金屬切削刀具設計手冊 第二版 2018年 高清晰文字版

金屬切削刀具設計手冊（第2版）
作　者： 袁哲俊 著
出版時間： 2018
內容簡介
　　本手冊系統、全面地介紹了各種金屬切削刀具的結構及其設計，包括普通刀具和復雜刀具的設計。本手冊共分17章，介紹了刀具幾何參數的定義、刀具材料和與刀具相關的高速切削技術；普通刀具部分介紹了車刀、孔加工刀具、銑刀和螺紋刀具；復雜刀具部分介紹了拉刀、數控機床用工具系統、齒輪刀具和加工非漸開線齒形工件的刀具。對常用的標準刀具，扼要地介紹了刀具的結構特點和設計方法。對非標準刀具和一些參考資料中敘述較少的先進高效刀具，則較詳細地介紹它們的設計原理和方法。手冊除附有大量的圖表、數據、標準資料和技術要求外，還對不少刀具列有詳細的設計計算步驟，并附有設計示例和工作圖。手冊*后附有刀具夾持部分的結構和尺寸以及國家、行業的刀具標準號，供設計時參考。 本手冊可作為刀具設計人員的案頭工具書，也可供刀具制造和使用的工程技術人員以及機械制造專業的師生參考。
第2版前言
第1版前言
第1章刀具幾何參數的定義1
1.1切削運動和切削用量1
1.1.1工件的加工表面1
1.1.2切削運動1
1.1.3切削用量1
1.2刀具切削部分的構造要素2
1.3確定刀具角度的參考系4
1.3.1刀具靜止參考系4
1.3.2刀具工作參考系4
1.4刀具角度的定義與各角度間的關系6
1.4.1刀具角度（刀具的標注角度）7
1.4.2刀具在靜止參考系內各角度間的
關系7
1.4.3刀具的工作角度7
1.4.4刀具工作角度與標注角度的關系10
1.5刀具幾何角度及刃部參數的選擇原則12
第2章刀具材料14
2.1概述14
2.1.1刀具材料應具備的性能14
2.1.2常用刀具材料的種類14
2.1.3不同刀具材料的基本性能分析15
2.2刀具材料的改性和涂層17
2.2.1刀具的表面化學熱處理17
2.2.2刀具表面涂層17
2.3工具鋼27
2.3.1非合金工具鋼（原碳素工具鋼）27
2.3.2合金工具鋼27
2.3.3高速工具鋼29
2.4硬質合金37
2.4.1硬質合金的性能特點37
2.4.2硬質合金的種類40
2.4.3硬質合金的選用48
2.5陶瓷及超硬刀具材料54
2.5.1陶瓷刀具材料54
2.5.2金剛石和立方氮化硼刀具材料65
第3章高速切削刀具材料和工具
系統74
3.1高速切削刀具材料74
3.2高速切削的工具系統74
3.2.1HSK刀柄74
3.2.2KM刀柄75
3.2.3BT、HSK和KM刀柄的對比75
第4章車刀77
4.1整體、焊接和機夾車刀77
4.1.1車刀的種類和用途77
4.1.2車刀的結構設計78
4.1.3焊接式硬質合金車刀85
4.1.4機夾式硬質合金車刀105
4.1.5切斷刀105
4.1.6幾種典型車刀的制圖109
4.2可轉位車刀109
4.2.1可轉位車刀的設計特點109
4.2.2硬質合金可轉位刀片與刀墊110
4.2.3可轉位刀片的選擇138
4.2.4可轉位車刀幾何角度的選擇與
計算146
4.2.5可轉位車刀的型號表示規則148
4.2.6可轉位車刀的型式與尺寸151
4.2.7主要夾緊元件的尺寸與計算159
4.2.8硬質合金可轉位車刀技術條件162
4.2.9硬質合金可轉位車刀設計示例164
4.3重型車刀166
4.3.1重型車削的定義與刀具結構
特點166
4.3.2刀片的夾緊方式選擇與設計
要點166
4.3.3重型車刀刀片168
4.3.4模塊式重型車刀系統169
4.4超硬材料車刀170
4.4.1結構型式、特點及適用范圍171
4.4.2復合刀片174
4.4.3金剛石車刀與立方氮化硼車刀的
幾何角度與切削用量176
4.4.4單晶金剛石車刀設計示例180
4.5插刀180
4.5.1插刀的種類、用途和結構特點180
4.5.2插刀的切削角度與插削用量181
4.6成形車刀182
4.6.1成形車刀的種類和用途182
4.6.2成形車刀的前角與后角182
4.6.3成形車刀廓形設計和檢驗樣板184
4.6.4成形車刀的結構尺寸與夾固
結構186
4.6.5成形車刀的刃磨與技術要求192
4.6.6成形車刀設計示例194
第5章孔加工刀具202
5.1麻花鉆202
5.1.1麻花鉆的典型結構202
5.1.2標準麻花鉆的刃磨方法207
5.1.3標準麻花鉆切削部分的刃磨
改進212
5.1.4標準麻花鉆的溝形及其改進221
5.1.5其他類型的麻花鉆228
5.2深孔鉆233
5.2.1單刃外排屑深孔鉆234
5.2.2內排屑深孔鉆236
5.2.3噴吸鉆237
5.2.4深孔環孔鉆（套料鉆）242
5.3淺孔鉆與中心鉆244
5.3.1淺孔鉆244
5.3.2中心鉆245
5.4擴孔鉆246
5.4.1擴孔鉆的種類246
5.4.2標準擴孔鉆247
5.4.3焊硬質合金刀片擴孔鉆249
5.5锪鉆253
5.5.1锪鉆的種類253
5.5.2標準锪鉆253
5.5.3鑲硬質合金刀片的專用锪鉆254
5.5.4復合專用锪鉆254
5.5.5四方孔及六方孔锪鉆254
5.6鉸刀258
5.6.1鉸刀的種類258
5.6.2鉸刀設計與選用258
5.6.3加工圓柱孔用的整體手用鉸刀262
5.6.4加工圓柱孔用的整體機用鉸刀263
5.6.5加工圓錐孔用的鉸刀270
5.6.6復合鉸刀273
5.6.7可調鉸刀273
5.6.8電鍍金剛石鉸刀278
5.6.9使用鉸刀時出現的問題原因以及
解決措施280
5.7鏜刀281
5.7.1鏜刀分類281
5.7.2整體結構的鏜刀281
5.7.3組合式鏜刀283
5.7.4帶可微調機構的鏜刀283
5.7.5鏜刀的刀柄287
第6章銑刀289
6.1銑刀的種類和用途289
6.1.1尖齒銑刀289
6.1.2鏟齒銑刀289
6.2銑削參數和銑刀幾何角度的選擇289
6.2.1銑刀幾何角度的選擇289
6.2.2銑刀的減振設計289
6.2.3銑削用量要素及切削層參數293
6.2.4順銑、逆銑及銑削的特點295
6.3銑刀的連接結構和常用標準296
6.4成形銑刀297
6.4.1成形銑刀的種類和用途297
6.4.2鏟齒成形銑刀297
6.4.3鏟齒成形銑刀結構參數的確定299
6.4.4加工直槽的成形銑刀廓形設計304
6.4.5加工螺旋槽的成形銑刀廓形
設計305
6.5高速工具鋼銑刀308
6.5.1高速工具鋼尖齒銑刀結構參數的
設計308
6.5.2圓柱銑刀309
6.5.3立銑刀311
6.5.4盤銑刀318
6.5.5鋸片銑刀321
6.5.6角度銑刀322
6.5.7半圓鍵槽銑刀323
6.5.8T形槽銑刀324
6.5.9凸凹半圓銑刀327
6.5.10圓角銑刀328
6.5.11模具銑刀329
6.6硬質合金銑刀332
6.6.1可轉位銑刀刀片332
6.6.2硬質合金立銑刀340
6.6.3微型硬質合金立銑刀356
6.6.4硬質合金T形槽銑刀356
6.6.5硬質合金鋸片銑刀358
6.6.6硬質合金槽銑刀362
6.6.7硬質合金旋轉銼368
6.6.8面銑刀374
6.6.9插銑刀388
6.6.10高速切削時銑刀的動平衡390
第7章拉刀394
7.1概述394
7.1.1拉刀的種類394
7.1.2拉刀的結構要素395
7.1.3拉削的特點及拉削方式395
7.2拉刀參數確定399
7.2.1拉削余量及齒升量399
7.2.2容屑槽及分屑槽401
7.2.3拉刀幾何參數405
7.2.4拉刀校準齒、過渡齒和精切齒405
7.2.5拉刀無刀齒的光滑部分407
7.2.6拉刀總長度和成套拉刀的設計414
7.2.7拉削力及其驗算415
7.3圓拉刀和圓推刀417
7.3.1普通圓拉刀417
7.3.2圓推刀421
7.3.3擠光圓拉刀和圓推刀423
7.3.4螺旋齒圓拉刀424
7.3.5深孔圓拉刀426
7.4鍵槽拉刀429
7.4.1鍵槽的種類與加工429
7.4.2鍵槽拉刀的結構型式和特點429
7.4.3鍵槽拉刀的設計438
7.5矩形花鍵拉刀446
7.5.1普通矩形花鍵拉刀446
7.5.2螺旋花鍵拉刀455
7.5.3矩形花鍵推刀457
7.6漸開線花鍵拉刀458
7.6.1漸開線花鍵拉刀設計要點458
7.6.2漸開線花鍵拉刀齒形的量棒
測量法462
7.6.3梯形齒粗拉刀的設計464
7.6.4直線齒形（45°壓力角）漸開線
花鍵拉刀設計465
7.6.5漸開線花鍵拉刀設計示例467
7.7成形孔拉刀484
7.7.1四方孔拉刀和六方孔拉刀484
7.7.2矩形孔拉刀492
7.7.3復合孔拉刀493
7.8裝配式內拉刀495
7.8.1裝配式矩形花鍵拉刀495
7.8.2幾種裝配式拉刀實例497
7.9外拉刀503
7.9.1概述503
7.9.2刀齒設計503
7.9.3刀塊的截面尺寸及長度506
7.9.4刀塊的固定方法、支承及調整507
7.9.5組合式外拉刀的典型刀塊509
7.9.6幾種外拉刀的拉削工作量分配514
7.10拉刀刀齒的廓形（齒形）修正516
7.11拉刀的技術要求521
7.12拉刀的合理使用525
7.12.1拉刀使用前的準備工作525
7.12.2拉刀的正確使用530
7.12.3拉刀的刃磨531
7.12.4拉削缺陷及消除方法535
第8章螺紋刀具539
8.1螺紋刀具的分類、特點和用途539
8.2螺紋車刀539
8.2.1機夾刀片螺紋車刀539
8.2.2螺紋梳刀542
8.2.3圓體螺紋車刀543
8.2.4特型螺紋車刀舉例544
8.3絲錐545
8.3.1絲錐結構設計中的共性問題545
8.3.2絲錐的螺紋公差550
8.3.3機用和手用絲錐550
8.3.4長柄機用絲錐和長柄螺母絲錐557
8.3.5短柄和彎柄螺母絲錐561
8.3.6螺旋槽絲錐567
8.3.7螺尖絲錐570
8.3.8內容屑絲錐577
8.3.9擠壓絲錐581
8.3.10梯形螺紋絲錐583
8.3.11拉削絲錐587
8.3.1255°圓柱管螺紋絲錐591
8.3.1355°和60°圓錐管螺紋絲錐595
8.3.14統一螺紋絲錐和螺母絲錐598
8.3.15絲錐切削圖形的改進及絲錐的
正確使用604
8.4板牙609
8.4.1圓板牙609
8.4.2G系列圓柱管螺紋圓板牙621
8.4.3R系列和60°圓錐管螺紋圓板牙623
8.4.4圓板牙架型式和互換尺寸625
8.4.5六方板牙625
8.5螺紋銑刀627
8.5.1圓盤形螺紋銑刀627
8.5.2梳形螺紋銑刀628
8.6滾絲輪和搓絲板636
8.6.1滾絲輪636
8.6.2搓絲板639
8.7螺紋切頭642
8.7.1圓梳刀螺紋切頭的典型結構及
設計642
8.7.2徑向平梳刀螺紋切頭的結構及
設計653
8.7.3切向平梳刀螺紋切頭659
第9章數控機床用工具系統663
9.1概述663
9.1.1工具系統的組成及分類663
9.1.2工具系統的設計要求663
9.2機床與工具系統的接口及其標準663
9.2.17∶24及其他錐度接口663
9.2.2Capto刀柄666
9.2.3帶有法蘭接觸面的空心圓錐
接口670
9.2.4其他錐度接口679
9.2.5車削類數控機床與工具系統的
接口及其標準680
9.3模塊式工具系統接口及公稱尺寸
系列696
9.3.1概述696
9.3.2模塊式工具系統接口型號和結構
簡介697
9.3.3TMG21和TMG10模塊式接口的
特點698
9.3.4鏜銑類模塊式工具系統700
9.3.5模塊式工具系統實用舉例702
9.4TSG工具系統703
9.4.1TSG工具系統中各種工具的型號和
系統圖703
9.4.2接長桿刀柄及其接長桿704
9.4.3彈簧夾頭刀柄及其接桿708
9.4.4錐柄快換夾頭刀柄及其接桿710
9.4.5鉆夾頭刀柄713
9.4.6無扁尾和有扁尾莫氏錐孔刀柄
及其接桿715
9.4.7攻螺紋夾頭刀柄717
9.4.8銑刀類刀柄718
9.4.9刀具錐柄轉換過渡套721
9.4.10套式擴孔鉆和鉸刀刀柄722
9.4.11減振刀桿723
9.5工具系統的動平衡723
9.5.1刀具的動平衡723
9.5.2工具系統的不平衡量和離心力724
9.5.3工具系統的動平衡方法725
9.5.4工具系統的合理平衡質量等級726
9.6整體工具系統的制造與驗收技術
條件727
9.6.1工具系統的柄部和接柄727
9.6.2工作部分727
第10章成形齒輪刀具731
10.1成形齒輪刀具的種類和應用731
10.1.1基本工作原理731
10.1.2成形齒輪刀具的主要種類731
10.2盤形齒輪銑刀732
10.2.1盤形齒輪銑刀的主要類型732
10.2.2標準齒輪銑刀的齒形確定和銑刀
刀號734
10.2.3加工斜齒輪時盤形銑刀（磨輪）
齒形的確定739
10.2.4標準盤形齒輪銑刀的結構尺寸和
技術條件741
10.2.5鑲齒盤形齒輪銑刀744
10.2.6硬質合金盤形齒輪銑刀745
10.3指形齒輪銑刀747
10.3.1指形齒輪銑刀的主要類型747
10.3.2指形齒輪銑刀齒形的確定748
10.3.3指形齒輪銑刀的刀齒結構750
10.3.4指形齒輪銑刀的夾固部分和
其他尺寸752
10.3.5粗加工用指形齒輪銑刀755
10.3.6精加工螺旋齒指形銑刀756
10.3.7指形齒輪銑刀的技術要求757
第11章齒輪滾刀759
11.1整體齒輪滾刀759
11.1.1齒形設計759
11.1.2滾刀的結構參數761
11.1.3標準齒輪滾刀的公稱尺寸763
11.1.4齒輪滾刀的技術要求763
11.1.5齒輪滾刀的設計步驟及計算
示例767
11.2其他結構齒輪滾刀770
11.2.1大模數鑲齒齒輪滾刀770
11.2.2圓磨法齒輪滾刀770
11.2.3小模數齒輪滾刀771
11.2.4漸開線花鍵滾刀773
11.3剃前滾刀和磨前滾刀774
11.3.1剃前齒輪滾刀774
11.3.2磨前齒輪滾刀778
11.4硬質合金滾刀781
11.4.1硬質合金滾刀的結構782
11.4.2硬質合金滾刀的齒形和切削
角度782
11.4.3硬質合金滾刀的公稱尺寸和計算
尺寸782
11.5滾齒切削過程分析和幾種特殊齒輪
滾刀784
11.5.1滾齒切削過程分析和滾刀技術
發展784
11.5.2長度加大、正前角、齒高修正、
小壓力角齒輪滾刀785
11.6滾刀的重磨與檢驗788
11.6.1滾刀重磨時的技術要求788
11.6.2滾刀重磨后的檢驗789
第12章加工蝸輪蝸桿的刀具792
12.1普通蝸輪滾刀792
12.1.1ZA、ZN、ZI、ZK型圓柱蝸桿的
幾何特性792
12.1.2蝸輪滾刀的工作原理和加工
方法792
12.1.3蝸輪滾刀的結構設計794
12.1.4ZA、ZN、ZI、ZK型蝸輪滾刀的
齒形設計798
12.1.5蝸輪滾刀的技術條件802
12.1.6普通蝸輪滾刀的設計步驟及
示例807
12.1.7點接觸非對偶型蝸輪滾刀設計
方法的發展809
12.2普通蝸輪剃齒刀810
12.3普通蝸輪飛刀811
12.3.1蝸輪飛刀的工作原理與應用
范圍811
12.3.2蝸輪飛刀的齒形計算811
12.3.3蝸輪飛刀及刀桿的結構812
12.4加工圓弧齒圓柱蝸輪副的刀具813
12.4.1ZC3型軸向圓弧齒圓柱蝸輪
滾刀814
12.4.2ZC1型圓弧齒圓柱蝸輪滾刀與
飛刀816
12.4.3ZC2型圓弧齒圓柱蝸輪滾刀與
飛刀820
12.5加工多頭圓柱蝸輪的單頭蝸輪滾刀和
雙導程蝸輪滾刀823
12.5.1加工多頭圓柱蝸輪的單頭蝸輪
滾刀823
12.5.2雙導程蝸輪滾刀825
12.6加工環面蝸輪副的刀具828
12.6.1直廓環面蝸輪蝸桿傳動簡介828
12.6.2加工直廓環面蝸桿的切刀盤與
切刀831
12.6.3加工直廓環面蝸輪的滾刀與
飛刀834
12.6.4環面蝸輪剃齒刀838
第13章插齒刀和梳齒刀839
13.1插齒刀的工作原理和種類用途839
13.1.1插齒刀的工作原理839
13.1.2插齒刀的種類和應用839
13.1.3插齒工藝和插齒刀的技術進展841
13.2外嚙合直齒插齒刀843
13.2.1插齒刀的后角、前角和齒形
修正843
13.2.2插齒刀變位系數的確定845
13.2.3插齒刀齒頂圓角半徑的確定850
13.2.4直齒外插齒刀結構和主要參數的
確定852
13.2.5標準直齒外插齒刀的精度等級、
結構尺寸、齒形尺寸和通用
技術條件860
13.3內嚙合直齒插齒刀874
13.3.1內嚙合插齒刀的特點874
13.3.2內嚙合插齒刀最大變位系數
(x0)max的確定875
13.3.3內嚙合插齒刀最小變位系數
（x0）min的確定878
13.3.4少齒數插齒刀本身根切的避免879
13.3.5內嚙合直齒插齒刀結構參數的
確定和設計步驟880
13.4幾種專門用途的直齒插齒刀889
13.4.1漸開線花鍵孔插齒刀889
13.4.2諧波齒輪插齒刀894
13.4.3修緣插齒刀896
13.4.4剃前插齒刀898
13.5斜齒插齒刀904
13.5.1斜齒插齒刀概述904
13.5.2人字齒輪插齒刀904
13.5.3斜齒輪插齒刀906
13.5.4加工斜齒插齒刀的專用滾刀齒形
計算910
13.6插齒刀制造和使用中的若干問題911
13.6.1插齒刀側刃齒形表面的磨制911
13.6.2插齒刀公稱直徑的選擇912
13.6.3插齒切削用量的優選913
13.6.4插齒刀的刃磨913
13.7梳齒刀914
13.7.1梳齒刀概述914
13.7.2直齒梳齒刀914
13.7.3斜齒梳齒刀916
13.7.4梳齒刀的技術要求918
13.7.5加工非標準齒輪920