精密机械制造技术21典型加工方法与常用刀具
精密机械加工的关键技术与工具选用
精密机械加工的关键技术与工具选用精密机械加工是现代制造业中不可或缺的重要环节，它在各个领域的应用越来越广泛。
在实际工程中，为了确保精密机械加工的质量和效率，采用适当的关键技术和工具选用至关重要。
本文将探讨精密机械加工的关键技术与工具选用方面的内容。
一、关键技术1. 精确测量技术：精密机械加工的第一步是进行精确的尺寸测量。
尺寸测量的正确与否直接影响着最终产品的质量。
常见的尺寸测量方法包括使用千分尺、游标卡尺、三坐标测量机等工具进行测量。
此外，还需注意温度、湿度等环境因素的影响，以保证测量结果的准确性。
2. 稳定的机械系统：精密机械加工需要稳定的机械系统，以保持加工过程的稳定性和重复性。
对机械系统的合理设计和加工质量的要求十分严格。
在选择机械系统时，应考虑机械刚度、动态响应、精密控制等因素，以确保机械系统能够满足要求。
3. 黑匣子技术：在精密机械加工过程中，黑匣子技术可用于数据采集和监测。
通过记录和分析加工过程中的数据，可以对机械系统进行调整和优化，提高加工的精度和效率。
黑匣子技术具有大数据处理能力和智能分析能力，可以实现精密机械加工的自动化和智能化。
4. 智能调控技术：精密机械加工需要实现对加工参数的智能调控。
通过引入先进的自动化技术和控制算法，可以对机械加工过程中的各个参数进行实时监测和调整，以提高加工的质量和效率。
智能调控技术具有高精度、高稳定性和高可靠性的特点，能够满足精密机械加工的需求。
二、工具选用1. 高速切削工具：精密机械加工中常用的切削工具包括铣刀、钻子、车刀等。
在选择工具时，需要考虑刀具材料、刀具形状、刀具涂层等因素。
高速切削工具能够提高加工速度和加工精度，同时也能降低加工耗时和工具磨损。
2. 超硬刀具：精密机械加工对刀具材料的硬度和耐磨性要求较高。
超硬刀具，如金刚石刀具和氮化硼刀具，具有较高的硬度和耐磨性，能够在高速切削和高温环境下保持较好的加工效果。
超硬刀具的选用可以提高加工的质量和效率。
那些常用的数控刀具
那些常用的数控刀具
1外圆车刀，主要用来车外圆。
也可车端面，倒角等。
45度75度90度都是常用的，主要用于车床加工。
2钻头，主要用来钻孔。
也可倒角。
3切断刀，切槽刀，切槽刀和切断断刀基本相似。
切断刀主要用于切断工件，切槽刀主要用来切槽。
4内孔车刀，一般用来加工内孔的通孔和不通孔，一般用于精加工
5螺纹车刀用于车削螺纹。
有三角螺纹，梯形螺纹，矩形螺纹等都是常用的
6中心钻，一般用于定中心而用的。
主要用于铣床。
用在钻头打孔前面，保证中心距。
7点钻，和中心钻功能类似。
可以定点也可倒角加工。
属于常用数控刀具
8立铣刀主要用于铣床加工。
一般用在铣床和CNC上。
普遍使用的刀具。
三刃，四刃。
一般四刃用于精加工，二刃用于铣槽。
9燕尾刀，用来加工特殊的燕尾槽。
10球头铣刀。
主要用来加工曲面。
三维编程时常用，
11丝锥，主要用来加工内螺纹。
螺旋，挤压，切削丝锥都是常用的。
“此文为看点（智造科技原理）原创内容，特此声明”。
机械制造 常用刀具
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齿轮滚刀的合理使用
① 齿轮滚刀的磨损和窜刀 各刀齿磨损不均，齿轮中线处刀齿磨损较严重。确定滚刀长 度时应考虑轴向窜刀长度，标准滚刀长度为导程的4～5倍。 ② 齿轮滚刀螺旋方向的选择
齿轮滚刀旋向根据被切齿轮旋向而定。被切齿轮螺旋角 β≤10°时，滚刀做成右旋； β＞10°时，滚刀螺旋方向应 与被切齿轮旋向相同，以减小滚刀的安装角减小切入端负荷
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刀片夹紧方式：
1）上压式 夹紧力大，
定位可靠，阻碍流屑
2）偏心式 结构简单，
不碍流屑，夹紧力不大
3）综合式 夹紧力大，
耐冲击，结构复杂
4）杠杆式
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（3）车刀的几何参数 1）切削角度
六个主要角度： 主偏角、副偏角、前角、后角、 副后角、刃倾角
2）其它几何参数的选择
过渡刃、刀刃钝圆半径、副倒棱等
量为零称为原始剖面， 具有标准齿形。
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插齿刀实质上是个变变位齿轮
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③插齿刀的两侧面是两个 旋向相反的渐开螺旋面， 即两侧切削刃分别绕刀具 轴线作螺旋运动形成的螺 旋面，也就是斜齿轮的齿 面，制造容易，精度高。
④任意端剖面的变位系数
x0=b0tgαp/m ⑤任意剖面的分圆齿厚
s0′= s0＋2 b0tgβ0 又 s0′= s0＋2 x0 m tgα ∴ tgβ0 = x0 m tgα/ b0= tgαtgαp ⑥标准直齿插齿刀顶刃后角αp= 6°,侧刃后角αc≈ 2°,顶刃前 角γ2p0=21/55/9°,侧刃投影不是渐开线，齿形角修正(20°10′14.5″)37
2.2.5 磨料与磨具
砂轮 磨料＋结合剂 砂轮特性决定于五要素： 磨料、粒度、结合剂、硬度和 组织。
精密机械制造技术2.10典型加工方法与常用刀具解读
机械制造技术基础
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第二章 制造工艺装备
本章为全书重点内容之一
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2 3 金属切削刀具：概念、角度、材料、刀具种类 金属切削机床：类型、设计原理、机床原理 机床夹具：概念、定位原理、夹紧方式与夹紧力
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第一节 金属切削刀具的基本知识
一.金属对工作角度的影响 ①当刀尖安装得高于或低于工件轴线时，刀具的工作 前角和工作后角的变化情况 ②当车刀刀杆的纵向轴线与进给方向不垂直时，刀具 的工作主偏角和工作副偏角的变化情况
b)进给运动对工作角度的影响
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刀尖安装得高于或低于工件轴线时的工作 角度的情况
１、切削运动与切削用量 金属切削加工是利用刀具从工件毛坯上切去 一层多余的金属，从而使工件达到规定的几 何形状、尺寸精度和表面质量的机械加工方 法。 为了切除多余的金属，刀具和工件之间必须 有相对运动，即切削运动。 切削运动可分为主运动和进给运动。 如图2－1和图2－2。
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二 切削刀具的基本概念（刀具角度）
金属切削刀具的种类很多，其形状、结构各不相同， 但是它们的基本功能都是在切削过程中，用刀刃从工件 上切下多余的金属。因此在结构上它们都具有共同的特 征，尤其是他们的切削部分。外圆车刀是最基本、最 典型的切削刀具，故通常以外圆车刀为代表来说明刀具 切削部分的组成，并给出部分几何参数的一般性定义。
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（三）刀具的标注角度
(1)前角：在正交平面内测量前刀 面与基面之间的夹角，前角表示
前刀面的倾斜程度，前脚的正负
常用机床加工方法
常用机床加工方法
机床加工是一种先进的制造工艺，可以用于制造各种精密零件和零件组件。
在机床加工中，常用的方法包括车削、铣削、钻削、磨削、镗削等。
车削是最常见的机床加工方法之一，它使用旋转的刀具对工件进行切削。
车床是最常见的车削机床，它能够制造各种圆柱形零件，如轴、齿轮、螺纹等。
铣削是另一种常见的机床加工方法，它使用旋转的刀具对工件进行切削。
铣床是常用的铣削机床，它可以制造各种平面和复杂形状的零件，如齿轮、凸轮、模具等。
钻削是一种用于制造孔洞的机床加工方法，它使用旋转的钻头对工件进行加工。
钻床是用于钻削的机床，它可以制造各种大小和形状的孔洞，如圆孔、方孔、椭圆孔等。
磨削是一种用于制造精密表面的机床加工方法，它使用磨料对工件进行切削。
磨床是用于磨削的机床，它可以制造各种高精度的零件，如精密轴承、模具等。
镗削是一种用于制造大孔和内部轮廓的机床加工方法，它使用旋转的刀具对工件进行切削。
镗床是用于镗削的机床，它可以制造各种大小和形状的孔洞和轮廓，如汽缸套、齿轮壳体等。
以上是常用的机床加工方法，它们在制造各种零件和零件组件的过程中都有重要的应用。
- 1 -。
2-1典型加工方法与常用刀具
(4) 齿侧间隙 指齿轮副在工作状态下，非工作齿面间 应有一定的间隙，以补偿齿轮的加工和安装误差，补偿热 变形，保证齿轮能自由回转和贮存润滑油。齿侧间隙是由 工作条件确定的。制造时，通过控制齿轮齿厚来获得。 为了适应机械产品不同的需要，我国将渐开线圆柱齿 轮分为 12 个精度等级 (GBl0095 一 88) ，精度由高至低依次 为112级。在一般机械中，以7、8级的齿轮应用最广。 齿轮加工分齿坯加工和齿面加工两个阶段，而齿面加 工是整个齿轮加工的关键。下面着重介绍渐开线齿面的切 削加工。 齿面加工按其加工原理分为成形法和展成法两类。若 刀刃形状与被切齿轮齿槽的形状相符，齿面由成形刀具直 接切出时，称成形法，例如铣齿等。若齿面是根据齿轮的 啮合原理来形成的，称展成法，例如滚齿、插齿等。
齿轮应用广泛。常见的有圆柱齿轮、圆锥齿轮及蜗杆蜗轮等 。其中以渐开线圆柱齿轮应用最广。
圆柱齿轮中，齿向平行于轴线的称直齿轮；齿向呈螺旋线形状 的称斜齿轮。其齿廓曲线通常采用渐开线。 为了保证齿轮的传动质量，对齿轮加工提出下列要求： (1)传动运动的准确性 为保证齿轮传动速比的准确性，应要 求齿轮一转内转角误差不超过允许值。为此，在齿轮加工中，分 齿应均匀。 (2)传动的平稳性 所谓传动平稳，是指振动和噪音小，冲击 要小。因此，应限制局部齿形的制造误差，以限制瞬时速比的变 动量。 (3) 载荷分布的均匀性 为避免造成齿面应力集中，局部磨损 ，影响使用寿命。
齿轮滚刀的选用
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华中科技大学机械科学与工程学院熊 良山制作
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齿轮滚刀的选用 选用齿轮滚刀时、应注意以下几点： 1) 齿轮滚刀的基本参数(如模数、压力角、齿顶高系数等)应按 被切齿轮的相同参数选取。齿轮滚刀的参数标注在其端面 上。 2) 齿轮滚刀的精度等级，应按被切齿轮的精度要求或工艺文 件的规定选取。 3) 齿轮换刀的旋向，应尽可能与被切齿轮的旋向相同，以减 小滚刀的安装角度，避免产生切削振动，提高加工精度和 表面质量。滚切直齿轮，一般用右旋滚刀；滚切左旋齿轮， 最好选用左旋滚刀。
2.1 典型加工方法与常用刀具
轴向力和扭矩 切削轻快
切削刃强度和散热条件 刀具寿命
标准麻花钻的螺旋角β=18°~ 30°。 黄铜、软青铜： β=10°~ 17° 轻合金、紫铜： β=35°~ 40° 高强度钢、铸铁:图β=10°~ 15° 2－13
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（2）顶角2φ和主偏角κr
即锋角是指两主切削刃在与 它们平行的平面上投影的夹 角 。（图2－18b）
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3）麻花钻的主要几何参数
（1）螺旋角β
指钻头螺旋槽最外缘处螺旋 线的切线与钻头轴线的夹角
L
钻头轴线
主切削刃上不同半径处的螺旋角不一样， 即螺旋角从外缘到钻心逐渐减小。
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螺旋角对切削过程的影响
螺旋角的大小不仅影响 排屑情况，而且它就是 钻头的轴向前角。
β
γf
铰刀与扩孔钻的比较
1）刀齿数多（6－12个），故导向性好，切削平稳 2）刀体强度和刚性较好（容屑槽浅，芯部直径大） 因此，铰孔的加工质量更好。
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特点：
（1）铰孔是在半精加工基础上的精加工方法。 （2）不能校正底孔轴线的偏斜，只能保证孔本身精度。 （3）不能保证孔与孔之间的尺寸精度及位置精度 （4）铰削余量小，切削速度低。
（1）逆铣法（conventional milling) 铣刀旋转方向与工件进给方向相反。
（2）顺铣法（climb milling) 铣刀旋转方向与工件进给方向相同。
2.1 典型加工方法与常用刀具
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一、车削与车刀 车削：加工内外圆、端面、螺纹及各种内外回转成形面，切断、
切槽。
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车刀主要类型： 直头外圆车刀； 弯头车刀； 偏刀； 切槽或切断刀； 镗孔刀； 螺纹车刀； 成形车刀。
汽车各类零部件加工工艺及所用的刀具
汽车各类零部件加工工艺及所用的刀具孔类零件的加工零件的孔加工多半采用多刃复合式（刀刃机夹、镶焊组合）结构，以铰、挤削代替磨削。
在一次性走刀过程中完成孔的精加工，其转速达3000r/min,走刀速度达 1.5～3m/min,精度达5～7级，粗糙度Ra=0.7μm,枪钻转速达8000r/min,Ra=2μm。
德国Mapal公司生产的精密镗、铰刀，以其独特的结构、超精密的内孔精度、优异的表面粗糙度及高的经济效益被汽车工业广泛采用。
Mapal刀具为单刃切削刀具，刀片采用精密研磨的可转位刀片。
在刀体上镶有两块以上的支承导条，几乎在刀片进入工件切削的同时，支承导条也紧跟在对应的位置起支撑作用，并吸收切削时所引起的振动和阻力，保证内孔圆度和圆柱度在1～3μm以内，其孔径公差达H6。
在汽车发动机气门导管孔加工中，其加工精度、表面质量都优于枪钻加工。
汽缸孔镗削采用双工位、机床主轴内置式、轴向往复运动推拉杆机构。
往复走刀分别用于粗镗和精镗，镗削速度达800m/min。
平面类零件的加工平面类零件的铣削多半采用具有密齿、过定位、重复夹紧结构的径、轴向双向可调高速密齿面铣刀。
铣刀直径250～400mm，轴向跳动≤±0.0025mm。
零件装配平面的加工是以铣代磨，粗糙度Ra=0.7μm，不平度<0.02mm。
精铣刀盘的刀片可通过偏心螺钉进行调整，调整精度达0.002mm。
在中等进给精铣加工时，采用普通刀片与修光刀片合理布置，零件表面粗糙度可明显改善；大进给精铣加工时，全部采用修光刀片，可获得理想的表面粗糙度。
铣削铝合金材料的工件时，采用各种规格的不等齿距的铣刀以及大的轴向与径向前角，刀具的前刀面经抛光处理，切削时切削力小，无振动，表面质量佳。
曲轴主轴承盖的加工，则采用倒置、排列式机夹复合成形拉削专用刀具，安装3种共713片可转位硬质合金涂层（TiCN）刀片，进给速度25m/min,班产1750件，拉削切削余量1.5～3mm。
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精密机械制造技术21典型加工方法与常用刀具
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第二章制造工艺装备
第一节典型加工方法与常用刀具
车刀：整体式、焊接式、机夹重磨式和机夹可转位式 孔加工刀具：麻花钻、扩孔钻、铰刀等 铣刀：平面铣刀、指状铣刀等 拉刀：拉刀和推刀
齿轮刀具：滚齿、插齿、铣齿、磨齿、锑齿等 砂轮：外圆、内圆、平面砂轮等
❖ 拉刀是一种高生产率、高精度的多齿刀具。
❖ 可加工出各种形状的内孔结构。如：内圆孔、 内方孔、内花键、内孔键槽等。
❖ 也可加工各种形状的外表面。如：平面、成 形面。
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1、拉刀的类型
❖ 按加工工件表面不同分：内拉刀和外拉刀。 ❖ 按拉刀工作受力方向不同分：拉刀和推刀。 ❖按拉刀的结构：整体式和组合式 。
盘铣刀的每一个刀齿相当于一把车刀，角度标 注坐标系与外圆车刀定义一致，故其角度定义与 车刀相同。
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2、硬质合金端铣刀
❖硬质合金机夹重磨式端铣刀（图2-26） ❖硬质合金可转位端铣刀（图2-27）
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3、铣削方式及合理选用
❖ 优点和机夹重磨式车刀一致：可避免焊接引起的应 力、裂纹等缺陷；刀杆可多次重复使用。刀头结构 较复杂，刚度不如焊接式，有夹持应力。
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二、钻削、扩削、铰削与孔加工刀具
❖按用途分两大类：
从实体材料上加工成孔：麻花钻、中心钻及
深孔钻；
对已有孔进行再加工：扩孔钻、铰刀、镗刀，
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2、硬质合金机夹重磨式车刀
❖用机械的方法将硬质合金刀片夹固在刀杆上的 车刀。
❖刀片磨损后，可取下重磨，然后再安装使用。 ▪ 优点:可避免焊接引起的应力、裂纹等缺陷； 刀杆可多次重复使用。 ▪ 缺点：刀头结构较复杂，刚度不如焊接式， 有夹持应力。
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3、机夹可转位式车刀
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一、车削与车刀
❖车刀功能：
是金属切削加工中应用最广泛的一种刀具，主要
用于加工外圆、内孔、端面、螺纹及各种回转 体表面、切断与切槽等。
（图2-1）
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❖结构型式：
整体式（高速钢） 焊接式 机夹重磨式 机夹可转位车刀（硬质合金）
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1、硬质合金焊接式车刀
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麻花钻主要几何参数
❖公称直径 ❖螺旋角：钻头螺旋槽最外缘处螺旋线的切线与 钻头轴线间的夹角为螺旋角。标准麻花钻 β=18°~30°，小直径钻头直径较小。 ❖顶角：为两主切削刃在与其平行线的轴向平面 上的投影之间的夹角。标准麻花钻2φ=118°。
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❖主偏角：主偏角的大小决定于顶角的大小，顶 角之半φ在数值上与主偏角接近。 ❖前角：在正交平面内测量的前刀面与基面的夹 角。 ❖后角：在假定工作平面内测量的切削平面与后 主刀面的夹角。
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3、铰刀
铰刀用于中、小尺寸的半精加工和精 加工，也可以用于磨孔或研孔前的预加工。
❖铰刀齿数多（6~12个），导向性 ❖芯部直径大，刚性好
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❖铰削余量小，切削速度低，加上切削过 程中的挤压作用，所以能获得较高的加工 精度和较好的表面质量。 ❖铰刀分为手用铰刀和机用铰刀两类。手 用铰刀分为整体式和可调整式两种，机用 铰刀分为带柄的和套式两种。
❖将预先加工好的有一定几何角度的多角形硬 质合金刀片，用机械的方法装夹在特制的刀 杆上，便成为机夹可转位式车刀。
❖刀具的几何角度是由刀片形状及其刀杆槽中 的安装位置来确定，不需要刃磨。
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❖ 刀片的一个切削刃磨损后，只要松开刀片夹紧元件， 将刀片转位，改用另一个新刀刃，重新夹紧后即可 继续切削。待全部刀刃都磨钝后，再装上新刀片即 可。
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2、扩孔钻
扩孔钻是用于对已钻孔进一步加工，以 提高孔的加工质量的刀具。
❖扩孔钻的刀齿较多，一般有三四个，导向性好， 切削平稳。由于扩孔余量较小，容屑槽浅，刀体 强度和刚性较好；扩孔钻没有横刃，改善了切削 条件，可以大大提高切削效率和加工质量。
❖扩孔钻的主要类型有两种，即整体式扩孔钻和 套式扩孔钻，其中套式扩孔钻适用于大直径孔的 扩孔加工。
铣削方式
指铣削时铣刀相对于工件的运动和位置关系。 铣削方式影响：刀具的耐用度、工件的加工表面粗糙 度、铣削过程的平稳性及切削加工的生产率。 ▪ 圆周铣削法(周铣法) ：逆铣和顺铣 ▪ 端面铣削法(端铣法)：对称铣、不对称逆铣、不对
称顺铣。
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四、拉刀
内拉刀、内圆磨砂轮、珩磨头等。
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1、麻花钻
麻花钻是一种形状较为复杂的双 刃钻孔或扩孔的标准刀具，一般用于 孔的粗加工也可用于攻丝、铰孔、拉 孔、镗孔、磨孔的预制孔。
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麻花钻结构
由三部分构成: 尾部：钻头的夹持部分，用于与机床联接，并传 递扭矩和轴向力。按直径分为直柄（小直径）和 锥柄（大直径）两种。 颈部：尾部与工作部分间的过渡部分，供磨削砂 轮退 刀和打印标记用。小直径的直柄钻头没有 颈部。 工作部分：钻头的主要部分，前端是切削部分， 承担 主要的切削工作；后端为向导部分，引导 钻头，也是切削部分的后备部分。
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Table
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三、铣削与铣刀
❖ 概念
刀齿分布在圆周表面（圆柱和盘状铣刀） 或端面（端面铣刀）上的多刃回转刀具。
❖ 用途
加工平面、台阶、沟槽和各种成形表面。
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1、铣刀的几何角度
❖圆柱铣刀的几何角度
前角用法平面γn、后角αn或α0及螺旋角β。
❖端铣刀的几何角度
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在碳钢（一般为45钢）刀杆上按刀具几 何角度的要求开出刀槽，用焊料（一般为铜 丝）将硬质合金刀片（专业厂家生产、已标 准化）焊接在刀槽内，并按所设计的几何角 度刃磨后使用的车刀。
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✓特点：结构简单、刚性好，适应性强，可 以根据具体的加工条件和要求刃磨出合理的 几何角度。
✓注意：焊接时产生内应力或裂纹、刀片硬 度下降，切削性能和耐用度降低。