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1、机 械 制 造 技 术主主主主 编编编编 刘刘刘刘 平平平平第1章 金属切削原理与刀具1.2 1.2 金属切削刀具金属切削刀具 切削刀具的种类很多，结构也多种多样切削刀具的种类很多，结构也多种多样,虽虽然它们形状不同，但它们切削部分的结构然它们形状不同，但它们切削部分的结构要素及其几何形状都具有许多共同的特征，要素及其几何形状都具有许多共同的特征，因此正确认识与理解单刃刀具是认识与理因此正确认识与理解单刃刀具是认识与理解多刃刀具的基础。车刀是形状最典型的解多刃刀具的基础。车刀是形状最典型的单刃刀具，其它各种复杂刀具都可以看作单刃刀具，其它各种复杂刀具都可以看作是车刀的组合和演变，有关车刀角度的
2、定是车刀的组合和演变，有关车刀角度的定义，均适用于其它刀具。义，均适用于其它刀具。1.2.1 1.2.1 刀具切削部分的结构要素刀具切削部分的结构要素1 1车刀切削部分的组成车刀切削部分的组成 车刀切削部分由下列要素组成：三面、两车刀切削部分由下列要素组成：三面、两刃、一尖，如图所示。刃、一尖，如图所示。前刀面：切削时，切屑流出所经过的表面。前刀面：切削时，切屑流出所经过的表面。主后刀面：切削时，与工件加工表面相对的表面。主后刀面：切削时，与工件加工表面相对的表面。副后刀面：切削时，与工件已加工表面相对的表面。副后刀面：切削时，与工件已加工表面相对的表面。主切削刃：前刀面与主后刀面的交线。它可
3、以是直线或主切削刃：前刀面与主后刀面的交线。它可以是直线或曲线，担负着主要的切削工作。曲线，担负着主要的切削工作。副切削刃：前刀面与副后刀面的交线。一般只担负少量副切削刃：前刀面与副后刀面的交线。一般只担负少量的切削工作。的切削工作。刀尖：主切削刃与副切削刃的相交部分。刀尖：主切削刃与副切削刃的相交部分。2 2车刀切削部分的几何角度车刀切削部分的几何角度 刀具角度是确定刀具切削部分几何形状的刀具角度是确定刀具切削部分几何形状的重要参数，要确定刀具的角度，必须先确重要参数，要确定刀具的角度，必须先确定用于定义和规定刀具角度的各种基准坐定用于定义和规定刀具角度的各种基准坐标平面，组成各种参考坐标系
4、，一般有：标平面，组成各种参考坐标系，一般有：正交平面参考系正交平面参考系法平面参考系法平面参考系背平面和假定工作平面参考系背平面和假定工作平面参考系 外圆车刀在生产实践中最常用的坐标系是外圆车刀在生产实践中最常用的坐标系是正交平面参考坐标系。按刀具的状态还有正交平面参考坐标系。按刀具的状态还有静止参考系与工作参考系之分。静止参考系与工作参考系之分。刀具静止参考系：在刀具设计、制造、刃刀具静止参考系：在刀具设计、制造、刃磨和测量几何参数时用的参考系磨和测量几何参数时用的参考系刀具工作参考系：用于规定刀具进行切削刀具工作参考系：用于规定刀具进行切削加工时几何参数的参考系加工时几何参数的参考系（1
5、 1）刀具静止参考系）刀具静止参考系 基面：过切削刃选定点，垂直于基面：过切削刃选定点，垂直于该点假定主运动方向的平面，以该点假定主运动方向的平面，以prpr表示。表示。切削平面：过切削刃选定点，与切削平面：过切削刃选定点，与切削刃相切，并垂直于基面的平切削刃相切，并垂直于基面的平面，主切削平面以面，主切削平面以psps表示。表示。正交平面：过切削刃选定点，并正交平面：过切削刃选定点，并同时垂直于基面和切削平面的平同时垂直于基面和切削平面的平面，以面，以popo表示。表示。假定工作平面：过切削刃选定点，假定工作平面：过切削刃选定点，垂直于基面并平行于假定进给运垂直于基面并平行于假定进给运动方向
6、的平面，以动方向的平面，以pfpf表示。表示。（2 2）车刀的主要角度）车刀的主要角度 1 1）主偏角）主偏角krkr 主偏角的作用：影响切削刃的工作长度、切深抗力、刀尖主偏角的作用：影响切削刃的工作长度、切深抗力、刀尖强度和散热条件。主偏角越小，则切削刃工作长度越长，强度和散热条件。主偏角越小，则切削刃工作长度越长，散热条件越好，但切深抗力越大。散热条件越好，但切深抗力越大。选择原则：车刀常用的主偏角有选择原则：车刀常用的主偏角有4545、6060、7575、9090几种。工件粗大、刚性好时，可取较小值。车细长轴时，几种。工件粗大、刚性好时，可取较小值。车细长轴时，为了减少径向力而引起工件弯
7、曲变形，宜选取较大值。为了减少径向力而引起工件弯曲变形，宜选取较大值。在基面中测量的主切削平面与假定工作平面间的夹角。在基面中测量的主切削平面与假定工作平面间的夹角。主切削刃与进给方向在基面上投影间的夹角。主切削刃与进给方向在基面上投影间的夹角。2 2）副偏角）副偏角k k r r 副偏角会影响已加工表面的粗糙度；副偏角会影响已加工表面的粗糙度；副偏角还有减小副后刀面与已加工表面间摩擦的作用。副偏角还有减小副后刀面与已加工表面间摩擦的作用。主、副偏角应根据工件的刚度及加工要求选取合理的数值。主、副偏角应根据工件的刚度及加工要求选取合理的数值。一般车刀常用的主偏角有一般车刀常用的主偏角有4545
8、、6060、7575、9090等几种；等几种；副偏角为副偏角为5 51515，粗加工时取较大值。，粗加工时取较大值。在基面中测量的副切削平面与假定工作平面间的夹角。在基面中测量的副切削平面与假定工作平面间的夹角。3 3）前角）前角0 0 前角表示前刀面的倾斜程度。前角表示前刀面的倾斜程度。前角可分为正、负、零，前刀面在基面之下则前角为正值，前角可分为正、负、零，前刀面在基面之下则前角为正值，反之为负值，相重合为零。一般所说的前角是指正前角而反之为负值，相重合为零。一般所说的前角是指正前角而言。言。在正交平面中测量的前刀面与基面间的夹角。在正交平面中测量的前刀面与基面间的夹角。前角的作用为，增大
9、前角，可使刀刃锋利、切削力降低、前角的作用为，增大前角，可使刀刃锋利、切削力降低、切削温度低、刀具磨损小、表面加工质量高。但过大的前切削温度低、刀具磨损小、表面加工质量高。但过大的前角会使刃口强度降低，容易造成刃口损坏。角会使刃口强度降低，容易造成刃口损坏。前角的大小常根据工件材料、刀具材料和加工性质来选择。前角的大小常根据工件材料、刀具材料和加工性质来选择。用硬质合金车刀加工钢件用硬质合金车刀加工钢件(塑性材料等塑性材料等)时，一般选取时，一般选取0 0=10=102020；加工灰口铸铁；加工灰口铸铁(脆性材料等脆性材料等)，一般选取，一般选取0=50=51515。精加工时，可取较大的前角，
10、粗加工应。精加工时，可取较大的前角，粗加工应取较小的前角。工件材料的强度和硬度大时，前角取较小取较小的前角。工件材料的强度和硬度大时，前角取较小值，有时甚至取负值。值，有时甚至取负值。4 4）后角）后角 后角表示主后刀面的倾斜程度。后角表示主后刀面的倾斜程度。后角的主要作用是减少刀具后刀面与工件表面间的摩擦，后角的主要作用是减少刀具后刀面与工件表面间的摩擦，并配合前角改变切削刃的锋利与强度。并配合前角改变切削刃的锋利与强度。后角只能是正值，后角大，摩擦小，切削刃锋利。但后角后角只能是正值，后角大，摩擦小，切削刃锋利。但后角过大，将使切削刃变弱，散热条件变差，加速刀具磨损。过大，将使切削刃变弱，
11、散热条件变差，加速刀具磨损。后角的大小常根据加工的种类和性质来选择，一般后角可后角的大小常根据加工的种类和性质来选择，一般后角可取取=6=68 8。在正交平面中测量的后刀面与切削平面间的夹角。在正交平面中测量的后刀面与切削平面间的夹角。5 5）刃倾角）刃倾角ss刃倾角也有正、负和零值之分。刃倾角也有正、负和零值之分。刃倾角主要影响刀头的强度、切削分力和排屑方向。刃倾角主要影响刀头的强度、切削分力和排屑方向。粗加工时为了增强刀头，粗加工时为了增强刀头，ss常取负值；精加工时为了保常取负值；精加工时为了保护已加工表面，护已加工表面，ss常取正值或零度；常取正值或零度；车刀的刃倾角一般在车刀的刃倾角
12、一般在-5-5+5+5之间选取。之间选取。在主切削平面中测量的主切削刃与基面间的夹角。在主切削平面中测量的主切削刃与基面间的夹角。刀具主要角度及作用刀具主要角度及作用 角角 度度定定 义义测量平面测量平面作作 用用前角前角0 0前面和基面间的夹角前面和基面间的夹角正交平面正交平面1 1、使切削刃锋利、使切削刃锋利2 2、切削省力、切削省力3 3、便于排屑、便于排屑后角后角0 0后面与切削平面间的夹后面与切削平面间的夹角角正交平面正交平面改变车刀主后刀面与工件改变车刀主后刀面与工件间的摩擦状况间的摩擦状况主偏角主偏角r r主切削刃与进给方向之主切削刃与进给方向之间的夹角间的夹角基基 面面改变主切
13、削刃与刀头的受改变主切削刃与刀头的受力和散热情况力和散热情况副偏角副偏角r r副切削刃与进给方向的副切削刃与进给方向的反方向间的夹角反方向间的夹角基基 面面改变副切削刃与工件已加改变副切削刃与工件已加工表面之间的摩擦状况工表面之间的摩擦状况刃倾角入刃倾角入s s主切削刃与基面间的夹主切削刃与基面间的夹角角主切削平面主切削平面影响刀尖强度，并控制切影响刀尖强度，并控制切屑的流出方向屑的流出方向（3 3）刀具的工作角度）刀具的工作角度 它是指在工作参考系中定义的刀具角度。它是指在工作参考系中定义的刀具角度。刀具工作角度考虑了合成运动和刀具安装刀具工作角度考虑了合成运动和刀具安装条件的影响。条件的影响。