 硬度和耐磨性。刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，一般要求在60HRC以上。刀具材料的硬度越高，耐磨性就越好。 (2) 强度和韧性。刀具材料应具备较高的强度和韧性，以便承受切削力、冲击和振动,防止刀具脆性断裂和崩刃。 (3) 耐热性。刀具材料的耐热性要好，能承受高的切削温度，具备良好的抗氧化能力。 (4) 工艺性能和经济性。刀具材料应具备好的锻造性能、热处理性能、焊接性能；磨削加工性能等，而且要追求高的性能价格比。 二.刀具材料的种类、性能、特点、应用 1．金刚石刀具材料的种类、性能和特点及刀具应用 金刚石是碳的同素异构体，它是自然界已经发现的最硬的一种材料。金刚石刀具具有高硬度、高耐磨性和高导热性能，在有色金属和非金属材料加工中得到广泛的应用。尤其在铝和硅铝合金高速切削加工中，金刚石刀具是难以替代的主要切削刀具品种。可实现高效率、高稳定性、长寿命加工的金刚石刀具是现代数控加工中不可缺少的重要工具。 ⑴金刚石刀具的种类 ①天然金刚石刀具：天然金刚石作为切削刀具已有上百年的历史了，天然单晶金刚石刀具经过精细研磨，刃口能磨得极其锋利，刃口半径可达0.002靘，能实现超薄切削，可以加工出极高的工件精度和极低的表面粗糙度，是公认的、理想的和不能代替的超精密加工刀具。 ②PCD金刚石刀具：天然金刚石价格昂贵，金刚石广泛应用于切削加工的还是聚晶金刚石
四大材料刀具的性能与选择
四大材料刀具的性能与选择 刀具材料的发展对切削技术的进步起着决定性的作用。本文介绍了切削中所使用的金刚石、聚晶立方氮化硼、陶瓷、硬质合金、高速钢等刀具材料的性能及适用范围。刀具损坏机理是刀具材料合理选用的理论基础，刀具材料与工件材料的性能匹配合理是切削刀具材料选择的关键依据，要根据刀具材料与工件材料的力学、物理和化学性能选择刀具材料，才能获得良好的切削效果。就活塞在切削加工时的刀具材料选用作了阐述。 高速钢：活塞加工中铣浇冒口、铣横槽及铣膨胀槽用铣刀，钻油孔用钻头等都为高速钢材料。 硬质合金：YG、YD系列硬质合金刀具被广泛应用于铝活塞加工的各个工序中，特别是活塞粗加工和半精加工工序。 立方氮化硼：立方氮化硼刀具被用于镶铸铁环活塞的车削铸铁环槽工序中。同时也应用于活塞立体靠模的加工中。 金刚石：金刚石刀具可利用金刚石材料的高硬度、高耐磨性、高导热性及低摩擦系数实现有色金属及耐磨非金属材料的高精度、高效率、高稳定性和高表面光洁度加工。在切削铝合金时，PCD刀具的寿命是硬质合金刀具的几十倍甚至几百倍https://www.360docs.net/doc/5a4755243.html,，是目前铝活塞精密加工的理想刀具，已经应用于精车活塞环槽、精镗活塞销孔、精车活塞外圆、精车活塞顶面及精车活塞燃烧室等精加工工序中。 刀具材料性能的优劣是影响加工表面质量、切削加工效率、刀具寿命的基本因素。切削加工时，直接担负切削工作的是刀具的切削部分。刀具切削性能的好坏大多取决于构成刀具切削部分的材料、切削部分的几何参数及刀具结构的选择和设计是否合理。切削加工生产率和刀具耐用度的高低、刀具消耗和加工成本的多少、加工精度和表面质量的优劣等等，在很大程度上都取决于刀具材料的合理选择。正确选择刀具材料是设计和选用刀具的重要内容之一。 每一品种刀具材料都有其特定的加工范围，只能适用于一定的工件材料和切削速度范围。不同的刀具材料和同种刀具加工不同的工件材料时刀具寿命往往存在很大的差别，例如：加工铝活塞时，金刚石刀具的寿命是YG类硬质合金刀具寿命的几倍到几十倍；YG类硬质合金刀具加工含硅量高、中、低的铝合金时其寿命也有很大的差别。所以，合理选用刀具是成功进行切削加工的关键。每一种刀具材料都有其最佳的加工对象，即存在切削刀具与加工对象的合理匹配问题。 1 刀具材料应具备的性能 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。切削金属所用刀具的切削刃硬度，一般都在60HRC以上。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，其耐磨性就越好。组织中的硬质点(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，则耐磨性越好。耐磨性还与材料的化学成分、强度、显微组织及摩擦区的温度有关。可用公式表示材料的耐磨性WR：WR=KIC0.5E-0.8H1.43式中：H——材料硬度(GPa)。硬度愈高，耐磨性愈好。
刀具角度
第二章金属切削原理 第一节金属切削加工基本知识 二、刀具切削部分基本定义 金属切削刀具的种类很多，结构、性能各不相同，但就其单个刀齿而言，可以看成是由外圆车刀的切削部分演变而来的，下面以外圆车刀为例，介绍刀具切削部分的基本定义。 （一）刀具切削部分的组成 刀具切削部分由刀面、切削刃构成。 1．前面（前刀面）Aγ刀具上切屑流过的表面。 2．后面（后刀面）Aα与工件上过渡表面相对的表面。 3．副后面（副后刀面）Aα′与已加工表面相对的表面。 4．主切削刃S前刀面与后刀面的交线。它承担主要切削任务。 5．副切削刃S切削刃上除主切削刃以外刀刃，它承担部分切削任务。 6．刀尖主、副切削刃汇交的一小段切削刃。 （二）刀具的标注角度参考系 标注角度参考系或静止参考系：在刀具设计、制造、刃磨、测量时用于定义刀具几何参数的参考系称为。 在该参考系中定义的角度称为刀具的标注角度。 建立刀具标注角度参考系时不考虑进给运动的影响，且假定车刀刀尖与工件中心等高，车刀刀杆中心线垂直于工件轴线。 刀具标注角度参考系由下列参考平面所构成： 1．基面p r过切削刃选定点垂直于该点切削速度方向的平面，车刀的基面可理解为平行刀具底面的平面。 2．切削平面p s过切削刃选定点与切削刃相切并垂直于基面的平面。 3．正交平面p o与正交平面参考系过切削刃选定点同时垂直于切削平面与基面的平面称为正交平面。 p 、p s、p o组成一个正交的正交平面参考系。 r 4．法平面 5．假定工作平面p f、背平面p p 二、刀具切削部分基本定义 （三）刀具的标注角度 在上述三种不同的刀具标注角度参考系内，均可定义相应的刀具角度，但一般以采用正交平面参考系兼用法平面参考系较多。 1、正交平面参考系内的标注角度 （1）前角γo正交平面中测量的前面与基面间的夹角。 （2）后角αo正交平面中测量的后面与切削平面间的夹角。 （3）主偏角κr基面中测量的主切削平面与假定工作平面间夹角。
机加工刀具材料性能说明
机加工刀具材料性能说明 关键词高硬度高耐热性经济性 刀具材料是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人nln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G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，这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，但其使用寿命很长，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。表6—2为常用刀具材料的牌号、性能及用途。 1)高速钢
刀具角度选用原则
刀具几何角度的作用及选择原则 答： 1是前角； 2是后角； 3是副偏角； 4是刀尖角； 5是主偏角； 6是副后角； 7是副前角； 8是刃倾角 名称：前角 作用：加大前角，刀具锋利，切削层的变形及前面摩擦阻力小，切削力和切削温度可减低，可抑制或消除积屑瘤，但前角过大，刀尖强度降低； 选择原则：
（1）工件材料的强度、硬度低，塑性好时，应取较大的前角；反之应取较小的前角；加工特硬材料（如淬硬钢、冷硬铸铁等）甚至可取负的前角 （2）刀具材料的抗弯强度及韧性高时，可取较大的前角 （3）断续切削或精加工时，应取较小的前角，但如果此时有较大的副刃倾角配合，仍可取较大的前角，以减小径向切削力 （4）高速切削时，前角对切屑变形及切削力的影响较小，可取较小前角 （5）工艺系统钢性差时，应取较大的前角 名称：后角 作用：减少刀具后面与工件的切削表面和已加工表面之间的摩擦。前角一定时，后角愈锋利，但会减小楔角，影响刀具强度和散热面积。选择原则： （1）精加工时，切削厚度薄，磨损主要发生在后刀面，宜取较大后角；粗加工时，切削厚度大，负荷重，前、后面均要发生磨损、宜取较小后角 （2）多刃刀具切削厚度较薄，应取较大后角
（3）被加工工件和刀具钢性差时，应取较小后角，以增大后刀面与工件的接触面积，减少或消除振动 （4）工件材料的强度、硬度低、塑性好时，应取较大的后角，反之应取较小的后角；但对加工硬材料的负前角刀具，后角应稍大些，以便刀刃易于切入工件； （5）定尺寸刀具（如内拉刀、铰刀等）应取较小后角，以免重磨后刀具尺寸变化太大； （6）对进给运动速度较大的刀具（如螺纹车刀、铲齿车刀等），后角的选择应充分考虑到工作后角与标注后角之间的差异； （7）铲齿刀具（如成形铣刀、滚刀等）的后角要受到铲背量的限制，不能太大，但要保证侧刃后角不小于2°。 名称：主偏角 作用： （1）改变主偏角的大小可以调整径向切削分力和轴向切削分力之间的比例，主偏角增大时，径向切削分力减小，轴向切削分力增大；（2）减小主偏角可减小削厚度和切削刃单位长度上的负荷；同时主切削刃工作长度和刀尖角增大，刀具的散热得到改善，但主偏角过小会使径向切削分力增加，容易引起振动。 选择原则：
刀具角度
精心整理 1.2.1刀具切削部分的基本定 *刀具结构及其几何形状 刀具分类：按工种：车刀、铣刀、刨刀、滚刀等 按功能：车刀、切断刀、螺纹刀、偏刀、尖刀、镗孔刀、成形刀等 刀具的形式：整体式、焊接式、机械安装式（压板压紧） 切削部分 ????在金属切削加工中,刀具虽然种类繁多,形状各不相间,但它们切削部分的几何形状与要素总是以普通外圆车刀切削部分的 几何形状为基本形态。无论刀具结构如何复杂,都是由普通外圆车刀切削部分演变或组合而成的。 （1）前刀面(Aγ),直接作用于被切金属层,并控制切屑经过时流出方向的刃面,简称前面。 （2）主后刀面(Aα)同工件的加工表面相互作用和相对着的刀面,简称后面, （3）副后刀面(Aα′)同工件已加工表面相互作用和相对着的刀面,简称副后面, （4）主切削刃(S)前刀面与主后刀面的交线,简称主刃。它担负着主要切削工作。 （5）副切削刃(S′)前刀面与副后刀面的交线,简称副刃。它配合主刃完成切削工作,并最终形成已加工表面。 （6）刀尖主切削刃与副切削刃的联接部位,或者是切削刃(刃段)之间转折的尖角过渡部分。它是切削负荷最重、条件最恶劣的地方。为了增加刀尖的强度与耐磨性,多数刀具都在刀尖处磨出直线或圆孤形过渡刃。 *刀具的静止参考系（Pr—Ps—Po系—正交平面参照系） （1）静止参照系的假设条件： 假定运动条件：进给量f=0 假定安装条件：刀尖与工件回转中心等高； 刀杆方向与进给方向垂直。 （2）辅助平面： 切削平面Ps：过切削刃上一点，与加工表面相切的平面。 基面Pr：过切削刃上同一点，与切削速度相垂直的平面。 正交平面Po（主剖面）：过切削刃上同一点，与切削平面和基面相垂直的平面。辅助平面 *刀具标角度的定义：刀具的标注角度是指静止状态下，在工程图上标注的刀具角度。（下面以车刀为例介绍刀具的标注角度）1.刀具标注前角γ0：在正交平面内测量的，前刀面与基面的夹角。 前角的标注 *前角的作用：前角↑切屑变形↓切削力↓刃口强度↓前刀面磨损↓导热体积↓ *刀具前角的选用：加工塑性材料选大前角
刀具材料及刀具构造
切削过程中，直接完成切削工作的是刀具。无论哪种刀具，一般都由切削部分和夹持部分组成。夹持部分是用来将刀具夹持在机床上的部分，要求它能保证刀具正确的工作位置，传递所需要的运动和动力.并且夹持可靠，装卸方便。切削部分是刀具上直接参加切削工作的部分，刀具切削性能的优劣，取决于切削部分的材料、角度和结构。 一.刀具材料 1.常用的刀具材料 目前，生产中所用的刀具材料以高速钢和硬质合金居多。碳素工具钢（如T10A、T12A）、工具钢（如9SiCr、CrWMn）因耐热性差，仅用于一些手工或切削速度较低的刀具。 高速钢是一种加入较多的钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金工具钢。有较高的热稳定性，较高的强度、韧性、硬度和耐磨性；其制造工艺简单，容易磨成锋利的切削刃，可锻造，这对于一些形状复杂的工具，如钻头、成形刀具、拉刀、齿轮刀具等尤为重要，是制造这些刀具的主要材料。 高速钢按用途分为通用型高速钢和高性能高速钢；按制造工艺不同分为熔炼高速钢和粉末高速钢。 2．硬质合金 由难熔金属化合物（如WC、TiC）和金属粘结剂（Co）经粉末冶金法制成。 因含有大量熔点高、硬度高、化学稳定性好、热稳定性好的金属碳化物，硬质合金的硬度、耐磨性和耐热性都很高。硬度可达HRA89～93，在800～1000 °C还能承担切削，耐用度较高速钢高几十倍。当耐用度相同时，切削速度可提高4～10倍。唯抗弯强度较高速钢低，冲击韧性差，切削时不能承受大的振动和冲击负荷。 碳化物含量较高时，硬度高，但抗弯强度低；粘结剂含量较高时，抗弯强度高，但硬度低。 硬质合金以其切削性能优良被广泛用作刀具材料（约占50％）。如大多数的车刀、端铣刀以至深孔钻、铰刀、齿轮刀具等。它还可用于加工高速钢刀具不能切削的淬硬钢等硬材料。 二.刀具角度 1.刀具切削部分的组成 (1)前面（前刀面):刀具上与切屑接触并相互作用的表面。 (2)主后面（主后刀面):刀具上与工件过渡表面接触并相互作用的表面。 (3)副后面（副后刀面):刀具上与工件已加工表面接触并相互作用的表面。 (4)主切削刃:前刀面与主后刀面的交线，它完成主要的切削工作。 (5)副切削刃:前刀面与副后刀面的交线，它配合主切削刃完成切削工作，并最终形成已加工表面。 (6)刀尖:连接主切削刃和副切削刃的一段刀刃，它可以是小的直线段或圆弧。 其它各类刀具，如刨刀、钻头、铣刀等，都可看作是车刀的演变和组合。如上图所示，刨刀切削部分的形状与车刀相同(图a);钻头可看作是两把一正一反并在一起同时车削孔壁的车刀，因而有两个主切削刃，两个副切削刃，还增加了一个横刃(图b);铣刀可看作由多把车刀组合而成的复合刀具，其每一个刀齿相当于一把车刀． 2.要确定和测量刀具角度，必须引入三个相互垂直的参考平面： (1)切削平面：通过主切削刃上某一点并与工件加工表面相切的平面 (2)基面:通过主切削刃上某一点并与该点切削速度方向相垂直的平面。淘宝特卖频道左
刀具角度的选择
刀具角度的选择 摘要：刀具合理几何参数的选择是切削刀具理论与实践的重要课题。中国有句谚语说：“工欲善其事，必先利其器”，刀具正是切削 加工的直接作用工具，它的完善程度对切削加工的现状和发展起着决 定性的作用。由于刀具结构和几何参数的改进，刀具使用寿命每隔十 年几乎提高二倍。刀具的合理几何参数包含以下四个方面基本内容： 1.刃形， 2.切削刃刃区的剖面型式及参数， 3.刀面型式及参数， 4.刀具角度。所以在此我从刀具四个几何参数中选取刀具角度做专题报 告，探讨如何正确的选取刀具的角度。 正文：刀具切削部分有6个基本角度，它们是前角γO、后角αo、副后角αoˊ、主偏角κr、副偏角κr ˊ和刃倾角λs。如图所示。 主偏角κr:主切削刃在基面上的投影与进给运动速度v f方向之间的夹角。 副偏角κr ˊ :副切削刃在基面上的投影与进给方向的夹角。 前角γO ：主切削刃上任意一点的前角，是在主剖面内，该点的前刀面与基面之间的夹角。 后角αo : 主切削刃上任意一点的后角，是在主剖面内，该点后面与切削平面之间的夹角。 副后角αoˊ :在副剖面内，该点副后刀面与切削平面之间的夹角。刃倾角λs : 主切削刃与基面之间的夹角。
一、前角、后角的选择 1、前角和后角的作用 车刀是否锋利主要取决于前角的大小，它直接影响切削能否顺利地切下来。增大前角可以减小切削变形，并减少切屑与车刀前面的摩擦，从而使切削力减少，切削热降低，所以前角应尽可能选择大一些。但前角不能过大，否则会降低道具的强固性。 后角的作用主要是减少刀具的后面与工件之间的摩擦，减少刀具后面的摩擦，提高刀的耐用度，但后角过大也会削弱刀具的强度。 2、前角、后角选择的原则 （1）加工硬度高、强度大以及脆性材料时，应选择较小的前角和后角，加工硬度低，强度小及较软的材料时，应选较大的前角和后角。（2）粗加工时，一般工件表面不规则且工余量大，选取较小的前角、后角一便增加刀头的强度。 精加工时，选取较大的前角和后角，使刀具锋利并减少后刀面与工件的摩擦，以利于工件的精度和光洁度。 （3）刀具材料韧性差时（例如硬质合金刀具），为了防止崩刀，前角
数控刀具材料的选用
3．3 数控刀具材料及选用 先进的加工设备与高性能的数控刀具相配合，才能充分发挥其应有的效能，取得良好的经济效益。随着刀具材料迅速发展，各种新型刀具材料，其物理、力学性能和切削加工性能都有了很大的提高，应用范围也不断扩大。 3．3．1刀具材料应具备基本性能 刀具材料的选择对刀具寿命、加工效率、加工质量和加工成本等的影响很大。刀具切削时要承受高压、高温、摩擦、冲击和振动等作用。因此，刀具材料应具备如下一些基本性能：(1)硬度和耐磨性。刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，一般要求在60HRC以上。刀具材料的硬度越高，耐磨性就越好。 (2)强度和韧性。刀具材料应具备较高的强度和韧性，以便承受切削力、冲击和振动,防止刀具脆性断裂和崩刃。 (3)耐热性。刀具材料的耐热性要好，能承受高的切削温度，具备良好的抗氧化能力。 (4)工艺性能和经济性。刀具材料应具备好的锻造性能、热处理性能、焊接性能；磨削加工性能等，而且要追求高的性能价格比。 3．3．2刀具材料的种类、性能、特点、应用 1．金刚石刀具材料的种类、性能和特点及刀具应用
金刚石是碳的同素异构体，它是自然界已经发现的最硬的一种材料。金刚石刀具具有高硬度、高耐磨性和高导热性能，在有色金属和非金属材料加工中得到广泛的应用。尤其在铝和硅铝合金高速切削加工中，金刚石刀具是难以替代的主要切削刀具品种。可实现高效率、高稳定性、长寿命加工的金刚石刀具是现代数控加工中不可缺少的重要工具。 ⑴金刚石刀具的种类 ①天然金刚石刀具：天然金刚石作为切削刀具已有上百年的历史了，天然单晶金刚石刀具经过精细研磨，刃口能磨得极其锋利，刃口半径可达0.002μm，能实现超薄切削，可以加工出极高的工件精度和极低的表面粗糙度，是公认的、理想的和不能代替的超精密加工刀具。 ②PCD金刚石刀具：天然金刚石价格昂贵，金刚石广泛应用于切削加工的还是聚晶金刚石(PCD)，自20世纪70年代初，采用高温高压合成技术制备的聚晶金刚石(Polycrystauine diamond，简称PCD刀片研制成功以后，在很多场合下天然金刚石刀具已经被人造聚晶金刚石所代替。PCD原料来源丰富，其价格只有天然金刚石的几十分之一至十几分之一。 PCD刀具无法磨出极其锋利的刃口，加工的工件表面质量也不如天然金刚石，现在工业中还不能方便地制造带有断屑槽的PCD刀片。因此，PCD只能用于有色金属和非金属的精切，很难达到超精密镜面切削。 ③CVD金刚石刀具：自从20世纪70年代末至80年代初，CVD金刚石技术在日本出现。CVD金刚石是指用化学气相沉积法(CVD)在异质基体(如硬质合金、陶瓷等)上合成金刚石膜，CVD金刚石具有与天然金刚石完全相同的结构和特性。 CVD金刚石的性能与天然金刚石相比十分接近，兼有天然单晶金刚石和聚晶金刚石(PCD)的优点，在一定程度上又克服了它们的不足。 ⑵金刚石刀具的性能特点： ①极高的硬度和耐磨性：天然金刚石是自然界已经发现的最硬的物质。金刚石具有极高的耐磨性，加工高硬度材料时，金刚石刀具的寿命为硬质合金刀具的lO～100倍，甚至高达几百倍。 ②具有很低的摩擦系数：金刚石与一些有色金属之间的摩擦系数比其他刀具都低，摩擦系数低，加工时变形小，可减小切削力。 ③切削刃非常锋利：金刚石刀具的切削刃可以磨得非常锋利，天然单晶金刚石刀具可高达0.002～0.008μm，能进行超薄切削和超精密加工。 ④具有很高的导热性能：金刚石的导热系数及热扩散率高，切削热容易散出，刀具切削部分温度低。 ⑤具有较低的热膨胀系数：金刚石的热膨胀系数比硬质合金小几倍，由切削热引起的
数控机床的刀具材料
数控机床对刀具材料的基本要求是高的硬度、高的耐磨性、高的红硬性和足够的强度7和韧性。 -------------------------加工的刀具种类视加工对象而定 刀具材料应当具备的性能 切削过程中，刀具直接完成切除余量和形成已加工表面的任务。刀具切削性能的优劣，取决于构成切削部分的材料、几何形状和刀具结构。由此可见刀具材料的重要性，它对刀具使用寿命、加工效率、加工质量和加工成本影响极大。因此，应当重视刀具材料的正确选择和合理使用，重视新型刀具材料的研制。 在切削加工时，刀具切削部分与切屑、工件相互接触的表面上承受很大的压力和强烈的摩擦，刀具在高温下进行切削的同时，还承受着切削力、冲击和振动，因此刀具材料应具备以下基本要求： 1．硬度 刀具材料必须具有高于工件材料的硬度，常温硬度须在HRC62以上，并要求保持较高的高温硬度。 2．耐磨性 耐磨性表示刀具抵抗磨损的能力，它是刀具材料机械性能（力学性能）、组织结构和化学性能的综合反映。例如，组织中硬质点的硬度、数量、大小和分布对抗磨料磨损的能力有很大影响，而抗冷焊磨损(冷焊磨损即过去有些书上所称的粘结磨损、抗扩散磨损和抗氧化磨损的能力还与刀具材料的化学稳定性有关。3.强度和韧性 为了承受切削力、冲击和振动，刀材料应具有足够的强度和韧性。一般，强度用抗弯强度表示，韧性用冲击值表示。刀具材料中强度高者，韧性也较好，但硬度和耐磨性常因此而下降，这两个方面的性能是互相矛盾的。一种好的刀具材料，应当根据它的使用要求，兼顾以上两方面的性能，而有所侧重。 4．耐热性 刀具材料应在高温下保持较高的硬度、耐磨性、强度和韧性，并有良好的抗扩散、抗氧化的能力。这就是刀具材料的耐热性。 5．导热性和膨胀系数 在其他条件相同的情况下，刀具材料的导热系数(热导率)越大，则由刀具传出的热量越多，有利于降低切削温度和提高刀具使用寿命。线膨胀系数小，则可减少刀具的热变形。对于焊接刀具和涂层刀具，还应考虑刀片与刀杆材料、涂层与基体材料线膨胀系数的匹配。 6．工艺性 为了便于制造，要求刀具材料有较好的可加工性，包括锻、轧、焊接、切削加工和可磨削性、热处理特性等。材料的高温塑性对热轧刀具十分重要。可磨削性可用磨削比——磨削量与砂轮磨损体积之比来表示，磨削比大，则可磨削性好。此外，在选用刀具材料时，还应考虑经济性。性能良好的刀具材料，如成本和价格较低，且立足于国内资源，则有利于推广应用。 刀具材料种类很多，常用的有工具钢(包括碳素工具钢、合金工具钢和高速钢)、硬质合金、陶瓷、金刚石(天然和人造)和立方氮化硼等。碳素工具钢(如T10A、T12A)和合金工具钢(如9CrSi、CrWMn)，因其耐热性很差，仅用于手工工具。陶瓷、金刚石和立方氮化硼则由于性质脆、工艺性差及价格昂贵等原因，目前尚
刀具角度的变化与工件材料的关系
刀具角度的变化与工件材料的关系 1、加工灰铸铁材料时刀具角度的选择 加工灰铸铁材料时，有利于切削加工的条件是：硬度低（一般为HB=170?241范围内）、抗拉强度低、塑性小，因此切屑变形和切削抗力小。 不利于切削加工的条件是：铸件表面有带型砂的硬皮和氧化层，局部的白口铁，铸造过程中砂眼气孔缩松等缺陷，这些对刀具的耐用度是很有害的。根据铸件表面的缺陷，必须增加刀具切削部分的强度，前角应选得小些（前角选择范围 1 0°?0°之间）。 又因为灰铸铁切削时呈碎状切屑，切削抗力全集中在切削刃上，刀尖区域内散热性差，为了增加散热面积，应选择较小的主偏角（选择范围75°?45°之间）。在不影响刀具强度条件下，应适当加大后角（选择范围6°?12°之间），以减少后面的磨损。 2、加工不锈钢（1Cr18Ni9Ti ）材料时刀具角度的选择由于不锈钢材料又粘又硬，切削时不利 因素较多，困难较大。根据不锈钢又粘又硬 的特点：首先选择合理的刀具材料：YG8 YW1 YW2由于不锈钢材料的塑性大，因此切屑变形大，切削力也大，为了便于加工，应选择较大的前角（选择范围 1 5° ?30°之间）。 为了增加刀具强度，加前角负倒棱。为了减少切削刀具后面与工件间的摩擦，又不影响刀具强度，后角应选在8°? 1 0°范围内。 不锈钢冷硬性强，塑性变形大，故应选择较大的主偏角（选择范围90°?75°之间），可根据加工余量选择，加工余量大时，主偏角小些，加工余量小时，主偏角大些。
不锈钢材料粘结磨损比较严重，应增加刀头部分的表面光洁度。选用合适的润滑冷却液，防止刀瘤的产生，减少刀具磨损，延长使用寿命。 先进刀具举例——不锈钢( 1Cr18Ni9Ti )外圆粗车刀 〔刀具特点〕 (1)由卷屑槽形成的前角r=20 °?25°,因前角较大，功率消耗较少。 (2)刀刃带有2°?3°、宽为0.2?0.3的棱边，增强了刀刃，适于大余量加工。 (3)刀刃低于刀面0.15 ?0.25。使切屑向前卷曲时碰在主后面上，自动断屑。 (4)由于卷屑槽较大，故不太耐冲击，所以仅适于加工余量较均匀的不锈钢。 (5)加工表面光洁度可达▽ 4。 〔使用条件〕 (1)适用于C620或C630车床。 (2)切削用量：切削速度v =50?100米/ 分， 切削深度t =2?10 毫米，走刀量s =0.2?0.3 毫米。 (3)加工直径①50?①120毫米。 〔注意事项〕 (1) 卷屑槽宽度3?5毫米，随切削深度的大小选定，随t 增大而增大。 (2) 入=0°?8°加工零件余量不匀时，入宜采用大值，余量均匀时选用小值。 ( 3) 只有刀刃比刀前面低时，方能断屑。 ( 4) 由于不锈钢切削力较大，故刀具不能离刀架太长，否则会发颤。 ( 5) 为增加刀具寿命，减少粘刀现象，最好刃磨后进行研磨。 3、加工铸造黄铜材料时刀具角度的选择 黄铜材料加工特点是：强度硬度低，塑性小，切削抗力很小，看来这是有利于加工的条件，但是如果思想上疏忽，也会引出坏的结果。由于黄铜材料强度低、硬度低、塑性小，材料表面硬而光滑加上内部组织粗松，在切削过程中，当选用较大的前角，切削刃锋利时，容易产生“扎刀”现象。因此，刀具前角应选得小些(选择范围10°?3°之间)。 黄铜材料的导热性较好，热量大部分由切屑和工件传递出去，所以刀具主偏角可选择大些(选择范围60°?90°之间)。 4、加工铝合金材料时刀具角度的选择 加工铝合金材料时，有利的条件比较多：①它的强度硬度低，因此切削力很少，又因其塑性小，延伸率低。因此可以选择较大的前角(选择范围20°?30°)。②导热性
浅谈数控刀具材料及选用
浅谈数控刀具材料及选用 先进的加工设备与高性能的数控刀具相配合，才能充分发挥其应有的效能，取得良好的经济效益。随着刀具材料迅速发展，各种新型刀具材料，其物理、力学性能和切削加工性能都有了很大的提高，应用范围也不断扩大。 3．3．1 刀具材料应具备基本性能 刀具材料的选择对刀具寿命、加工效率、加工质量和加工成本等的影响很大。刀具切削时要承受高压、高温、摩擦、冲击和振动等作用。因此，刀具材料应具备如下一些基本性能： (1) 硬度和耐磨性。刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，一般要求在60HRC 以上。刀具材料的硬度越高，耐磨性就越好。 (2) 强度和韧性。刀具材料应具备较高的强度和韧性，以便承受切削力、冲击和振动, 防止刀具脆性断裂和崩刃。 (3) 耐热性。刀具材料的耐热性要好，能承受高的切削温度，具备良好的抗氧化能力。 (4) 工艺性能和经济性。刀具材料应具备好的锻造性能、热处理性能、焊接性能；磨削加工性能等，而且要追求高的性能价格比。 3．3．2 刀具材料的种类、性能、特点、应用 1．金刚石刀具材料的种类、性能和特点及刀具应用 金刚石是碳的同素异构体，它是自然界已经发现的最硬的一种材料。金刚石刀具具有高硬度、高耐磨性和高导热性能，在有色金属和非金属材料加工中得到广泛的应用。尤其在铝和硅铝合金高速切削加工中，金刚石刀具是难以替代的主要切削刀具品种。可实现高效率、高稳定性、长寿命加工的金刚石刀具是现代数控加工中不可缺少的重要工具。 ⑴ 金刚石刀具的种类 ①天然金刚石刀具：天然金刚石作为切削刀具已有上百年的历史了，天然单晶 金刚石刀具经过精细研磨，刃口能磨得极其锋利，刃口半径可达0.002卩m能实 现超薄切削，可以加工出极高的工件精度和极低的表面粗糙度，是公认的、理想的和不能代替的超精密加工刀具。 ②PCD金刚石刀具：天然金刚石价格昂贵，金刚石广泛应用于切削加工的还是聚晶金刚石(PCD)，自20世纪70年代初，采用高温高压合成技术制备的聚晶金刚石(Polycrystauine diamond ，简称PCD刀片研制成功以后，在很多场合下天然金刚石刀具已经被人造聚晶金刚石所代替。PCD原料来源丰富，其价格只有天然金刚石的几十分之一至十几分之一。 PCD刀具无法磨出极其锋利的刃口，加工的工件表面质量也不如天然金刚石，现在工业中还不能方便地制造带有断屑槽的PCD刀片。因此，PCD只能用于有色金
1.常用刀具材料介绍修改后
第一章常用刀具材料介绍 一．刀具材料的基本性能 在切削过程中，刀具切削部分是在很大的切削力、较高的切削温度及剧烈摩擦等条件下工作的，同时，由于切削余量和工件材质不均匀或切削时形不成带状切屑，还伴随冲击和振动，因此刀具切削部分的材料应具备以下几方面的性能： 1．高的硬度刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，以便切入工件。一般常温时硬度在60HRC以上,对某些难切除材料，刀具的硬度要求在HRC65以上。 2．高的耐磨性刀具在切削加工中经受剧烈摩擦，要求其磨损要小，通常刀具材料的硬度越高，耐磨性越好。 3．高的耐热性耐热性（又称红硬性）是指刀具在高温下能够保持其硬度的性能。它是衡量刀具材料切削性能的主要指标。 4．足够的强度和韧性在切削过程中，刀具要经得起所承受的各种应力和冲击，才能防止刀具的崩刃或脆性断裂。 5．良好的工艺性刀具材料应具备良好的可加工性和垫处理性。 此外，还应考虑到刀具材料的经济性。经济性差的刀具材料难以推广使用。 二．刀具材料的种类及选用 常用的刀具材料有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金及陶瓷材料等，其中应用最多的是高速钢和硬质合金。 1.碳素工具钢碳素工具钢是指含碳量为0.65%-1.35%的优质高碳钢，淬火硬度可 达HRC60～65。刀具刃磨时容易达到锋利，价格低廉。这类钢由于耐热性很差（200-250℃），允许的切削速度很低（V≤10m/min），只适宜做一些低速手动工具，如板牙、手工锯条、锉刀等。常用的牌号是T7A、T8A……T13A等。 2.合金工具钢合金工具钢是指含铬、钨、硅、锰等合金元素的低碳合金钢。其碳 的质量分数为0.85%-1.5%，合金元素的总质量分数在5%以下。合金工具钢有较高的耐热性（300-400℃），可以允许有较高的切削速度下工作；此外这类钢淬透性较好，热处理变形小，耐磨性较好，因此可以用于截面积较大要求热处理变形较小，对耐磨性及韧度有一定要求的低速切削刀具，如板牙、丝锥、铰刀、拉刀等。以上两种材料作为刀具使用的较少。最常用的牌号有9SiCr、CrWMn等。
车削参数及刀具角度
第二章 金属切削过程 2-1 什么是切削用量三要素？在外圆车削中，它们与切削层参数有什么关系？ 答：切削用量三要素是指切削速度v 、进给量f 、背吃刀量a p （切削深度）。 在外圆车削中，它们与切削层参数的关系是： sin /sin D r D p r D p h f b a A fa κκ===切削层公称厚度： 切削层公称宽度： 切削层公称横截面积： 2-2 确定外圆车刀切削部分几何形状最少需要几个基本角度？试画图标出这些基本角度。 答：确定外圆车刀切削部分几何形状最少需要7个基本角度：前角、后角、主偏角、副偏角、副前角、副后角和刃倾角，这些基本角度如下图所示（其中副前角、副后角不做要求）。 2-3 试述刀具标注角度和工作角度的区别。为什么车刀作横向切削时，进给量取值不能过大？ 答：刀具标注角度是在静态情况下在刀具标注角度参考系中测得的角度；而刀具工作角度是在刀具工作角度参考系中（考虑了刀具安装误差和进给运动影响等因素）确定的刀具角度。 车刀作横向切削时，进给量取值过大会使切削速度、基面变化过大，导致刀具实际工作前角和工作后角变化过大，可能会使刀具工作后角变为负值，不能正常切削加工
2-4 刀具切削部分的材料必须具备哪些基本性能？ 答：（P24）(1) 高的硬度和耐磨性；(2) 足够的强度和韧性；(3) 高耐热性；(4) 良好的导热性和耐热冲击性能；(5)良好的工艺性。 2-5 常用的硬质合金有哪几类？如何选用？ 答：（P26）常用的硬质合金有三类：P类（我国钨钴钛类YT），主要用于切削钢等长屑材料；K类（我国钨钴类YG），主要用于切削铸铁、有色金属等材料；M类（我国通用类YW），可以加工铸铁、有色金属和钢及难加工材料。 2-6 怎样划分切削变形区？第一变形区有哪些变形特点？ 答：切削形成过程分为三个变形区。第一变形区切削层金属与工件分离的剪切滑移区域，第二变形区前刀面与切屑底部的摩擦区域；第三变形区刀具后刀面与已加工表面的摩擦区域。 第一变形区的变形特点主要是：金属的晶粒在刀具前刀面推挤作用下沿滑移线剪切滑移，晶粒伸长，晶格位错，剪切应力达到了材料的屈服极限。 2-7什么是积屑瘤？它对加工过程有什么影响？如何控制积屑瘤的产生？ 答：（P32-34）切削塑性材料又能形成带状切屑时在前刀面刀尖处粘附的三角形金属硬块是积屑瘤。 它对加工过程的影响是：使刀具前角增大，切削厚度变化，加工表面粗糙度增大，刀具寿命降低；粗加工时影响不大，精加工必须防止。 控制积屑瘤的措施是正确选用切削速度（避开易产出积屑瘤的切削速度范围）、使用润滑性能好的切削液、增大刀具前角、适当提高工件材料硬度。 2-8 试述影响切削变形的主要因素及影响规律。 答：（P34）影响切削变形的主要因素是： 工件材料：强度越高，切削变形系数越小； 刀具前角：增大刀具前角，切削变形系数减小； 切削速度：切削速度越大，切削变形系数越小； 切削层公称厚度：厚度越大，切削变形系数越小。 2-9 常用的切屑形态有哪几种？它们一般都在什么情况下生成？控制切屑形态有哪