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【内容提要】
本章主要介绍平面与成形面加工刀具的类型、结构和工作原理，如铣刀、成形车刀、成形铣刀。
【目的要求】
1．明确平面与成形面加工刀具的类型；
2．掌握铣刀的结构特点、切削参数及应用场合；会根据具体加工工艺情况选择铣刀的类型。
3．了解成形刀具的结构及性能。
【本章内容】
第一次课
§7-1 铣 刀
在金属切削加工中，铣刀是最常用的平面加工刀具。铣刀不但能完成简单平面的加工，而且还能完成不同方位平面的加工，或由多个简单平面构成的表面的加工。
铣刀的种类很多，常用的有圆柱铣刀、端铣刀、键槽铣刀、立铣刀、模具铣刀、半圆键槽铣刀、三面刃铣刀、角度铣刀、锯片铣刀等。
本节以圆柱铣刀和硬质合金端铣刀为代表，来讲述铣刀切削部分的几何角度、铣削要素、铣削方式和铣削特点等，并简介其它常用铣刀的结构特点与应用等。
一、铣削运动
铣削的主运动是铣刀的旋转运动。进给运动一般有纵向、横向和垂直进给。
二、铣刀的几何角度
1．圆柱铣刀
圆柱铣刀有直齿和螺旋齿之分，前者切削刃与铣刀轴线平行；后者切削刃与铣刀轴线成一螺旋角Wc，。对于直齿圆柱铣刀，其前、后角在主剖面中表示，由于进给剖面与主剖面重合，故有：
对于螺旋齿圆柱铣刀，为了制造与测量的方便，一般标注法前角γn。法前角γn与前角γo的关系由前述可知，tanγn=tanγocosλs，而后角在主剖面Po内测量，即αo。
铣刀的刃倾角λs，即为铣刀的螺旋角 ω。对于直齿圆柱铣刀，λs=0°对于螺旋齿圆柱铣刀，λs=ω。
螺旋齿圆柱铣刀，因螺旋角ω的缘故，铣削时切削刃是逐渐切入、切出工件金属层的，再加上同时工作齿数多，故铣削较直齿平稳，排屑也比较顺利；又因λs=ω，也具有斜角切削的特点，因此实际切削前角γoe比γn大很多，这就大大改善了切削条件。
2．端铣刀
由于端铣刀每一个刀齿即为一把车刀，因此，端铣刀的几何角度与车刀相似。
通过对车刀、钻头和铣刀几何角度的分析可知，尽管它们的结构与形状不同，但以切削刃为单元，则分析它们几何角度的方法和所得的结果是相同的。
3．铣刀几何角度的选择
铣刀几何角度的选择，除遵循第四章刀具几何参数的选择原则外，还必须考虑铣削的自身特点，如铣削过程的断续切削和切削厚度随时变化等。对于硬质合金端铣刀为避免刀齿受冲击后而崩刃，一般将前角与刃倾角均选成负值。
三、铣削要素
(一)铣削用量
如图所示，铣削用量的计算如下。
1．铣削速度
式中do—— 铣刀的直径，mm； n—— 铣刀转速，r／rain。
2．进给量f
铣削进给量有每齿、每转和每分钟三种表示法。
(1)每齿进给量fz 指铣刀每转过一个刀齿时，铣刀与工件的相对位移，单位为mm／z。
(2)每转进给量f 指铣刀每转一转时，铣刀与工件的相对位移，即
式中z—— 铣刀的齿数。
(3)每分钟进给量 νf 指铣刀相对于工件每分钟的位移量，即
3．铣削深度ap
指基面内平行于铣刀轴线度量的切削层尺寸。
4。铣削宽度ae
指在垂直于铣刀轴线的平面内度量的切削层尺寸。它是铣削时特有的一个参数，其大小取决于同时工作齿数的多少。
(二)切削层参数
1．圆柱铣刀
(1)切削厚度hD 指铣刀相邻两齿所形成的加工表面问的垂直距离，即
式中 ψ——瞬时接触角， 通常以ψ=δ/2处的切削厚度为平均切削厚度，于是有
式中hDav——铣削时的平均切削厚度，mm。
(2)切削宽度bD 根据定义，切削宽度是在基面内沿加工表面所度量的切削层尺寸。但为研究问题方便起见，常采用实际切削宽度bDs，即铣刀切削刃与工件切削层的实际接触长度。对于直齿圆柱铣刀铣削时，bD=ap=常数，由于每一个刀齿突然切入与切出，故铣削力波动大；对于螺旋齿圆柱铣刀铣削时，由于螺旋角ω的作用，bDs是变化的，刀齿刚切入工件时，bDs很小，以后逐渐增大，切离时又逐渐减小，因而铣削过程较直齿平稳。
(3)平均切削总面积ADav 铣削时的切削总面积为各刀齿切削面积之和。但因铣削时每齿的切削厚度hD是变化的，螺旋齿圆柱铣刀的切削宽度也是变化的，并且同时工作齿数ze也在变化，所以直齿、螺旋齿圆柱铣刀铣削时的切削总面积是变化的，故常用平均切削总面积计算：
式中 Qz——单位时间内的金属切除量； z——铣刀的齿数。
2．端铣刀
(1)切削厚度hD 在端铣时刀齿切入、切出时的切削厚度为最小，在铣刀中心移动的轨迹位置时切削厚度为最大。其任意一点的切削厚度为：
式中 ψ——瞬时接触角，是由铣刀中心移动轨迹分别向切入或切出位置两侧度量的角度。
根据数学推导，平均切削厚度为：
式中δ——切入角(δ1为切出角)。
(2)切削宽度bD 在铣削过程中，切削宽度保持不变。
(3)平均总切削面积ADav
第四次课
四、铣削力
1．作用于铣刀上的铣削力
铣削时，由于切削变形与摩擦，铣刀每一参与切削的刀齿上都受到铣削力。为了实际应用，通常假定各刀齿上的铣削力的合力F作用于某个刀齿上，并将它分解为三个相互垂直的分力。
(1)主切削力FC 它是作用于铣刀圆周切线方向的分力，也称圆周力，消耗功率最多。
(2)径向力Fp 它是作用于铣刀半径方向的分力。它使刀杆弯曲，影响铣削的平稳性。
(3)轴向力FO 它是沿铣刀轴线方向的分力。
Fp 与FO的大小，若圆柱铣刀铣削时，则与螺旋角ω的大小有关；若端铣刀铣削时，则与主偏角κr的大小有关。
圆柱铣刀和端铣刀的主切削力FC 可按经验公式进行计算。当被加工材料的强度和硬度不同时，需乘以修正系数KFC。
2．作用于工件或工作台上的铣削力
由于机床和夹具设计的需要，以及实际测量的方便，一般将作用在工件(工作台)上的铣削合力F′(F的反力)按纵、横和垂直进给三个方向进行分解。
(1)纵向进给分力Ff 它作用于铣床纵向进给机构上，其方向与纵向进给运动方向平行。
(2)横向进给分力Fe 它作用于铣床横向进给机构上，其方向与横向进给运动方向平行。
(3)垂直进给分力Fv 它作用于铣床工作台升、降机构上，其方向与工作台垂直进给运动方向平行。对于圆柱铣刀铣削，按不同的铣削方式，会使工件抬起或压向工作台；对于端铣刀铣削，正好与Fo相反。
铣削时，各铣削分力与主切削力有着一定的比例关系。若计算出主切削力Fc，就可计算出Ff、 Fe和Fv的近似值。
铣削合力F可表示为：
3．铣削功率Pc
铣削中由于主运动消耗的功率最多，因此同车削一样铣削功率可表示为：
式中 PC—— 铣削功率，kw； FC——主切削力，N；υC——铣削速度，m／min。
五、铣削方式
铣削是断续切削，实际切削面积随时都在变化，因此铣削力波动大，冲击与振动大，铣削平稳性差。但采用合理的铣削方式，会减缓冲击与振动，还对提高铣刀耐用度、工件质量和生产率具有重要的作用。
1．圆柱铣刀铣削
圆柱铣刀在铣削平面时有两种铣削方式。
(1)逆铣：当铣刀切削刃与铣削表面相切时，若切点铣削速度移。的方向与工件进给速度研的方向相反，便称为逆铣。
逆铣有如下特点：
①切削厚度由薄变厚，即从hD=0到hDmax。当切入时，由于刃口钝圆半径大于瞬时切削厚度，刀齿与工件表面进行挤压和摩擦，刀齿较易磨损。尤其当冷硬现象严重时，更加剧刀齿的磨损，并影响已加工表面的质量。
②刀齿作用于工件上的垂直进给分力Fv 向上，有挑起工件的趋势，因此要求夹紧可靠。
③纵向进给力Ff与纵向进给方向相反，使铣床工作台进给机构中的丝杆与螺母始终保持良好的左侧接触，故工作台进给速度均匀，铣削过程平稳。
④逆铣时，刀齿是从切削层内部开始的，当工件表面有硬皮时，对刀齿没有直接的影响。
(2)顺铣 当铣刀切削刃与铣削表面相切时，若切点的铣削速度口。的方向与工件进给速度奶的方向相同，便称为顺铣。
顺铣有如下特点：
① 刀齿的切削厚度由厚变薄，即从hDmax到hD=O，这样容易切下切屑，刀齿磨损较慢，已加工表面质量高。有些实验表明，相对逆铣，刀具耐用度可提高 2～3倍。尤其在铣削难加工材料时效果更加明显。
②刀齿作用于工件上的垂直进给分力Fv，压向工作台，有利于夹紧工件。
③ 纵向进给分力Ff与纵向进给方向相同，当丝杠与螺母存在间隙时，会使工作台带动丝杠向左窜动，造成进给不均匀，这样一则影响工件表面粗糙度，二则会因进给量突然增大而损坏刀齿。
2．端铣刀铣削
端铣刀在铣削平面时有许多优点，因此在目前的平面铣削中有逐渐以端铣刀来代替圆柱铣刀的趋势。根据端铣刀和工件间的相对位置不同，可分为三种不同的铣削方式。
(1)对称铣削 刀齿切入、切出工件时，切削厚度hD相同的铣削便为对称铣削。一般端铣时常用这种铣削方式。
(2)不对称逆铣 刀齿切入时的切削厚度最小，切出时的切削厚度最大。这种铣削方式切入冲击小，常用铣削碳钢和合金结构钢。
(3)不对称顺铣 刀齿切入、切出时的切削厚度正好与不对称逆铣相反。这种铣削方式可减小硬质合金的剥落破损，提高刀具耐用度，可用于铣削耐热合金和不锈钢。
六、铣削特点
综上所述，铣削过程有如下特点:
(1)生产率高铣削时铣刀连续转动，并且允许较高的铣削速度，因此具有较高的生产率。
(2)断续切削铣削时每个刀齿都在断续切削，尤其是端铣，铣削力波动大，故振动是不可避免的。当振动的频率与机床的固有频率相同或成倍数时，振动最为严重。另外，当高速铣削时刀齿还要经受周期性的冷、热冲击，容易出现裂纹和崩刃，使刀具耐用度下降。
(3)多刀多刃切削 铣刀的刀齿多，切削刃的总长度大，有利于提高刀具耐用度和生产率，优点不少。但也存在下述两个方面的问题：一是刀齿容易出现径向跳动，这将造成刀齿负荷不等，磨损不均匀，影响已加工表面质量；二是刀齿的容屑空间必须足够，否则会损坏刀齿。
(4)铣削方式不同 根据不同的加工条件，为提高刀具耐用度和生产率，可选用不同的铣削方式，如逆铣、顺铣或对称铣、不对称铣。
七、几种常用铣刀的简介
1．尖齿铣刀
尖齿铣刀是应用较多的一种铣刀，它的齿槽是用角度铣刀铣削而成.
(1)立铣刀 主要用在立式铣床上，铣削相互垂直的两平面或凹槽，利用靠模也可加工成形表面等。圆柱面上是主切削刃，端面上是副切削刃，中心处无刃，故一般不宜沿轴线方向进给。主切削刃螺旋角一般取ω=30°～45°，为使副切削刃有足够的强度，需磨出刃带。
(2)键槽铣刀 用于铣削圆头封闭键槽。这种铣刀圆柱面和端面上都有刀齿，且端面刀齿直接延伸到刀具中心。因此，键槽铣刀既可作纵向进给，又可作轴向垂直进给。此外，这种铣刀因齿数少、螺旋角小，故刚度较好。
(3)三面刃铣刀 主要用来加工沟槽或台阶面。它的圆周上是主切削刃，两侧面是副切削刃。三面刃铣刀按结构可分为以下三种。
直齿三面刃铣刀 这种铣刀制造容易，刃磨方便，但由于两侧刃前角γo′=0°，切削条件较差。
错齿三面刃铣刀 这种铣刀相邻刀齿左、右相错，并制成不同倾斜方向，使每一刀齿纹在正前角一侧有端齿。由于螺旋角ω的作用，使切削过程平稳，易于排屑，从而改善了切削条件。
镶齿三面刃铣刀 这种铣刀的特点是将带有齿纹的刀齿镶嵌在刀体的齿槽中。当多次重磨铣刀宽度变小时，可用移动齿纹的方法来恢复刀齿的宽度尺寸。
(4)尖齿铣刀的刃磨 尖齿铣刀磨钝后，一般在万能工具磨床上刃磨刀具的后面。刀齿的前面由支撑片支持着，并由其调节刀齿的位置。为了磨出后角，刀齿应低于铣刀中心，其值H由下式算出：
式中d0—— 铣刀直径； αo——铣刀后角。
2．硬质合金端铣刀
硬质合金端铣刀与高速钢铣刀相比，不仅适应于高速铣削，而且加工质量也好，所以它是目前应用十分广泛的一类铣刀。按其结构特点可分为如下三种。
(1)整体焊接式 这种铣刀结构紧凑，制造较易。但刀齿一旦破损整把铣刀将报废，故目前较少使用。
(2)机夹焊接式 这种铣刀是将焊接好的硬质合金刀头，用机械夹固的方式装夹在刀体槽中。当刀齿磨损到不能使用或刀头破损报废时，只需按上新刀齿即可，故刀体使用寿命长。
这种铣刀，既可整体刃磨又可体外刃磨。整体刃磨是将整个铣刀装夹在刃磨机上进行刃磨；体外刃磨是将各个刀齿从刀体上拆下后进行单独刃磨。
(3)可转位端铣刀 由于机夹焊接式铣刀结构复杂，缺点较多，故目前已逐渐被可转位硬质合金端铣刀代替。可转位端铣刀，它是将硬质合金刀片直接装夹在刀体槽中，当切削刃磨钝后，将刀片转位或更换新刀片即可继续使用。可转位硬质合金端铣刀具有效率高、寿命长、使用方便、加工质量稳定等优点。
第三次课
§7-2 成形车刀
一、成形车刀的特点与类型
1．成形车刀的特点
成形车刀是用在各种车床上加工内、外回转体成形表面的专用刀具，其刃形是根据零件的廓形设计的。它具有如下特点。
(1)生产率高 利用成形车刀进行加工，一次进给便可完成零件各表面的加工，因此具有很高的生产率。故在零件的成批大量生产中，得到广泛的使用。
(2)加工质量稳定 使用成形车刀进行切削加工，由于零件的成形表面主要取决于刀具切削刃的形状和制造精度，所以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。一般加工后零件的精度等级可达IT7～IT9，表面粗糙度值可达Ra2．5～10μm。
(3)刀具使用寿命长 成形车刀用钝后，一般重磨前面，可重磨次数多，尤其圆体成形车刀。
(4)刀具制造比较困难，成本高 故单件、小批生产不宜使用成形车刀。
2．成形车刀的类型
最常用的是沿工件径向进给的成形车刀，按其结构与形状可分为平体、棱体和圆体三种。
(1)平体成形车刀 它除了切削刃有一定的形状要求外，结构上和普通车刀相近。因其允许的重磨次数不多，一般仅用于加工螺纹或铲制成形铣刀、滚刀的齿背。
(2)棱体成形车刀 其外形是棱柱体，可重磨次数比平体成形车刀多，刚性也好，但只能用来加工外成形表面。
(3)圆体成形车刀 其外形是回转体，切削刃在圆周表面上分布，与以上两种成形车刀相比，制造方便，允许重磨次数多。既可用来加工外成形表面，又可用来加工内成形表面，使用比较普遍，但加工精度与刚性低于棱体成形车刀。
此外，还有一种沿加工表面的切线方向切人的切向进给成形车刀。因切削刃相对工件有一定的倾斜角，故加工时是逐渐切入与切出工件的，始终只有一小段切削刃在工作，从而减小了切削力，切削过程比较平稳。一般用于加工刚性较差的外成形表面。与径向进给成形车刀相比，其切削行程长，生产率较低。
二、成形车刀的前、后角
成形车刀刃形复杂，既有直线也有曲线，各段切削刃主剖面内的前、后角都不相同，故无法用主剖面内的γo、αo来统一表达。为使重磨后刃形不变，其几何角度规定在进给剖面内，即在垂直于工件轴线的端剖面内表示。
成形车刀的名义前、后角(γf、αf)，是当刀具安装在刀夹中，并使切削刃上离工件中心最近的点(称为基准点)与工件中心等高时得到的。制造刀具时，需按名义前、后角之和(γf+αf)磨出前面。
1．棱体成形车刀γf、 αf的形成
(1)将棱体成形车刀前面重磨成γf+αf的斜面。 ’
(2)安装时，将成形车刀的基准点与工件中心等高，并使后面与垂直方向倾斜一个αf，这样便可得到要求的名义前、后角。
2．圆体成形车刀γf、αf的形成
(1)将圆体成形车刀前面刃磨成比刀具中心低一个hc。
(2)安装时，将刀具的基准点1’与工件中心o等高，并使刀具中心o′，比工件中心 o高一个H。
这样便可得到要求的名义前、后角。
3．成形车刀安装后切削刃上各点前、后角的变化
成形车刀安装后，除基准点1′的前后角为γf、αf外，切削刃上其余各点的前、后角均不等于 γf、αf，是按照一定的规律变化的。
对于棱体成形车刀，有：
且
对于圆体成形车刀，有：
但
4．成形车刀前、后角的选择
成形车刀的前角γf主要根据工件材料来选择(表7-4)，而后角af则主要根据刀具结构来选择。
5．成形车刀的主后角
在选择了成形车刀的进给后角af后，为避免刀具后面与工件发生摩擦，加剧刀具磨损，还需校验切削刃上选定点的主后角αo，使其不应小于 2°～3°，
在切削刃上取选定点D，分别作出进给剖面Pf与主剖面Po。由公式，可知，当λs=O°时，则有
于是
式中aoD—— 切削刃上选定点的主后角； afD——切削刃上选定点的进给后角； κrD——切削刃上选定点的主偏角。
由式可知，κrD越小，则aoD越小，当κrD=O°时，无论进给后角afD如何大，主后角aoD 总是等于O°。也就是说，成形车刀上凡是与进给方向平行的切削刃(κr=O°)，其主后角αo均等于O°。为改善刀具后面与工件的摩擦，与进给方向平行的切削刃均需进行改善，具体改善措施如下。
(1)改变工件的廓形 改变工件的廓形，其前提条件是不能影响零件的使用性能。
(2)在κr=O的切削刃处磨出凹槽 这种措施并不改变工件的廓形，只是减小了刀具与工件的摩擦。
(3)κr=O°的切削刃处磨出κr′这种措施同样不改变工件的廓形，但κr′不能磨得太大，否则尖角处极易磨损，造成工件廓形改变，一般取κr′=2°～3°。
若采用斜装成形车刀或螺旋形后面的成形车刀，情况就会更好些,但刀具的设计与制造比较麻烦。
三、成形车刀的截形设计
(一) 成形车刀截形设计的必要性
成形车刀的截形设计，就要由零件的廓形来确定刀具的截形。
零件的廓形，是指零件轴剖面内的形状与尺寸，包括深度、宽度和圆弧等
为了测量与制造的方便，成形车刀的截形一般规定在刀具后面的法剖面内表示。主要包括截形深度、宽度和圆弧等。
下面讨论刀具截形与零件廓形的关系。以径向进给成形车刀为例，分三种情况讨论。
1． γf=0°、 αf=0°的情况
刀具的刃形、截形与零件的廓形相同，但是由于后角af=0°，这种成形车刀是无法切削加工的。
2．γf=0°、 αf>0°的情况
尽管成形车刀的刃形与零件廓形相同，但其截形是不等于零件的廓形。由图可知，零件的廓形深度t=r2-r1，但棱体成形车刀的截形深度T
3．γf>0°、 αf>0°的情况
生产中使用的成形车刀绝大多数都是这种情况，由图可知，棱体与圆体成形车刀均T
综上所述: 由于成形车刀具有γf与αf，使其截面不同于零件的廓形，这就是成形车刀截形设计的必要性。成形车刀截形设计的主要内容是根据零件的廓形和成形车刀的前、后角修正计算成形车刀的截形。对于径向进给成形车刀，其截形
宽度与零件廓形宽度相同，因此，只需计算成形车刀的截形深度。
(二)截形设计的方法
成形车刀截形设计的方法有作图法、计算法和查表法三种。
作图法简单、清晰和直观，但精度偏低。另外，作图法的精度主要取决于作图时的放大比例与作图的准确程度。
计算法能达到很高的精度，也比较迅速。
查表法简单、较迅速，但精度不及计算法，很少使用。
目前，成形车刀设计常用计算法计算、作图法校验。
1．截形设计前的准备工作
(1)分析零件的廓形与加工要求，选取零件形状与尺寸变化的转折点，作为计算点并编号，通常以直径最小处为计算基准点。
(2)以各计算点的平均尺寸作为基本尺寸，这样处理可提高设计精度。例如某计算点 d=20+0.2mm，L=15+0.2mm，则该点的基本尺寸(平均尺寸)为：
(3)根据工件材料和刀具类型选择γf与αf。
(4)若为圆体成形车刀，还需确定刀具的最大半径R或直径do。
2．用作图法求成形车刀截形
具体作图步骤如下:
(1)棱体成形车刀
①按放大比例，用平均尺寸画出零件的主、俯视图，并在俯视图中标出各计算点的代号1、2、3及L2、L3、L4和t2、t3(4)。
②在主视图上，自计算基准点作前角为γf的前面投影线和后角为af的后面投影线，前面投影线与l、2、3(4)点所在圆的交点为1’、2’、3’(4’)。
③自前面各交点2’、3’ (4’)作后面的投影线；
④作后面的法剖面，并量取B2=L2、B3=L3、B4=L4，得相应点2＂、 3＂、4＂，连接各相应点即得刀具截形图，并量出Ｔ2、Ｔ3 (T4)。
(2)圆体成形车刀
① 自计算基准点1’作前面的投影线，分别与2、3(4)转折点所在圆的交点2＇、3＇(4＇)。
②作上斜线，定出半径R，以o＇为圆心，画出刀具各后面投影线。
③作成形车刀后面的法剖面，量取B2=L2、B3=L3、B4=L4，得相应点2＂、3＂、4＂，连接各点便得刀具截形图。得T2、Ｔ3(Ｔ4)，其中Ｔ2=R—R2，T3=R—R3。
第四次课
3．用计算法求成形车刀截形
用计算法求成形车刀截形时，先作出如图所示的计算分析图。在图中标注出辅助尺寸A1、A2、 A3…；B1、B2、B3…；C2、C3…。然后公式计算出截形深度Ｔ2、T3、Ｔ4…；对于圆体成形车刀，先计算出各点的半径，各点半径之差就是相应的截形深度T。
根据计算求得的截形深度，以及已知零件对应的廓形宽度，画出截形设计工作图，并标出相应尺寸。
此外，还需作两点说明：
(1)用计算法求得的截形，其精度取决于计算的精确度与计算值尾数的位数；
(2)设计成形车刀圆弧截形时，若零件的圆弧精度要求不高时，加工圆弧的刀具截形曲线，通常可近似用圆弧代替，也可计算出该圆弧的半径(详见成形车刀设计指导资料)。
四、成形车刀的附加切削刃与截形公差
1．成形车刀的附加切削刃
指成形车刀两侧超出零件廓形宽度的部分。其一侧用于倒角或修光端面；另一侧用于切断预加工。此外，有了两侧附加切削刃，可增大切削刃两侧尖角处强度。
成形车刀的总宽度主要由零件的廓形宽度决定的。一般为避免产生振动，保证加工质量，对刀具总宽度B＇与工件最小直径dmin 之比有一定的限制：粗车时为2～3；半精车时为1．8～2．5；精车时为1．5～2。dmin较小时取小值，若比值超出上列数值范围较多时，可将成形车刀按零件成形表面的长度分成几把刀进行设计。
2．截形公差
成形车刀截形公差是根据工件的加工精度制定的。一般刀具截形深度公差取工件相应公差的1/3～1/5；刀具截形宽度公差取工件相应公差的2/5。
五、成形车刀的样板
成形车刀的制造精度是由成形车刀样板来控制的。成形车刀样板是成对设计的，分为工作样板与校验样板。其中工作样板是用来检验成形车刀截形的，而校验样板是用来检验工作样板制造精度和磨损情况的。
成形车刀样板的工作面形状与成形车刀的截形相吻合。样板的各部分基本尺寸与成形车刀相对应的基本尺寸相等。
六、成形车刀的装夹与刃磨
1．成形车刀的装夹
径向进给成形车刀在安装调整时应达到下列要求：计算基准点1＇位于工件中心等高位置上；装出与设计要求相符合的前角 γf和后角αf；安装基准面K—K(或轴线)应平行于工件轴线。
(1)棱体成形车刀 是以燕尾作为定位基准，安装在燕尾槽内。刀具燕尾的后平面K—K是固定基准，安装时将刀体竖立并倾斜αf角，通过调整刀夹下端的螺钉，将切削刃上计算基准点1＇与工件中心等高，然后用螺栓夹紧。下端螺钉除了能承担部分切削力外，还能增强刀具的刚性。
(2)圆体成形车刀 是以圆柱孔作为定位基准面，套装在刀夹的螺杆上。圆体成形车刀用销子与齿盘连接，齿盘与扇形板利用端面齿啮合，扇形板与蜗杆啮合，然后利用螺帽将成形车刀连同芯轴及其它零件拧紧在刀夹上。当调整圆体成形车刀基准点位置的高度时，松开螺帽，转动齿盘，使之相对扇形板上的齿纹错位，达到粗调；转动安装在刀夹孔内的蜗杆使扇形板、齿盘以及圆体成形车刀一起转动，达到精调。利用刀夹两侧调节螺钉调整成形车刀轴线与工件轴线的平行度。
2．成形车刀的刃磨
成形车刀用钝后的刃磨在万能工具磨床上进行，选用碗形砂轮刃磨前面。刃磨后保持其原始前角和后角不变。
(1)棱体成形车刀的刃磨 将成形车刀的后面调整成与砂轮端面法向成γf+αf角，然后沿前面进行刃磨。刃磨后前面位置正确与否，可用量角仪测量其楔角β值，且β=90°-(γf+αf)。
(2)圆体成形车刀的刃磨 将成形车刀中心Ｏ′调整到比砂轮端面高hc，即hc=Rsin(γf+αf)，然后对前面进行刃磨。刃磨是否合格，检验的方法是作前面的延长线，看是否与半径为hc的检验圆相切，若相切说明刃磨合格，保持了原始设计角度γf、αf；若相离或相割说明刃磨不合格，改变了原始设计角度γf、αf。
§7-3 成形铣刀（简介）
成形铣刀可以加工各种成形表面，它和成形车刀一样，要根据工件的廓形来设计刀具的截形。成形铣刀的齿背形状有尖齿和铲齿两种。
尖齿成形铣刀用角度铣刀铣削而成，制造简单，使用磨损后在工具磨床上刃磨后面；铲齿成形铣刀也是用角度铣刀铣削容屑槽，还要在铲齿车床上进行铲削齿背，制造复杂，使用磨损后刃磨前面。两者相比较，前者制造简单，但刃磨后刃形变化较大；后者制造复杂，但刃磨后刃形变化较小，所以应用广泛。下面主要介绍铲齿成形铣刀。
一、铲齿
1．铲齿原理
铲齿时，将铲齿成形铣刀装在铲齿车床的主轴上作旋转运动，铲齿车刀在阿基米德螺旋线凸轮的控制下作往复直线运动。当被铲的铣刀转过一个εp。时，凸轮也相应转过φp角，铲齿车刀刀尖铲到F点，即完成一个齿背的铲削工作。当被铲铣刀再转过εD角时，凸轮相应转过φD角，铲齿车刀被拉簧拉回到原位。然后，再开始下一个刀齿的铲削工作。铲齿成形铣刀的齿背是阿基米德螺旋线，在刃磨前面后，能保持刃形不变，而且后角变化很小。
2．铲削量
铲齿时，铲齿车刀前进的距离，就是凸轮转过一周的升高量，称为铲削量K。铲削量K的大小决定了铲齿成形铣刀顶刃进给后角 αf的大小，两者的关系为：
所以
式中αf—— 顶刃后角，一般取10°～12°； d0——铣刀外径； R—— 铣刀半径； z——铣刀齿数； K——铲削量。
二、主后角
铲齿成形铣刀的一个重要问题是只有侧刃上每一点的主后角都大于零，才能保证正常的切削工作。由于侧刃上各点的铲削量相同，但直径不相同，所以不难想到，侧刃上各点的主后角αoD也不相同。当 λsD=0°时，αo D与αfD的关系。
因为
其中
又因
所以
于是
由式可知，选定点RD愈大，则αoD愈小，但αoD≮2°～3°。当αoD=0。或 αoD<2°～3°时，其改善措施如下:
(1)增大顶刃后角αf 增大αf可以增大 αoD，但不能过大，为了保证刀齿强度，αf不得大于17。
(2)磨出凹槽或副偏角 可以改善切削性能。
(3)采用斜向铲齿 将铲齿车床的刀架倾斜一个角度τ，这样就使原κr=O°的切削刃具有了主后角。
三、前角
用于精加工的成形铣刀，常取前角γf=0°；对于粗加工用的成形铣刀，为改善切削条件，取γf=5°～10°。
四、刃磨
铲齿成形铣刀用钝后是刃磨前面的。刃磨前面时，如果前角等于零，则刃形误差最小；如果前角大于零时，刃形就发生了变化。铲齿成形铣刀前面的刃形是经过截形设计，即前面在轴向剖面内一般为前角等于零的刃形。刃磨完成后要检查切削刃的径向跳动，以保证刃磨质量，避免在切削过程中产生振动。
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