机械制造装备设计之5__金属切削刀具与刀具系统设计(a.ppt

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1、机械制造装备设计机械制造装备设计 主讲教师 李辉机械工程学院机械工程学院机械制造教研室机械制造教研室2021/9/231第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计5.1 5.1 成形车刀设计成形车刀设计 5.2 5.2 成形铣刀设计成形铣刀设计 5.3 5.3 圆孔拉刀设计圆孔拉刀设计 5.4 5.4 数控刀具与工具系统数控刀具与工具系统2021/9/232现代高效刀具的特点为现代高效刀具的特点为“高精度、高效率、高可靠性和专高精度、高效率、高可靠性和专用化用化”。“专用化专用化”就是针对用户的特定需求，提供一整套高就是针对用户的特定需求，提供一整套高效率加工解决方案

2、。掌握了现代高效刀具的核心技术，才能开效率加工解决方案。掌握了现代高效刀具的核心技术，才能开发生产出满足用户需要的成套高效硬件设备，包括机床、刀具、发生产出满足用户需要的成套高效硬件设备，包括机床、刀具、配套工卡辅具、冷却系统、测量系统等。我国的刀具制造业要配套工卡辅具、冷却系统、测量系统等。我国的刀具制造业要实现与国际接轨，首先需要努力实现经营方针的战略性转变：实现与国际接轨，首先需要努力实现经营方针的战略性转变：从单纯卖刀具转变到能为用户提供从单纯卖刀具转变到能为用户提供“加工解决方案加工解决方案”，承诺为，承诺为用户解决实际加工问题。用户解决实际加工问题。第第5 5章章 金属切削刀具与刀

3、具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计2021/9/2335.1 5.1 成形车刀设计成形车刀设计成形车刀是在车床上车削内外成形表面的非标成形车刀是在车床上车削内外成形表面的非标刀具，能一次切出成形表面，操作简便，生产效率刀具，能一次切出成形表面，操作简便，生产效率高。但成形刀具制造较为困难，用普通机床难以达高。但成形刀具制造较为困难，用普通机床难以达到高精度要求，在加工较长工件或切削速度较高时到高精度要求，在加工较长工件或切削速度较高时容易产生振动。成形车刀具有生产效率高、加工质容易产生振动。成形车刀具有生产效率高、加工质量稳定、刀具使用寿命长等特点。量稳定、刀具使用寿命长等特点。第第5 5章

4、章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计2021/9/234本章主要介绍成形车刀前角、后角的形成、切本章主要介绍成形车刀前角、后角的形成、切削刃上各点前角及后角的表示及变化规律。重点介削刃上各点前角及后角的表示及变化规律。重点介绍了根据被加工零件表面的形状、尺寸、刀具的前绍了根据被加工零件表面的形状、尺寸、刀具的前角和后角，采用作图法或计算法来确定成形车刀刀角和后角，采用作图法或计算法来确定成形车刀刀刃的形状刃的形状(截形截形)。成形车刀主要适用于尺寸较小、加工表面形状成形车刀主要适用于尺寸较小、加工表面形状较复杂、且生产批量较多的圆柱形零件的加工。较复杂、且生产批量较多的圆柱

5、形零件的加工。第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计2021/9/2355.1.1 5.1.1 成形车刀的种类与用途成形车刀的种类与用途(1)(1)生产效率高生产效率高 能一次切出成形表面、操作简能一次切出成形表面、操作简便、生产效率高。便、生产效率高。(2)(2)加工质量稳定加工质量稳定 加工精度可达加工精度可达IT10IT8、表、表面粗糙度面粗糙度Ra6.33.2。(3)(3)刀具寿命长刀具寿命长 可重磨多次。可重磨多次。第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计2021/9/2361.按刀体外形与结构分为按刀体外形与结构分为(1)(

6、1)平体成形车刀平体成形车刀 除切削刃外其它结构和普通车刀完全相同。除切削刃外其它结构和普通车刀完全相同。常用于加工简单成形表面，如铲齿、车螺纹和车常用于加工简单成形表面，如铲齿、车螺纹和车圆弧等。圆弧等。第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计5.1.1 5.1.1 成形车刀的种类与用途成形车刀的种类与用途2021/9/237第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计2021/9/238(2)(2)棱体成形车刀棱体成形车刀 外形为棱柱体，刚性好，重磨次数多，使用寿外形为棱柱体，刚性好，重磨次数多，使用寿命长。只能加工外成形表面。命长。只能

7、加工外成形表面。第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计5.1.1 5.1.1 成形车刀的种类与用途成形车刀的种类与用途2021/9/239第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计2021/9/2310(3)(3)圆体成形车刀圆体成形车刀 刀体是一个回转体，并磨出容屑缺口和前刀面，刀体是一个回转体，并磨出容屑缺口和前刀面，其优点是刀具容易制造，可重磨次数多，可以加工其优点是刀具容易制造，可重磨次数多，可以加工内、外成形表面，故生产中用得较多。内、外成形表面，故生产中用得较多。第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统

8、设计5.1.1 5.1.1 成形车刀的种类与用途成形车刀的种类与用途2021/9/2311第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计2021/9/23122.按进给方向分为按进给方向分为(1)(1)径向进给成形车刀径向进给成形车刀 切削时其切削刃沿工件半径方向切入，切削行程切削时其切削刃沿工件半径方向切入，切削行程短，生产率高，应用最广泛。但当切削刃宽度较大时，短，生产率高，应用最广泛。但当切削刃宽度较大时，径向力就会增大，容易引起振动，加工表面粗糙度增径向力就会增大，容易引起振动，加工表面粗糙度增大，不适用于加工细长和刚性差的工件。大，不适用于加工细长和刚性差的工件

9、。第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计5.1.1 5.1.1 成形车刀的种类与用途成形车刀的种类与用途2021/9/2313径向进给成形车刀径向进给成形车刀第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计2021/9/2314（2 2）切向进给成形车刀）切向进给成形车刀 切削时其切削刃沿工件切向切入。由于切削刃切削时其切削刃沿工件切向切入。由于切削刃是逐渐切入与切离工件故切削力小，工作平稳，切是逐渐切入与切离工件故切削力小，工作平稳，切削行程长，生产率较低，常用于自动车床上加工精削行程长，生产率较低，常用于自动车床上加工精度较高的小尺寸零件。

10、度较高的小尺寸零件。第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计5.1.1 5.1.1 成形车刀的种类与用途成形车刀的种类与用途2021/9/2315切向进给成形车刀切向进给成形车刀 第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计2021/9/2316（3 3）斜向进给成形车刀）斜向进给成形车刀 切削时其切削刃的进给方向与工件轴线不切削时其切削刃的进给方向与工件轴线不垂直，用在车削直角台阶表面，能形成较合理垂直，用在车削直角台阶表面，能形成较合理的后角。的后角。第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计5.1.1 5.1.

11、1 成形车刀的种类与用途成形车刀的种类与用途2021/9/2317斜向进给成形车刀斜向进给成形车刀第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计2021/9/23185.1.2 5.1.2 成形车刀的前角和后角成形车刀的前角和后角1.1.前角和后角的形成前角和后角的形成 1 1）棱体成形车刀）棱体成形车刀 第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计2021/9/2319第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计2021/9/2320第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计2021/9/2321

12、第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计侧后角与侧前角定义为成形车刀的后角与前角侧后角与侧前角定义为成形车刀的后角与前角 2021/9/2322第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计在棱体成形车刀的切削刃各点的切削平面在棱体成形车刀的切削刃各点的切削平面和基面的位置是变化的，由各点的切削平面和和基面的位置是变化的，由各点的切削平面和基面与所在点的后面和前面形成的后角与前角基面与所在点的后面和前面形成的后角与前角都不相同。离工件中心越远，后角越大、前角都不相同。离工件中心越远，后角越大、前角越小。越小。2021/9/23235.1.2 5

13、.1.2 成形车刀的前角和后角成形车刀的前角和后角2.1 2.1 前角和后角的形成前角和后角的形成 2.2.圆体成形车刀圆体成形车刀 第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计2021/9/2324第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计2021/9/2325第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计2021/9/2326第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计2021/9/23275.1.3 5.1.3 成形车刀的廓形设计成形车刀的廓形设计成形车刀设计的主要内容有两部分：廓形设成形车刀

14、设计的主要内容有两部分：廓形设计和刀体设计。廓形设计可利用计算法、作图法计和刀体设计。廓形设计可利用计算法、作图法进行，目前通过进行，目前通过CAD更为简便和精确。刀体设计更为简便和精确。刀体设计可选用厂标定型的结构及尺寸。成形车刀设计图可选用厂标定型的结构及尺寸。成形车刀设计图包括廓形设计图、刀体结构尺寸图以及检测廓形包括廓形设计图、刀体结构尺寸图以及检测廓形用的成对样板工作图。用的成对样板工作图。第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计2021/9/23285.1.3 5.1.3 成形车刀的廓形设计成形车刀的廓形设计1 1成形车刀廓形设计概念成形车刀廓形设计概念

15、第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计成形车刀的廓形设计就是根据被加工零件的成形车刀的廓形设计就是根据被加工零件的廓形来确定相对应的刀具廓形。廓形来确定相对应的刀具廓形。被加工零件的廓形是指零件在轴向平面内的被加工零件的廓形是指零件在轴向平面内的形状与尺寸，而成形车刀的廓形是指刀具切削刃形状与尺寸，而成形车刀的廓形是指刀具切削刃在垂直于后刀面上的投影所形成的形状。在这个在垂直于后刀面上的投影所形成的形状。在这个平面上成形车刀的廓形容易制造和测量。平面上成形车刀的廓形容易制造和测量。2021/9/23295.1.3 5.1.3 成形车刀的廓形设计成形车刀的廓形设计第

16、第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计因此，刀具的廓形不重合于零件的廓形，而产生因此，刀具的廓形不重合于零件的廓形，而产生了畸变，对于了畸变，对于0的径向成形车刀，它的廓形宽度与对的径向成形车刀，它的廓形宽度与对应的零件廓形宽度相等，因此，成形车刀廓形设计是应的零件廓形宽度相等，因此，成形车刀廓形设计是根据零件的廓形深度根据零件的廓形深度T和刀具的前角、后角来修正成和刀具的前角、后角来修正成形车刀的廓形深度形车刀的廓形深度P和与它相关的尺寸。和与它相关的尺寸。2021/9/23300、0时刀具廓形与工件廓形的关系时刀具廓形与工件廓形的关系圆体刀圆体刀棱体刀棱体刀第第

17、5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计2021/9/23315.1.3 5.1.3 成形车刀的廓形设计成形车刀的廓形设计2 2成形车刀廓形设计原理成形车刀廓形设计原理 第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计作图法设计：已知零件的廓形、刀具的前角作图法设计：已知零件的廓形、刀具的前角和后角、圆体车刀廓形的最大半径和后角、圆体车刀廓形的最大半径R，通过作图找，通过作图找出切削刃在垂直于后刀面上的投影。出切削刃在垂直于后刀面上的投影。计算法设计：由于成形车刀切削刃的廓形宽计算法设计：由于成形车刀切削刃的廓形宽度相等于对应的零件廓形宽度。成形车刀

18、廓形设度相等于对应的零件廓形宽度。成形车刀廓形设计主要是利用计算法求出成形车刀廓形深度，能计主要是利用计算法求出成形车刀廓形深度，能达到很高精确度。达到很高精确度。2021/9/2332作图法设计成形车刀廓形作图法设计成形车刀廓形圆体刀圆体刀棱体刀棱体刀第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计2021/9/2333作图法设计成形车刀廓形作图法设计成形车刀廓形圆体刀圆体刀棱体棱体刀刀第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计2021/9/2334计算法设计成形车刀廓形计算法设计成形车刀廓形圆体刀圆体刀棱体刀棱体刀第第5 5章章 金属切削刀具与

19、刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计2021/9/23355.1.3 5.1.3 成形车刀的廓形设计成形车刀的廓形设计3 3成形车刀对称圆弧廓形的近似计算成形车刀对称圆弧廓形的近似计算 第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计对于零件上精度不高的圆弧廓形，也可利用计对于零件上精度不高的圆弧廓形，也可利用计算方法，求出成形车刀上对应的圆弧廓形尺寸。算方法，求出成形车刀上对应的圆弧廓形尺寸。2021/9/2336成形车刀对称圆弧的近似计算成形车刀对称圆弧的近似计算第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计2021/9/23375.1.4 5.

20、1.4 成形车刀其它部分设计成形车刀其它部分设计1 1成形车刀的刀体成形车刀的刀体 第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计成形车刀的刀体结构及其尺寸与所使用的机床和成形车刀的刀体结构及其尺寸与所使用的机床和夹持成形车刀的刀夹有关。夹持成形车刀的刀夹有关。成形车刀刀体结构的各尺寸及精度、表面粗糙度、成形车刀刀体结构的各尺寸及精度、表面粗糙度、材料及热处理、硬度等技术条件均按厂标确定。材料及热处理、硬度等技术条件均按厂标确定。2021/9/23385.1.4 5.1.4 成形车刀其它部分设计成形车刀其它部分设计 第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与

21、刀具系统设计2021/9/23395.1.4 5.1.4 成形车刀其它部分设计成形车刀其它部分设计2 2成形车刀的样板成形车刀的样板 第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计成形车刀设计后还需设计成形车刀样板，通常成形车刀设计后还需设计成形车刀样板，通常设计相互吻合的两块样板：一块设计相互吻合的两块样板：一块“工作样板工作样板”是在是在制造成形车刀时用于检验成形车刀廓形的；一块制造成形车刀时用于检验成形车刀廓形的；一块“校对样板校对样板”是用于检验是用于检验“工作样板工作样板”的磨损程度。的磨损程度。2021/9/2340第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金

22、属切削刀具与刀具系统设计2021/9/23415.1.5 5.1.5 成形车刀的三维设计成形车刀的三维设计加工零件图加工零件图第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计2021/9/23425.1.5 5.1.5 成形车刀的三维设计成形车刀的三维设计刀具三维图形刀具三维图形第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计2021/9/2343刀具图刀具图2021/9/23445.2 5.2 成形铣刀设计成形铣刀设计 第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计成形铣刀的切削刃廓形应根据工件廓形设计。成形铣刀的切削刃廓形应根据

23、工件廓形设计。用成形铣刀在通用铣床上可加工复杂形状的表面，用成形铣刀在通用铣床上可加工复杂形状的表面，生产率也较高。成形铣刀常用来加工直槽、螺旋槽、生产率也较高。成形铣刀常用来加工直槽、螺旋槽、齿轮等。齿轮等。常用的成形铣刀（如凸半圆铣刀和凹半圆铣刀）常用的成形铣刀（如凸半圆铣刀和凹半圆铣刀）已有通用标准。而大多数成形铣刀属专用铣刀需自行已有通用标准。而大多数成形铣刀属专用铣刀需自行设计。设计。2021/9/23455.2 5.2 成形铣刀设计成形铣刀设计 第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计按成形铣刀齿背的加工方法，可分为尖齿成形铣按成形铣刀齿背的加工方法，可

24、分为尖齿成形铣刀和铲齿成形铣刀两种。刀和铲齿成形铣刀两种。尖齿成形铣刀的齿背是利用专门的靠模铣削和刃尖齿成形铣刀的齿背是利用专门的靠模铣削和刃磨的，具有较高的耐用度和较好的加工质量。但制造磨的，具有较高的耐用度和较好的加工质量。但制造复杂，刃磨较难，适合于大批量生产。复杂，刃磨较难，适合于大批量生产。铲齿成形铣刀的齿背是按一定曲线铲制的，用钝铲齿成形铣刀的齿背是按一定曲线铲制的，用钝后只需重磨前刀面，可保证刃形不变，刃磨方便，得后只需重磨前刀面，可保证刃形不变，刃磨方便，得到广泛应用。到广泛应用。2021/9/2346第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计2021

25、/9/23475.2.1 5.2.1 铲齿成形铣刀铲齿成形铣刀 第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计1 1铲齿的原理铲齿的原理 为使成形铣刀在设计、制造和检验时简便，成为使成形铣刀在设计、制造和检验时简便，成形铣刀的前角多取形铣刀的前角多取0。因此成形铣刀的前刀面为轴。因此成形铣刀的前刀面为轴向平面。为保证成形铣刀重磨后廓形不变，在重磨向平面。为保证成形铣刀重磨后廓形不变，在重磨时一定要保持前刀面通过铣刀轴线。时一定要保持前刀面通过铣刀轴线。而铣刀的后刀面应该是切削刃绕轴线回转，并而铣刀的后刀面应该是切削刃绕轴线回转，并同时沿轴线平面向铣刀轴线移动所形成的表面。

26、实同时沿轴线平面向铣刀轴线移动所形成的表面。实现这种运动的加工方法叫铲齿。现这种运动的加工方法叫铲齿。2021/9/23485.2.1 5.2.1 铲齿成形铣刀铲齿成形铣刀 第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计1 1铲齿的原理铲齿的原理 铲齿成形铣刀的刃形与后刀面在铲齿车床上用铲齿成形铣刀的刃形与后刀面在铲齿车床上用铲刀切削而成。铲刀为前角为零的平体成形车刀，铲刀切削而成。铲刀为前角为零的平体成形车刀，其切削刃廓形与铣刀轴向平面廓形相同，但凹向相其切削刃廓形与铣刀轴向平面廓形相同，但凹向相反。铲齿时，成形铣刀毛坯回转的同时，铲刀沿铣反。铲齿时，成形铣刀毛坯回转的

27、同时，铲刀沿铣刀的径向做直线运动，铲完一个刀齿后，铲刀退回，刀的径向做直线运动，铲完一个刀齿后，铲刀退回，铣刀分度后，再铲削第二个刀齿，这种沿被铲铣刀铣刀分度后，再铲削第二个刀齿，这种沿被铲铣刀半径方向的铲齿方法称为径向铲齿。半径方向的铲齿方法称为径向铲齿。2021/9/2349第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计齿间角齿间角 2021/9/2350第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计2021/9/2351第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计铲齿后所得到的齿背曲线为阿基米德螺旋线。铲齿后所得到的齿背

28、曲线为阿基米德螺旋线。2021/9/23525.2.1 5.2.1 铲齿成形铣刀铲齿成形铣刀 第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计2 2成形铣刀的后角及铲削量成形铣刀的后角及铲削量 成形铣刀的齿背曲线在成形铣刀的齿背曲线在M点的进给后角为点的进给后角为 ，它与铲削量的关系式为：它与铲削量的关系式为：2021/9/2353第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计2021/9/23545.2.1 5.2.1 铲齿成形铣刀铲齿成形铣刀 第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计2 2成形铣刀的后角及铲削量成形铣刀的

29、后角及铲削量 成形铣刀的齿顶进给后角为成形铣刀的齿顶进给后角为 ，并定义其为，并定义其为成形铣刀的名义后角，一般取成形铣刀的名义后角，一般取=10 15，则任意半径，则任意半径处的进给后角满足下式：处的进给后角满足下式：2021/9/2355第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计2021/9/23565.2.1 5.2.1 铲齿成形铣刀铲齿成形铣刀 第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计2 2成形铣刀的后角及铲削量成形铣刀的后角及铲削量 成形铣刀重磨次数愈多，后角也愈大；切削刃成形铣刀重磨次数愈多，后角也愈大；切削刃上任意点的上任意点

30、的 愈小，该点也愈小，但应保证不小愈小，该点也愈小，但应保证不小于于23，以免铣刀后面与工件加工表面发生严重，以免铣刀后面与工件加工表面发生严重摩擦。摩擦。2021/9/2357第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计当后角过小时，可采取下列改进措施。当后角过小时，可采取下列改进措施。（1）增大齿顶后角，但不能超过）增大齿顶后角，但不能超过1517。（2）修改铣刀刃形。）修改铣刀刃形。（3）改变工件安装位置。）改变工件安装位置。（4）采用斜向铲齿。）采用斜向铲齿。2021/9/2358第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计2021/9/

31、23595.2.2 5.2.2 铲齿成形铣刀的廓形设计铲齿成形铣刀的廓形设计第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计1 1加工直槽成形铣刀的廓形设计加工直槽成形铣刀的廓形设计加工直槽的成形铣刀，若采用零度前角，则当铣加工直槽的成形铣刀，若采用零度前角，则当铣刀轴线垂直于进给方向时，刀齿任意轴向剖面内的廓刀轴线垂直于进给方向时，刀齿任意轴向剖面内的廓形皆与工件廓形相同，铣刀切削刃的形状与加工该铣形皆与工件廓形相同，铣刀切削刃的形状与加工该铣刀的铲刀刃形相同，因此这种铣刀廓形设计简单，制刀的铲刀刃形相同，因此这种铣刀廓形设计简单，制造检验也方便，容易保证精度，精加工成形

32、铣刀常用造检验也方便，容易保证精度，精加工成形铣刀常用零度前角。而粗加工成形铣刀为正前角。零度前角。而粗加工成形铣刀为正前角。2021/9/2360第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计2021/9/2361第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计2021/9/23625.2.3 5.2.3 铲齿成形铣刀的结构参数铲齿成形铣刀的结构参数第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计（1）铣刀齿形高度）铣刀齿形高度h和宽度和宽度B（2）铣刀容屑槽底形）铣刀容屑槽底形 2021/9/2363第第5 5章章 金属切削刀具

33、与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计2021/9/2364第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计2021/9/23655.2.3 5.2.3 铲齿成形铣刀的结构参数铲齿成形铣刀的结构参数第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计（3 3）铣刀孔径）铣刀孔径d d：根据铣削宽度和工作条件确定根据铣削宽度和工作条件确定2021/9/23665.2.3 5.2.3 铲齿成形铣刀的结构参数铲齿成形铣刀的结构参数第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计（4 4）铣刀外径铣刀外径do：在保证铣刀孔径足够大、刀体强：在保

34、证铣刀孔径足够大、刀体强度足够的条件下，应取较小的铣刀外径。度足够的条件下，应取较小的铣刀外径。（5）铣刀齿数）铣刀齿数z：在保证刀齿强度和足够的重磨次：在保证刀齿强度和足够的重磨次数的条件下，应尽量增大铣刀齿数，以增加铣削平数的条件下，应尽量增大铣刀齿数，以增加铣削平稳性。稳性。2021/9/23675.2.3 5.2.3 铲齿成形铣刀的结构参数铲齿成形铣刀的结构参数第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计（6 6）铲削量）铲削量K：对于精度要求高的成形铣刀，其齿：对于精度要求高的成形铣刀，其齿背除铲齿外，还需铲磨，铲磨铣刀的齿背必须做成背除铲齿外，还需铲磨，铲磨

35、铣刀的齿背必须做成双重铲齿的形式。双重铲齿的形式。2021/9/2368第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计2021/9/23695.2.3 5.2.3 铲齿成形铣刀的结构参数铲齿成形铣刀的结构参数第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计（7 7）容）容屑槽角屑槽角：一般取：一般取2222、2525、3030，铣刀，铣刀齿数少时取较大值，齿数少时取较大值，（8 8）容屑槽深容屑槽深H：应能保证铲齿时铲刀或砂轮不碰：应能保证铲齿时铲刀或砂轮不碰到容屑槽底。到容屑槽底。平底不需铲磨：平底不需铲磨：型齿背：型齿背：型齿背：型齿背：2021/

36、9/23705.2.4 5.2.4 标准成形铣刀的结构形式标准成形铣刀的结构形式第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计2021/9/23715.2.4 5.2.4 标准成形铣刀的结构形式标准成形铣刀的结构形式第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计2021/9/23725.2.4 5.2.4 标准成形铣刀的结构形式标准成形铣刀的结构形式第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计2021/9/23735.3 5.3 圆孔拉刀设计圆孔拉刀设计 第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计拉刀

37、是一种高效加工的多齿刀具。拉削时利用拉拉刀是一种高效加工的多齿刀具。拉削时利用拉刀上刀齿尺寸的变化来切除加工余量。拉削加工具有刀上刀齿尺寸的变化来切除加工余量。拉削加工具有以下主要特点：以下主要特点：（1）具有很高的生产率。）具有很高的生产率。（2）拉削速度低，质量稳定。）拉削速度低，质量稳定。（3）拉床结构简单、操作方便。）拉床结构简单、操作方便。（4）拉刀加工范围广泛。）拉刀加工范围广泛。（5）拉刀是专用刀具。）拉刀是专用刀具。2021/9/23745.3 5.3 圆孔拉刀设计圆孔拉刀设计 第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计圆孔拉刀是一种多齿刀具，拉削时由

38、于拉刀的后圆孔拉刀是一种多齿刀具，拉削时由于拉刀的后一个一个(或一组或一组)刀齿高出前一个刀齿高出前一个(或一组或一组)刀齿，从而能刀齿，从而能够一层层地从工件上切下金属，以获得较高精度和较够一层层地从工件上切下金属，以获得较高精度和较好的表面质量。好的表面质量。圆孔拉刀设计的主要内容有：工作部分和非工作圆孔拉刀设计的主要内容有：工作部分和非工作部分结构参数设计；拉刀强度和拉床拉力校验；绘制部分结构参数设计；拉刀强度和拉床拉力校验；绘制拉刀工作图等。拉刀工作图等。2021/9/2375第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计1前柄前柄 2颈部颈部 3过渡锥过渡锥 4

39、前导部前导部 5切削齿切削齿6校准齿校准齿 7后导部后导部 8后柄后柄 圆拉刀2021/9/2376第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计2021/9/23775.3.1 5.3.1 圆孔拉刀工作部分设计圆孔拉刀工作部分设计 第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计工作部分是拉刀的重要组成部分，它直接关系到工作部分是拉刀的重要组成部分，它直接关系到拉削生产效率和表面质量，也影响拉刀的制造成本。拉削生产效率和表面质量，也影响拉刀的制造成本。1 1确定拉削图形确定拉削图形拉刀刀齿从工件上把拉削余量切除的顺序，用图拉刀刀齿从工件上把拉削余量切

40、除的顺序，用图形来表示，即称为拉削图形（或称拉削方式）。拉削形来表示，即称为拉削图形（或称拉削方式）。拉削图形关系到拉刀的结构、拉刀长度、拉削力的大小、图形关系到拉刀的结构、拉刀长度、拉削力的大小、刀齿负荷的分配、拉刀的磨损和使用寿命，以及拉削刀齿负荷的分配、拉刀的磨损和使用寿命，以及拉削表面质量、生产率和制造成本。表面质量、生产率和制造成本。2021/9/2378第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计（1 1）分层式拉削）分层式拉削1 1确定拉削图形确定拉削图形1 1）成形式：）成形式：按成形法原理设计的拉刀。每个按成形法原理设计的拉刀。每个刀齿的廓形与被加工表

41、面的最终形状相似。工件上的刀齿的廓形与被加工表面的最终形状相似。工件上的拉削余量被一层一层地切去，最终由最后一个刀齿切拉削余量被一层一层地切去，最终由最后一个刀齿切出最终地形状和尺寸。出最终地形状和尺寸。2021/9/2379第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计1 1确定拉削图形确定拉削图形2021/9/2380第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计（1 1）分层式拉削）分层式拉削1 1确定拉削图形确定拉削图形2 2）渐成式：）渐成式：按渐成法原理设计的拉刀。刀齿按渐成法原理设计的拉刀。刀齿的廓形与被加工表面的最终形状不同。被加工表

42、面的廓形与被加工表面的最终形状不同。被加工表面的形状和尺寸由各刀齿的副切削刃所形成。渐成式的形状和尺寸由各刀齿的副切削刃所形成。渐成式拉刀的刀齿只需制成简单的直线形或圆弧形。拉刀的刀齿只需制成简单的直线形或圆弧形。2021/9/2381第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计1 1确定拉削图形确定拉削图形2021/9/2382第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计（2 2）分块式拉削）分块式拉削1 1确定拉削图形确定拉削图形分块式拉削是指工件上每层金属是由一组尺寸分块式拉削是指工件上每层金属是由一组尺寸基本相同的刀齿切去，每个刀齿仅切去

43、一层金属的基本相同的刀齿切去，每个刀齿仅切去一层金属的一部分。按分块式拉削方式设计的拉刀称为轮切式一部分。按分块式拉削方式设计的拉刀称为轮切式拉刀。通常两到四齿为一组。拉刀。通常两到四齿为一组。2021/9/2383第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计1 1确定拉削图形确定拉削图形分块式拉削分块式拉削2021/9/2384第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计（3 3）综合式拉削）综合式拉削1 1确定拉削图形确定拉削图形综合式拉削方式是在一把拉刀上综合式拉削方式是在一把拉刀上 ，粗切齿采用，粗切齿采用轮切式结构，精切齿采用成形式结构

44、。集中了分块式轮切式结构，精切齿采用成形式结构。集中了分块式拉削方式与成形式拉削方式的各自优点。圆孔拉刀多拉削方式与成形式拉削方式的各自优点。圆孔拉刀多采用综合式拉削。采用综合式拉削。2021/9/2385第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计1 1确定拉削图形确定拉削图形11第一齿第一齿 2 2第二齿第二齿 3 3第三齿第三齿 A A粗切齿粗切齿BB过渡齿过渡齿 C C精切齿精切齿 D D校准齿校准齿、分别为第一、第二、第三齿切除的余量分别为第一、第二、第三齿切除的余量综合式拉削2021/9/23865.3.1 5.3.1 圆孔拉刀工作部分设计圆孔拉刀工作部分设

45、计 第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计2 2确定拉削余量确定拉削余量拉削余量拉削余量A是拉刀各刀齿应切除金属层厚度的总是拉刀各刀齿应切除金属层厚度的总和。应在保证去除前道工序造成的加工误差和表面破和。应在保证去除前道工序造成的加工误差和表面破坏层的前提下，尽量减小拉削余量，缩短拉刀长度。坏层的前提下，尽量减小拉削余量，缩短拉刀长度。拉削余量拉削余量A还可以根据被拉孔直径、长度和预制还可以根据被拉孔直径、长度和预制孔加工精度查表确定孔加工精度查表确定 2021/9/23875.3.1 5.3.1 圆孔拉刀工作部分设计圆孔拉刀工作部分设计 第第5 5章章 金属切削

46、刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计3 3确定齿升量确定齿升量圆孔拉刀各齿的齿升量是指相邻刀齿半径之差。圆孔拉刀各齿的齿升量是指相邻刀齿半径之差。拉削余量确定后，齿升量越大，则切除全部余量所需拉削余量确定后，齿升量越大，则切除全部余量所需刀齿数越少，拉刀长度越短，拉刀制造也较容易，生刀齿数越少，拉刀长度越短，拉刀制造也较容易，生产效率也可提高。但齿升量过大，拉刀会因强度不够产效率也可提高。但齿升量过大，拉刀会因强度不够而拉断，而且拉削表面质量也不易保证。而拉断，而且拉削表面质量也不易保证。2021/9/23885.3.1 5.3.1 圆孔拉刀工作部分设计圆孔拉刀工作部分设计 第第5 5

47、章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计3 3确定齿升量确定齿升量2021/9/23895.3.1 5.3.1 圆孔拉刀工作部分设计圆孔拉刀工作部分设计 第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计4 4确定齿距确定齿距齿距齿距p过大，同时工作齿数过大，同时工作齿数ze减少，拉削平稳性降减少，拉削平稳性降低，且增加了拉刀长度，降低了生产效率。反之，同低，且增加了拉刀长度，降低了生产效率。反之，同时工作齿数时工作齿数ze增加，拉削平稳性增加，但拉削力增大，增加，拉削平稳性增加，但拉削力增大，可能导致拉刀被拉断。为保证拉削平稳和拉刀强度，可能导致拉刀被拉断

48、。为保证拉削平稳和拉刀强度，拉刀同时工作齿数应保证拉刀同时工作齿数应保证Ze=38 2021/9/23905.3.1 5.3.1 圆孔拉刀工作部分设计圆孔拉刀工作部分设计 第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计5 5确定容屑槽形状和尺寸确定容屑槽形状和尺寸 拉刀属于封闭式切削，切下的切屑全部容纳在容拉刀属于封闭式切削，切下的切屑全部容纳在容屑槽中，因此，容屑槽的形状和尺寸应能较宽敞地容屑槽中，因此，容屑槽的形状和尺寸应能较宽敞地容纳切屑，并能使切屑卷曲成较紧密的圆卷形状。为保纳切屑，并能使切屑卷曲成较紧密的圆卷形状。为保证拉刀的强度，在相同的齿距下，可选用基本槽、

49、深证拉刀的强度，在相同的齿距下，可选用基本槽、深槽或浅槽，以适应不同的要求。槽或浅槽，以适应不同的要求。2021/9/23915.3.1 5.3.1 圆孔拉刀工作部分设计圆孔拉刀工作部分设计 第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计5 5确定容屑槽形状和尺寸确定容屑槽形状和尺寸(1)(1)直线齿背型：直线齿背型：这种槽形的齿背与前刀面均为直这种槽形的齿背与前刀面均为直线，二者与槽底圆弧圆滑连接，容屑空间较小。优点线，二者与槽底圆弧圆滑连接，容屑空间较小。优点是形状简单，制造容易。是形状简单，制造容易。(2)(2)曲线齿背型：曲线齿背型：这种槽形由两段圆弧这种槽形由两

50、段圆弧R、r和前和前刀面组成，容屑空间较大，便于切屑卷曲。深槽或齿刀面组成，容屑空间较大，便于切屑卷曲。深槽或齿距较小或拉削韧性材料时采用。距较小或拉削韧性材料时采用。2021/9/23925.3.1 5.3.1 圆孔拉刀工作部分设计圆孔拉刀工作部分设计 第第5 5章章 金属切削刀具与刀具系统设计金属切削刀具与刀具系统设计5 5确定容屑槽形状和尺寸确定容屑槽形状和尺寸(3)(3)加长齿背型：加长齿背型：这种槽形底部由两段圆弧这种槽形底部由两段圆弧r和一和一段直线组成。当齿距段直线组成。当齿距P16mm时可选用。此槽形容屑时可选用。此槽形容屑空间大，适用于拉削长度大或带空刀槽的工件。空间大，适用