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第3篇 数控刀具 3

第1章 数控刀具概论 3

1.1刀具发展概况 3

1.2数控刀具类型与特点 4

1.2.1数控刀具类型 4

1.2.2数控加工刀具的特点 7

1.2.3刀具标准 9

1.2.4常用数控刀具图例 14

1.3数控工具系统以及新型刀具结构 17

1.4数控刀具的选用 18

1.5数控刀具的发展方向 19

第2章 数控切削刀具 22

2.1金属切削基本术语 22

2.1.1切削运动 22

2.1.2切削层 22

2.1.3刀具几何形状和角度 26

2.2金属切削过程及其物理现象 46

2.2.1切削过程中的变形 46

2.2.2积屑瘤与鳞刺 48

2.2.3切削力和切削功率 48

2.2.4切削热与切削温度 55

2.3金属切削过程基本规律的应用 57

2.3.1刀具寿命 57

2.3.2切屑的形状及其控制 60

2.3.3金属材料的切削加工性 64

2.3.4冷却润滑 64

2.4刀具几何角度与切削刃部参数的选择 67

2.4.1前角及前面形状的选择 67

2.4.2刃区参数的选择 69

2.4.3后角及后面形状的选择 72

2.4.4主偏角、副偏角的选择 72

2.4.5刀尖形状的选择 72

2.4.6斜角切削及刃倾角的选择 72

2.4.7切削刃形状 75

2.4.8刀具几何参数选择示例 75

2.5数控刀具预调 76

2.5.1数控刀具预调方法 76

2.5.2刀具预调测量仪 76

第3章 数控刀具材料 78

3.1概述 78

3.1.1数控加工对刀具材料的要求 78

3.1.2刀具材料应具备的性能和刀具材料选用原则（工件-刀具匹配原则） 79

3.1.3常用刀具材料的种类 79

3.2高速钢 82

3.2.1普通高速钢 82

3.2.2高性能高速钢 82

3.2.3粉末冶金高速钢 83

3.2.4涂层高速钢 83

3.3硬质合金 83

3.3.1硬质合金的性能及牌号表示方法 83

3.3.2普通硬质合金的种类、牌号及适用范围 84

3.3.3新型硬质合金 89

3.4金刚石刀具材料的种类、性能和特点 92

3.4.1金刚石刀具的种类 92

3.4.2金刚石刀具的性能特点 92

3.4.3人造金刚石刀具的制备 93

3.4.4单晶金刚石刀具 94

3.4.5聚晶金刚石（PCD）刀具 94

3.4.6 CVD金刚石刀具 94

3.4.7国外常用PCD刀具的牌号 96

3.5立方氮化硼刀具材料的种类、性能和特点 97

3.5.1立方氮化硼刀具的种类 98

3.5.2立方氮化硼的主要性能特点 98

3.5.3立方氮化硼刀具的制备 99

3.5.4聚晶立方氮化硼（PCBN）刀具 99

3.5.5立方氮化硼薄膜涂层刀具 100

3.5.6国内外常用PCBN刀具的主要牌号和性能特点 100

3.6陶瓷刀具材料的种类、性能和特点 102

3.6.1陶瓷刀具材料的种类 102

3.6.2陶瓷刀具的性能特点 102

3.6.3陶瓷刀具的制备 102

3.6.4陶瓷刀具材料的增韧补强 104

3.6.5氧化铝基陶瓷刀具 105

3.6.6氮化硅基陶瓷刀具 106

3.6.7新型陶瓷刀具材料 107

3.6.8国外陶瓷刀具的主要牌号 107

3.7涂层刀具材料的种类、性能和特点 108

3.7.1涂层刀具的种类 108

3.7.2涂层刀具的特点 109

3.7.3涂层刀具的制备方法 109

3.7.4涂层材料、基体材料、涂层方式和涂层厚度 109

3.7.5“硬”涂层刀具 111

3.7.6“软”涂层刀具 112

第4章 数控刀具涂层 113

4.1刀具涂层概述 113

4.1.1概述 113

4.1.2常用的涂层 114

4.1.3刀具涂层的发展 115

4.1.4涂层方法——气相沉积技术 116

4.2物理涂层刀具 117

4.2.1物理涂层的种类、性能和特点 117

4.2.2离子镀膜的主要特点 123

4.3化学涂层刀具 123

4.3.1化学涂层的种类、性能和特点 123

4.3.2不同化学涂层的选用 125

4.4集成涂层 127

4.4.1多元涂层 127

4.4.2多层涂层 127

4.4.3纳米复合涂层 128

第5章 数控高速切削刀具 129

5.1高速切削的概念、特点和应用 129

5.2高速切削加工刀具的构造 130

5.3高速切削加工刀具材料性能和选择 131

5.3.1高速切削刀具材料性能 131

5.3.2高速切削刀具材料选择的基本原则 132

5.3.3典型加工材料的高速切削刀具材料合理选择 133

5.4高速切削铣刀的安全分析 135

5.4.1基于安全技术的铣刀分类及危险分析 135

5.4.2高速切削铣刀的安全措施和检测 135

5.5高速切削加工中的刀具应用示例 136

第6章 数控车削刀具 140

6.1数控车刀结构 140

6.2可转位车刀 141

6.2.1可转位车刀的型号表示规则 141

6.2.2可转位车刀的结构类型和用途 144

6.2.3可转位车刀的夹紧结构 149

6.2.4可转位车刀型式和尺寸 151

6.2.5可转位车刀技术条件 157

6.2.6可转位车刀问题与对策 157

6.2.7可转位车刀的合理使用 160

6.3螺纹车刀 163

6.3.1螺纹车刀的结构类型和特点 163

6.3.2螺纹车刀的几何参数 163

6.3.3硬质合金机夹螺纹车刀 164

6.3.4可转位螺纹车刀 166

6.4切断刀 173

6.4.1切断刀的几何参数 173

6.4.2切断车刀的夹紧方式 173

6.4.3硬质合金机夹切断车刀 173

6.4.4切断刀的选用 174

6.5重型车刀 176

6.6超硬材料车刀 177

6.6.1超硬材料车刀简介 177

6.6.2超硬材料焊接车刀 178

6.6.3天然金刚石车刀 178

6.7先进高效车刀 179

6.8数控车削刀具设计 181

6.8.1可转位车刀设计 181

6.8.2硬质合金可转位车刀设计示例 183

6.8.3单晶金刚石车刀设计示例 185

第7章 数控铣削刀具 187

7.1铣削加工知识 187

7.1.1铣削特征与铣削方式 187

7.1.2铣刀的种类和用途 188

7.1.3铣刀几何角度特点 189

7.1.4铣削切削层参数 190

7.1.5铣削力的计算 190

7.1.6数控铣削的经济精度 191

7.1.7铣削的减振设计 192

7.1.8高速切削铣刀的安全要求 192

7.1.9插铣加工 194

7.1.10模块式铣刀 195

7.2铣刀的结构型号表示规则 195

7.2.1整体或镶齿结构的带柄立铣刀 195

7.2.2装可转位刀片的带柄和带孔铣刀 198

7.3立铣刀 202

7.3.1硬质合金立铣刀 202

7.3.2粗加工立铣刀 208

7.3.3焊接聚晶金刚石或立方氮化硼立铣刀 210

7.4面铣刀 211

7.4.1面铣刀几何参数选择 211

7.4.2镶齿套式面铣刀 212

7.5三面刃铣刀 213

7.5.1硬质合金错齿三面刃铣刀 213

7.5.2硬质合金机夹三面刃铣刀 214

7.6硬质合金T形槽铣刀 215

7.7硬质合金锯片铣刀 217

7.8硬质合金旋转锉 218

7.8.1硬质合金旋转锉的结构型号表示规则 218

7.8.2硬质合金旋转锉几何参数 219

7.8.3硬质合金旋转锉型式和尺寸 219

7.9螺旋铣刀 221

7.9.1螺旋铣刀结构类型 221

7.9.2螺纹铣刀几何参数 221

7.9.3数控螺旋铣刀 226

7.10可转位铣刀 227

7.10.1可转位铣刀简介 227

7.10.2可转位硬质合金立铣刀 227

7.10.3可转位面铣刀 232

7.10.4可转位三面刃铣刀 235

7.11先进高效铣刀 236

第8章 数控孔加工刀具 240

8.1孔加工方法及其特点 240

8.2钻头 241

8.2.1麻花钻 241

8.2.2硬质合金钻头 244

8.2.3深孔钻 250

8.3镗刀 254

8.3.1单刃镗刀 254

8.3.2浮动镗刀 254

8.4铰刀 257

8.5可转位孔加工刀具 258

8.5.1可转位钻头 258

8.5.2硬质合金可转位单刃铰刀 267

8.5.3可转位镗刀 268

8.5.4可转位复合孔加工刀具实例 272

第9章 数控成形刀具设计 273

9.1数控刀具设计计算 273

9.1.1刀具原始表面的形成方法和相切接触的条件 273

9.1.2刀具角度的计算 273

9.1.3刀具刃形曲线的拟合计算 275

9.2成形车刀廓形的精确设计与计算 277

9.2.1成形车刀的类型及特点 277

9.2.2成形车刀的前角和后角 279

9.2.3成形车刀廓形的精确设计 279

9.3成形铣刀的精确设计与计算 285

9.3.1加工直槽面的成形铣刀廓形精确设计 286

9.3.2加工螺旋面的成形铣刀廓形精确设计 287

第10章 刀具失效分析与可靠性 296

10.1数控刀具的常见失效形式及其解决方法 296

10.2数控刀具的可靠性 299

10.2.1刀具材料的可靠性 300

10.2.2基于刀具可靠性的高速切削刀具结构设计 302

10.2.3提高刀具可靠性的主要途径 303

10.3可转位车刀的合理使用技术 304

10.3.1切削力夹紧和刀片的机械夹固 304

10.3.2刀尖圆弧半径rε的选择与刀尖修磨 305

10.3.3刃区的修磨 305

10.3.4可转位刀具的磨钝标准VB 305

10.3.5可转位车刀的切削用量和断屑 306

10.4硬质合金可转位面铣刀的合理使用技术 306

10.4.1铣刀的安装与调整 306

10.4.2铣刀直径与铣削方式 307

10.4.3刀具角度的应用 307

10.4.4有效的螺旋角 308

10.4.5刀片密度 308

10.4.6铣刀轴线与已加工表面的位置关系 308

10.4.7磨钝标准与定位精度 308

10.4.8修光刀片的使用及其刃磨 309

第11章 数控工具系统 310

11.1数控车削加工刀具的工具系统 310

11.2数控镗铣加工刀具的工具系统 314

11.2.1镗铣类工具系统简介 314

11.2.2 TSG工具系统 315

11.2.3 TMG模块式工具系统 322

11.2.4国外镗铣类模块式数控工具系统简介 333

11.3高速加工工具系统 334

11.3.1 HSK刀柄 334

11.3.2 KM刀柄 337

11.3.3 NC5工具系统 338

11.3.4其他高速加工工具系统 338

11.3.5适用于高速切削的新型夹头 340

11.4数控刀具预调 342

11.4.1数控刀具预调方法 342

11.4.2刀具尺寸调整方法 342

11.4.3刀具预调测量仪 343

第12章 典型加工材料的数控刀具选用 346

12.1碳素钢 346

12.1.1碳素钢的合理切削条件 346

12.1.2切削碳素钢的刀具实例 346

12.2合金钢 351

12.2.1合金渗碳钢的合理切削条件 351

12.2.2合金调质钢的合理切削条件 351

12.2.3切削合金钢的刀具实例 351

12.3淬火钢 356

12.3.1淬火钢的合理切削条件 356

12.3.2切削淬火钢的刀具实例 356

12.4不锈钢 364

12.4.1不锈钢的合理切削条件 364

12.4.2切削不锈钢的刀具实例 365

12.5高锰钢 369

12.5.1高锰钢的合理切削条件 369

12.5.2切削高锰钢的刀具实例 369

12.6高温合金 376

12.6.1高温合金的合理切削条件 376

12.6.2切削高温合金的刀具实例 376

12.7普通铸铁 383

12.7.1普通铸铁的合理切削条件 383

12.7.2切削普通铸铁的刀具实例 383

12.8难加工铸铁 388

12.8.1冷硬铸铁 388

12.8.2高铬铸铁 393

12.8.3高硅铸铁 393

12.9钛合金 395

12.9.1钛合金的合理切削条件 395

12.9.2切削钛合金的刀具实例 395

12.10有色金属 397

12.10.1铜及铜合金 397

12.10.2铝合金 402

12.11喷涂层材料 405

12.11.1喷涂层材料的合理切削条件 405

12.11.2切削喷涂层材料的实用刀具实例 405

第13章 数控切削刀具的刀片 407

13.1可转位刀片型号表示规则 407

13.1.1可转位刀片型号表示规则示例 407

13.1.2可转位刀片型号表示代号含义 408

13.2硬质合金可转位刀片 415

13.2.1硬质合金可转位刀片圆角半径 416

13.2.2带圆角圆孔固定的硬质合金可转位刀片 416

13.2.3带圆角沉孔固定的硬质合金可转位刀片 420

13.2.4无孔的硬质合金可转位刀片 429

13.2.5硬质合金可转位铣刀片 433

13.3重型车刀刀片 441

13.4陶瓷刀片 449

13.4.1陶瓷可转位刀片的技术要求 449

13.4.2陶瓷G级无孔可转位刀片 450

13.4.3陶瓷U级无孔可转位刀片 455

13.4.4陶瓷带孔可转位刀片 461

13.5超硬材料刀片 465

13.5.1超硬材料刀片简介 465

13.5.2立方氮化硼刀片 466

13.5.3金刚石刀片 475

第14章 可转位刀具 483

14.1可转位刀具的结构 483

14.2可转位刀片的装夹方式和典型结构 483

14.3可转位刀片常用的硬质合金牌号 488

14.4可转位刀片的选用 490

14.5刀片寿命的预测 497

14.6可转位刀具的选用 498

第15章 刀具产品检测 500

15.1刀具产品检测方法通则 500

15.2可转位三面刃铣刀检测 507

15.3可转位面铣刀检测 508

15.4可转位立铣刀检测 510

15.5可转位车刀检测 511

第16章 切削数据库的应用 513

16.1绪论 513

16.1.1切削数据库的作用 513

16.1.2切削数据库的使用 513

16.1.3切削数据库的国内外现状 514

16.1.4切削数据库的体系结构 516

16.1.5切削数据库的核心技术 516

16.1.6切削数据库存在的问题 517

16.1.7切削数据库的发展方向 517

16.2通用切削数据库的建立和应用 517

16.2.1金属切削原理性数据库的建立 518

16.2.2工件材料数据库的建立 519

16.2.3切削机床数据库的建立 519

16.2.4切削刀具数据库的建立 523

16.2.5切削工艺数据库的建立 525

16.2.6切削技术新动态 529

16.2.7典型先进切削技术 529

16.2.8典型应用领域 529

16.2.9通用切削数据库查询示例 529

16.3仿真型切削数据库的建立 535

16.4集成化切削数据库的建立 536

16.4.1集成化技术内涵及分类 536

16.4.2接口程序设计 537

16.4.3集成化实现过程 537

16.5智能化切削数据库的建立 540

16.5.1智能化切削数据库技术内涵 540

16.5.2智能规则库的建立 541

16.5.3推理机的设计 541

16.5.4智能化切削数据示例 542

16.5.5切削参数智能生成技术 544

16.6优化型切削数据库的建立 556

16.6.1优化技术内涵 557

16.6.2切削数据优化数学模型 557

16.6.3优化算法程序设计 559

16.6.4优化切削参数示例 561

16.7网络切削数据库的建立 562

16.7.1网站特性及层次结构 562

16.7.2网站采用的开发技术及运行平台 563

16.7.3网站主要功能 563

16.7.4网上切削数据的查询示例 563

16.8典型零件切削工艺数据查询实例 565

16.9切削数据库的发展展望 569

参考文献 571

第4篇 机床夹具、组合夹具与机床辅具 573

第1章 机床夹具设计的基础知识 575

1.1工件的定位方法及定位元件 575

1.1.1平面定位 575

1.1.2圆柱孔定位 575

1.1.3外圆柱面定位 576

1.2定位误差的分析与计算 577

1.3夹紧力的确定 580

1.3.1实际所需夹紧力的计算公式 580

1.3.2各种加工方法的切削力计算 581

1.4典型夹紧形式实际所需夹紧力的计算 584

1.5专用夹具的设计方法 587

1.5.1专用夹具的设计步骤 587

1.5.2夹具公差配合的制定 588

1.5.3夹具公差的制定 589

1.5.4夹具技术条件的制定 590

1.5.5夹具零件的公差和技术条件 593

第2章 定位零部件技术设计参数 597

2.1固定支承零件 597

2.2 V形块 600

2.3可调支承零件与部件 605

2.4工件以内孔表面作为定位基准的定位零件与部件 630

第3章 夹紧零部件技术设计参数 647

3.1螺母 647

3.2螺钉与螺栓 661

3.3垫圈 711

3.4压块 724

3.5压板 730

3.6偏心轮 779

3.7支承件 783

3.8快速夹紧部件 787

3.8.1楔槽式快速夹紧装置 787

3.8.2螺旋式自定心台虎钳 792

3.8.3浮动式台虎钳夹紧装置 795

第4章 其他夹紧元件技术设计参数 811

4.1螺钉用垫板 811

4.2 T形滑块 811

4.3切向夹紧套 812

4.4压入式螺纹衬套 813

4.5旋入式螺纹衬套 813

4.6内胀器 814

第5章 导向零部件技术设计参数 817

5.1钻套 817

5.2镗套 829

5.3衬套 838

5.4钻套和镗套用螺钉 843

第6章 对刀与对定零部件技术设计参数 844

6.1对刀零部件 844

6.1.1对刀块 844

6.1.2对刀用塞尺 845

6.2对定零件与部件 846

6.2.1手拉式定位器 846

6.2.2枪栓式定位器 846

6.2.3齿条式定位器 850

第7章 键、支承用零部件及操作件技术设计参数 855

7.1键 855

7.1.1定位键 855

7.1.2定向键 857

7.2支承用零部件 857

7.2.1支柱 857

7.2.2万能支柱 858

7.2.3螺钉式支柱 860

7.2.4螺钉式支座 861

7.2.5支脚 864

7.2.6角铁 865

7.3操作件 867

7.3.1有关操作件 867

7.3.2把手 880

第8章 机床夹具其他零件技术设计参数 882

8.1铰链轴 882

8.2螺塞 884

8.3导板 885

8.4薄挡块 887

8.5厚挡块 887

8.6支板 888

8.7锁扣 888

8.8堵片 889

8.9弹簧用吊环 889

8.10起重螺栓 890

第9章 组合夹具基础理论 892

9.1组合夹具概述 892

9.2槽系组合夹具系统 893

9.2.1槽系组合夹具的组成 893

9.2.2槽系组合夹具元件技术条件 894

9.2.3槽系组合夹具元件结构要素 896

9.2.4槽系组合夹具元件的组装 899

9.3孔系组合夹具系统 901

9.3.1孔系组合夹具的特点 901

9.3.2孔系组合夹具元件的主要技术参数 901

9.3.3孔系组合夹具元件分类编号规则 902

9.3.4孔系组合夹具元件 902

9.3.5孔系组合夹具元件结构要求 904

9.3.6孔系组合夹具的组装 905

第10章 小型系列组合夹具标准件技术设计参数 906

10.1基础件 906

10.2支承件 909

10.3定位件 922

10.4导向件 928

10.5压紧件 933

10.6紧固件 936

10.7其他件 943

第11章 中型系列组合夹具标准件技术设计参数 949

11.1基础件 949

11.2支承件 952

11.3定位件 964

11.4导向件 971

11.5压紧件 977

11.6紧固件 980

11.7其他件 986

第12章 大型系列组合夹具标准件技术设计参数 993

12.1支承件 993

12.2定位件 1007

12.3导向件 1010

12.4压紧件 1012

12.5紧固件 1016

12.6其他件 1022

第13章 H型孔系组合夹具标准件技术设计参数 1027

13.1多夹具基础件 1027

13.2基础件 1035

13.3定位件 1052

13.4压板类件 1079

13.5系统附件 1088

13.6紧固件 1103

13.7钻模类件 1107

13.8成组定位夹紧件 1123

第14章 K型孔系组合夹具标准件技术设计参数 1133

14.1基础件类 1133

14.2支承件类 1136

14.3其他件类 1146

第15章 铣床辅具标准件技术设计参数 1154

15.1中间套 1154

15.2刀杆及其附件 1159

15.3定位轴、接杆等 1187

第16章 钻床辅具标准件技术设计参数 1199

16.1锥柄工具用套 1199

16.2直柄工具、丝锥用弹性夹紧套 1202

16.3扁尾锥柄用楔 1227

16.4接杆 1228

16.5刀杆 1233

16.6快换套 1237

16.7丝锥用安全夹套 1240

第17章 镗床辅具标准件技术设计参数 1242

17.1镗刀杆 1242

17.2镗铰刀杆 1251

17.3定心圆锥螺钉 1259

17.4可调镗刀架 1259

17.5接杆 1261

17.6刀杆、刀座和找正棒 1262

第18章 车床辅具标准件技术设计参数 1266

18.1刀杆 1266

18.2刀杆夹、夹持器、夹套和夹头 1271

18.3卧式多轴自动车床辅具 1277

18.4单轴纵切自动车床辅具 1285

18.5单轴转塔自动车床辅具 1292

第19章 拉床、刨床、磨床辅具标准件技术设计参数 1302

19.1接头和夹头 1302

19.2导套、垫片和支座 1306

19.3刀杆 1354

19.4外圆磨床顶尖 1356

19.5内圆磨床接杆 1357

19.6内圆磨床用螺钉 1366

第20章 齿轮加工机床辅具标准件技术设计参数 1367

20.1夹具、心轴和刀杆 1367

20.2夹板、中间套、螺母、压板和垫 1382

参考文献 1401

索引 1409