第3章--金属切削刀具
金属切削与刀具3个变形区
第二变形区主要对刀具产生（粘结）摩 擦阻力以及造成前刀面磨损；
第三变形区主要对工件已加工表面质量 产生重大影响。
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二、变形程度的表示方法
1. 剪切角Φ ：剪切面与切削速度方向之间的夹角。
2. 相对滑移ε：滑移距离Δs与单元厚度Δy之比。
ε=Δs/ Δy =NP/MK =(NK+KP)/MK =ctan Φ+ tan(Φ -γ0）
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积屑瘤的利弊
积屑瘤对切削加工的影响：
H ac ac
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结积瘤屑瘤屑
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消除积屑瘤的措施
• 采用高速切削或低速切削，避免中低速切削； • 增大刀具前角，降低切削力； • 采用切削液。
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刀-工接触区的变形与加工质量
刀刃钝圆半径 rn 后刀面磨损带VB 弹性恢复区CD
变形特征：
切塑性金属时前刀面上应力 分布情况→刀-屑接触区可分两部分： 粘接区lf1: 剪切滑移，内摩擦 滑动区lf2: 滑动摩擦，外摩擦 一般内摩擦力约占总摩擦力的85%
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积屑瘤的生成机理
在中低速切削塑性金属材料时, 常在刀具前面刃口处粘结一 些工件材料, 形成一块硬度很高的楔块，称之为积屑瘤。
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积屑瘤的利弊
积屑瘤粘结在前刀面上，减少了刀具的磨损； 积屑瘤使刀具的实际工作前角增大，有利于减小
切削力； 积屑瘤伸出刀刃之外，使切削厚度增加，降低了
工件的加工精度； 积屑瘤使工件已加工表面变得较为粗糙。
由此可见：积屑瘤对粗加工有利，生产中应加 以利用；而对精加工不利，应以避免。
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宽度为0.02～0.2mm，
《金属切削原理与刀具》知识点总结
I 切削原理部分第1章刀具几何角度及切削要素1、切削加工必备三个条件：刀具与工件之间要有相对运动；刀具具有适当的几何参数，即切削角度；刀具材料具有一定的切削性能2、切削运动：刀具与工件间的相对运动，即表面成形运动。
分为主运动和进给运动。
1）主运动是刀具与工件之间最主要的相对运动，消耗功率最大，速度最高。
有且仅有一个。
运动形式：旋转运动（车削、镗削的主轴运动）直线运动（刨削、拉削的刀具运动）运动主体：工件（车削）；刀具（铣削）。
2）进给运动：使新切削层不断投入切削，使切削工作得以继续下去的运动。
进给运动的速度一般较低，功率也较少。
其数量可以是一个，也可以是多个。
可以是连续进行的，也可以是断续进行的。
可以是工件完成的，也可以是刀具完成的。
运动形式：连续运动：如车削；间歇运动：如刨削。
一个运动，如钻削；多个运动，如车削时的纵向与横向进给运动；没有进给运动，如拉削。
运动主体：工件，如铣削、磨削；刀具，如车削、钻削。
3、切削用量切削用量是指切削速度c v 、进给量f （或进给速度）和背吃刀量p a 。
三者又称为切削用量三要素。
1）切削速度c v （m／s 或m／min）：切削刃选定点相对于工件的主运动速度称为切削速度。
主运动为旋转运动时，切削速度由下式确定1000dn v c π=式中：d-工件或刀具的最大直（mm）n-工件或刀具的转速(r/s 或r/min)2）进给量f：工件或刀具转一周（或每往复一次），两者在进给运动方向上的相对位移量称为进给量，其单位是mm／r（或mm／双行程）。
3）背吃刀量p a （切削深度mm）2m w p d d a -=式中:w d -工件上待加工表面直径（mm）；m d -工件上已加工表面直径（mm）。
4、工件表面：切削过程中，工件上有三个不断变化的表面待加工表面：工件上即将被切除的表面。
过渡表面：正被切削的表面。
下一切削行程将被切除。
己加工表面：切削后形成的新表面。
5、刀具上承担切削工作的部分称为刀具的削部分，刀具切削部分由一尖二刃三面组成。
《金属切削原理与刀具》教案
《金属切削原理与刀具》教案一、教学内容本节课的教学内容来自于小学《金属切削原理与刀具》教材的第三章，主要介绍金属切削的基本原理和刀具的分类及使用方法。
具体内容包括：金属切削的过程、切削力与切削功率、刀具的类型与结构、刀具的磨损与更换等。
二、教学目标1. 让学生了解金属切削的基本原理，知道切削力与切削功率的概念。
2. 使学生熟悉刀具的类型与结构，掌握刀具的磨损与更换方法。
3. 培养学生动手操作和实践能力，提高他们的技术素养。
三、教学难点与重点重点：金属切削的基本原理、刀具的类型与结构、刀具的磨损与更换。
难点：切削力与切削功率的计算、刀具的磨损规律及更换时机。
四、教具与学具准备教具：多媒体课件、刀具实物、切削实验装置。
学具：笔记本、课本、尺子、剪刀。
五、教学过程1. 导入：通过展示金属切削加工的视频，让学生初步了解金属切削的过程，引出本节课的主题。
2. 讲解：讲解金属切削的基本原理，介绍切削力与切削功率的概念，分析刀具的类型与结构，讲解刀具的磨损与更换方法。
3. 实践：让学生分组进行切削实验，观察刀具的磨损情况，学会正确更换刀具。
4. 讨论：分组讨论切削力与切削功率的计算方法，分享刀具磨损与更换的实践经验。
六、板书设计金属切削原理与刀具1. 金属切削过程2. 切削力与切削功率3. 刀具类型与结构4. 刀具磨损与更换七、作业设计1. 题目：计算切削力与切削功率已知条件：切削速度v = 50m/min，切削深度d = 2mm，切削宽度b = 10mm，刀具前角γ = 20°，刀具后角α = 15°，材料硬度HB = 200。
求：切削力F和切削功率P。
答案：切削力F = 150N切削功率P = 15W2. 题目：分析刀具磨损规律及更换时机要求：结合实践经验，分析刀具磨损的原因，判断何时需要更换刀具。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思：本节课的教学效果如何？学生是否掌握了金属切削原理和刀具的使用方法？2. 拓展延伸：研究金属切削液的作用，探讨如何提高切削加工效率。
第三章 金属切削加工
二.工艺特点
4.刀具结构简单； 车刀是刀具中最简单的一种，制造、刃磨和安装均较 方便，这就便于根据具体加工要求，选用合理的角度。因 此，车削的适应性较广，并且有利于加工质量和生产效率 的提高。
三. 车削的应用
车削加工是在车床上靠工件的旋转运动（主 运动）和刀具的直线运动（进给运动）相组合， 形成加工表面轨迹来加工工件的。 车削加工的范围很广，归纳起来，其加工的 各类零件具有一个共同的特点——带有旋转表面。 它可以车外圆、车端面、切槽或切断、钻中心孔、 钻孔、扩孔、铰孔、车内孔、车螺纹、车圆锥面、 车特形面、滚花、车台阶和盘绕弹簧等。 如果在车床上装上其它附件和夹具，还可进 行镗削、磨削、珩磨、抛光以及加工各种复杂形 状零件的外圆、内孔等。
四. 铣削的工艺特点及应用 1. 铣削的工艺特点 （1）加工范围广（可铣平面、凸台、园弧面、
沟槽、螺旋槽、齿轮等） ； （2）铣削没有空行程，可采用比较高的切削速 度，铣刀又是多齿刀具，故生产率高；
（3）铣削加工精度高，精铣平面的精度为： IT9～IT7，Ra3.2～1.6µ m。 （4）铣削是断续切削，容易引起振动。
2. 加工方法 （1）钻孔 钻孔是一种孔的粗加工 方法，既适宜于单件小批量 生产，也适宜于大批量生产。 钻头 钻头（麻花钻）是最 常用的孔加工工具，通常 由高速钢制成。
标准麻花钻由3个部分组成：
装夹部分：是钻头的尾部，用于
与机床联接，并传递扭矩和轴向力。
按麻花钻直径的大小，分为直柄
（直径<12mm）和锥柄（直径>12mm）两种。
端铣的面铣刀直接安装在铣床主轴端部刀具系统刚性好同时刀齿可镶硬质合金刀片易于采用大的切削用量进行强力切削和高速切削使生产率得到提高而且工件已加工表面质量也得到提高
机械制造技术基础习题及答案
机械制造技术基础习题及答案学习 2009-07-02 12:23 阅读938 评论1字号：大中小第三章金属切削机床与刀具一、单项选择题1. 普通车床的传动系统中，属于内联系传动链的是( C )。
A.主运动传动链B.机动进给传动链C.车螺纹传动链D.快速进给传动链2. 最常用的齿轮齿廓曲线是( D )。
A. 圆弧线B. 摆线C.梯形线D.渐开线3. 车螺纹时欲获得正确的旋向必须( A )。
A. 正确调整主轴于丝杠间的换向机构B. 正确安装车刀C. 保证工件转一圈，车刀移动一个螺距D. 正确刃磨车刀4. 车单头螺纹时,为获得准确的螺距必须( C )A. 正确调整主轴于丝杠间的换向机构B. 正确安装车刀C. 保证工件转一圈车刀准确移动一个螺距D. 正确刃磨车刀5. 插削齿轮时，齿面精度主要取决于（）。
A. 径向进给量的大小B. 圆周进给量的大小C. 分齿运动速比的大小D. 主运动速度的大小6. 插齿的分齿运动存在于（）。
A. 插齿的全过程B. 插齿的开始阶段C. 插齿的结束阶段D.让刀过程中7. 高速磨削的砂轮速度至少为（）。
A.30m/sB.50m/sC.80m/ sD.100m/s8 . 某传动系统中，电动机经V带副带动Ⅰ轴，Ⅰ轴通过一对双联滑移齿轮副传至Ⅱ轴，Ⅱ轴与Ⅲ轴之间为三联滑移齿轮副传动，Ⅲ轴可以获得几种不同的转速（ C ）。
A.3种B.5种C.6种D.8种11. 标准麻花钻切削部分切削刃共有（ B ）。
A. 6B. 5C. 4D. 312. 扩孔钻的刀齿一般有：( B )A. 2-3 个B. 3-4个C. 6-8个D. 8-12个13. 钻头的螺旋角越大，前角( A )。
A．越大B．越小C．无关14. 深孔加工应采用( )方式进行。
A．工件旋转B．刀具旋转C．任意 D. 工件和刀具同时旋转15. 当钻的孔尺寸精度较高，表面粗糙度值较小时，加工中应取（ B ）。
A．较大的进给量和较小的切削速度B．较小的进给量和较大的切削速度C．较大的背吃力量D．较大的进给速度16. 拉孔时，孔的长度一般不超过孔径的（）。
第三章金属切削过程的基本规律
Fp随λ s增大而减小，
Ff随λ s增大而增大
2.刀尖圆弧半径rε的影响
rε 增大相当于κ r减小的影响
（1）rε 对Fc影响很小 （2）Fp随 rε 增大而增大
Ff随 rε 增大而减小
3．刀具磨损
刀具的切削刃及后刀面产生磨损后，会使 切削时摩擦和挤压加剧，故使切削力 Fc 和 Fp 增 大。
2 f
Fp FD cos r ; F f FD sin r
（3-5）
二、各分力的作用 1、切削分力的作用---切削力Fc（主切削力Fz）
它是设计机床主轴、齿轮和计算主运动功率的主要依据，也 是用于选用刀杆、刀片尺寸、设计夹具和选择切削用量的重 要依据。使车刀产生弯矩，也是计算切削功率的依据
Fc——切削力，单位为N； vc——切削速度，单位为m/min。 Pc——切削功率，单位为kW。
3
四、影响切削力的因素
（一）切削用量的影响
1．背吃刀量ap与进给量f
ap↑→Ac成正比↑， kc不变， ap的 指数约等于1，因而
切削力成正比增加
f↑→Ac成正比↑，但 kc略减小， f 的 指数小于1，因而 切削力增加但与f 不成正比
(二)切削温度分布
温度分布规律 1)刀-屑接触面间摩擦大， 热量不易传散，故温度值 最高
2)切削区域的最高温度点在前面上近切削刃处， 在离切削刃1mm处的最高温度约900℃，因为 在该处热量集中，压力高。在后面上离切削刃 约0.3mm处的最高温度为700℃；
3)切屑带走热量最多，切屑上平均温度高于刀具 和工件上的平均温度，因切屑剪切面上塑性变 形严重，其上各点剪切变形功大致相同。各点 温度值也较接近。工件切削层中最高温度在近 切削刃处，它的平均温度较刀具上最高温度点 低2～3倍。
第3章金属切削加工方法与设备外园表面加工
—主轴Ⅵ
② 车削螺纹传动链
CA6140卧式车床能够车削米制、英制、模数制和径节制4种标准螺纹， 还能够车削大导程、非标准和较精密的螺纹，这些螺纹可以是左旋的也可以 是右旋的。
表3-3
各种标准螺纹的螺距参数及其与螺距、导程的换算关系
螺纹种类
螺距参数
螺距/mm
导程式/mm
米制
螺距P/mm
P=P
L=KP
26
Ⅴ
80 20
正常螺蚊导程
50
Ⅳ
50
80
Ⅲ
20
44 44Ⅷຫໍສະໝຸດ Ⅸ2658
（右螺蚊）
33
Ⅹ
25
25
33
（左螺蚊）
（扩大螺蚊导程）
（（116600米模4300 英数 11制径97007500螺节蚊螺）蚊）
25 36
(M3
开)
Ⅻ
基
XIV
25 36
Ⅻ
（米制及模数螺蚊）
中心钻类型
① 不带护锥中心钻（A型） ② 带护锥中心钻（B型）
③ 弧形中心钻（R型）
带螺纹中心孔（C型）加工
3.3外圆表面的磨削加工及设备
3.3.1磨床 1.磨床的主要类型及应用范围 应用范围:
磨床可以加工各种表面。凡是车床、钻床、镗床、铣床、 齿轮和螺纹加工机床等加工的零件表面，都能够在相应的 磨床上进行磨削精加工。此外，还可以刃磨刀具和进行切 断等，
模数制 英制
径节制
模数m/mm
Pm=m
Lm=KPm=Km
La=KPa=25.4K/ La=KPa=25.4K/
a
a
La=KPa=25.4K/a
径节DP（牙/in）
第三章 金属切削变形过程题解
第三章金属切削变形过程3．1 必备知识和考试要点3，1。
1 研究金属切削变形过程的意义和方法1．明确研究金属切削变形过程的意义。
2．了解金属切削变形过程的实验方法。
3．1．2 金属切削层的变形1．熟悉金属切削过程中变形区的划分。
2．熟悉各变形区内所发生的变形。
3．掌握相对滑移、变形系数、剪切角的概念。
4．掌握相对滑移与变形系数的关系式。
3．1．3 前刀面的挤压与摩擦及其对切屑变形的影响1．了解切削过程中作用在切屑上的力。
2．明确剪切角φ与前刀面摩擦系数μ的关系。
3．理解内摩擦的概念。
4．熟悉影响前刀面摩擦的主要因素。
3．1．4 积屑瘤的形成及其对切削过程的影响1．掌握积屑瘤的形成条件。
2．掌握积屑瘤对切削过程影响的要点。
3．掌握积屑瘤的生长高度与切削速度的关系。
4．掌握抑制积屑瘤的方法。
3．1，5 影响切屑变形的变化规律1．掌握工件材料、刀具几何角度对切屑变形影响的要点。
2，掌握切削速度对剪切角影响的要点。
3．掌握切削用量三要素切眉变形影响的要点。
4．正确分析切削速度对变形系数影响的规律。
3．1．6 其他1．了解切屑形状的分类方法及产生的条件。
2．了解切屑卷曲和断屑的机理。
3．2 典型范例和答题技巧[例3．1] 画图表示切削塑性工件材料时，金属变形区是如何划分的?各变形区中的变形情况如何?[分析]1．变形区的划分。
根据教科书中的“金属切削过程中的滑移线和流线示意图”大致画出三个区域。
2．变形区的变形。
由于第一变形区区域宽度很窄，故可看成一个面，被称之为剪切滑移面。
显然第一变形区的变形，也就是在切削过程中，金属通过剪切滑移面时发生的剪切滑移变形。
这一变形决定了切削的进行，使被切削工件的切削层转变成切屑。
第二变形区发生在切屑底层，相对于前刀面的位置。
通过第一变形区变形后的金属在转变成切屑沿前刀面流出前发生的进一步变形。
此时发生的变形是前刀面作用于切屑的摩擦、挤压变形。
第三变形区内的变形是受到刀刃的钝圆部分及后刀面的挤压、摩擦变形。
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• 此外，铣刀还按齿数疏密程度分为粗齿铣 刀和细齿铣刀。粗齿铣刀刀齿少、刀齿强 度高、容屑空间大，用于粗铣。细齿铣刀 齿数多、容屑空间小，用于精铣。
④拉刀类: 这类刀具用于加工各种形状的通孔、贯通平面及成形表面等，是高生产率的多 齿刀具，一般用于大批量生产。
⑤螺纹刀具类: 它用于加工各种内外螺纹，如螺纹车刀、螺纹梳刀、丝锥、板牙、螺纹铣 刀、螺纹切头、滚丝轮、搓丝板等。
⑥齿轮刀具类: 它用于加工各种渐开线齿轮和其他非渐开线齿形的工件，如齿轮滚刀、插
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图3-1 常用车刀的种类及其用途 1—切断刀 2—左偏刀 3—右偏刀 4—弯头车刀 5—直头车刀 6—成形车刀 7—宽刃精车刀 8—外螺纹车刀 9—端面车刀 10— 内螺纹车刀 11—内槽车刀 12—通孔车刀 13—盲孔车刀
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2.车刀结构及应用
• 1).整体车刀: • 2).焊接车刀:
• 2）顺铣 铣刀切出工件时的切削速 度方向与工件的进给方向相同，这 种铣削方式称为顺铣。如图3-12b 所示，加工不平稳但表面质量好， 用於精加工。
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2.端铣:对称铣削与不对称铣削
1）对称铣削:切入、切出时切削厚度相同
2）不对称逆铣:切入时切削厚度最小,切出时切削厚 度最大，可减小切入时的冲击
2021齿/2/刀11、剃齿刀、蜗轮滚刀、花键滚刀等。
2
§2 车刀
一、车削与车刀 • 车削:工件回转,刀具移动的切削加工方法 • 车刀:金属切削加工中应用最广泛的一种刀
具。它可以用来加工外圆、内孔、端面、 螺纹及各种内、外回转体成形表面,也可用 于切断和切槽等。
1.车刀的类型:车刀的主要类型如图3-1所示:
金属切削刀具
§1 概述
金属切削刀具是机械加工最基本的工艺技 术装备,加工表面不同，加工方法和设备不同， 所使用的切削刀具也不同。
本章主要介绍:零件表面的加工方法及常 用的刀具：车刀、铣刀、孔加工刀具和典型的 复杂刀具的结构特点及应用。
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• 刀具的种类
Hale Waihona Puke 刀具按加工方式和具体用途可分为以下几种类型:
①车刀类: 单齿刀具, 它包括车刀、刨刀、插刀、镗刀、成形车刀、自动机床和半自动机床用的切 刀以及一些专用切刀。
②铣刀类:
多齿刀具,它用于在铣床上加工各种平面、侧面、台阶面、成形表面以及用于切断、 切 槽等。根据齿形不同,铣刀可分为尖齿铣刀和铲齿铣刀两类。
③孔加工刀具类: 它包括从实体材料上加工孔以及对已有孔进行再加工所用的刀具。如各 种钻头、扩孔钻、锪钻、铰刀、复合孔加工刀具等。
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二、铣刀的种类和用途
1.按用途分类
a)圆柱铣刀
b)端铣刀
c)槽铣刀(锯片 铣刀)
d)两面刃铣刀
e)三面刃铣刀
f)交错齿三面 刃铣刀
g)立铣刀
h)键槽铣刀
i-j)角度铣刀
k)成202形1/2/铣11 刀
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• 2.按齿背加工形式分类
• (1)尖齿铣刀 尖齿铣刀的特点是齿背经铣 制而成,并在切削刃后磨出一条窄的后刀面， 铣刀用钝后只需刃磨后刀面，刃磨比较方 便。
• 成形车刀的可重磨次数多，使用寿命较长，但是刀具的设计和制造较复杂， 成本较高，一般在大批大量生产中使用。由于成形车刀的刀刃形状复杂，并 且用硬质合金作为刀具材料时制造比较困难，因此多用高速钢作为刀具材料。
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• 2.成形车刀的种类 • (1)平体成形车刀 • 结构特点: • 前角及后角的形成：
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• 3).焊接装配式车刀
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4).机夹车刀
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5).可转位车刀
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图3-6 常用的可转位硬质合金刀片形状
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二、成形车刀
1.成形车刀的作用
• 成形车刀:切削刃形状根据工件的廓形设计制造。是加工回转体成形表面的专 用工具,用成形车刀加工，只要一次横向切削行程就能切出所需要的成形表面， 生产率较高;成形表面的精度主要取决于刀具的设计和制造精度，与工人技术 水平无关；它可以保证被加工工件表面形状和尺寸精度的一致性和互换性， 加工精度可达IT9～ITl0，表面粗糙度Ra6.3～3.2μm。
制造形成 • 安装：底面与基面平行 • 应用：加工外成形表面
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图3-7 平体成形车刀
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• (2)棱体成形车刀 • 结构特点: • 前角及后角的形成：
制造安装形成
• 刃磨次数多 • 安装：专用夹具安装 • 应用：加工外成形表
面
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图3-8 棱体成形车刀 12
(3)圆体成形车刀 • 结构特点: • 前角及后角的形成：
3）不对称顺铣:切入时切削厚度最大，切出时切削 厚度最小
图3-13 端铣的三种铣削方式
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a)对称铣削 b) 不对称逆铣 c) 不对称顺铣
3.铣削特点及应用 特点: １).断续切削 ２).多刃切削 3.)属于半封闭或封闭式容屑方式 4.)有切入过程 [5]应用：平面加工
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三、成形铣刀
• 成形铣刀:刀具廓形根据工
件轮廓形状设计制造。是在 铣床上加工成形表面的专用 刀具,用成形铣刀可在通用 的铣床上加工复杂形状的表 面,并获得较高的精度和表 面质量，生产率也较高。成 形铣刀常用于加工成形直沟 和成形螺旋沟。
• 按齿背的加工形式，成形铣 刀分为尖齿成形铣刀和铲齿 成形铣刀两种。廓形复杂的 成形铣刀常做成铲齿成形铣 刀:其后刀面是渐开面;前刀 面是平面，刃磨很方便，且 能202保1/2/1证1 铣刀的廓形不变:
制造安装形成 • 安装：刀具中心高
於工件中心 H/R=sina • 应用：加工内外回 转表面。
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图3-9 圆体成形车刀
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§3 铣削与铣刀
一、铣削原理 刀具旋转工件移动的切削方法
二、铣削方式: 1.圆周铣削：如下图3-12所示:
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• 逆铣和顺铣
• 1）逆铣 铣刀切入工件时的切削速 度方向和工件的进给方向相反,这 种铣削方式称为逆铣。如图3-12a 所示，加工平稳，用於粗加工。