刀具切削部分几何参数ppt课件.ppt

第2章 切削过程及其控制2.12.1金属切削的基本知识金属切削的基本知识一、切削运动一、切削运动二、工件加工表面二、工件加工表面三、切削用量三、切削用量四、刀具几何参数四、刀具几何参数五、切削层参数五、切削层参数六、刀具材料六、刀具材料主主运动、进给运动运动、进给运动三个变化的表面三个变化的表面三三要素要素刀具组成刀具组成切削厚度切削厚度、切削宽度、切削面积、切削宽度、切削面积性能、高速钢、硬质合金性能、高速钢、硬质合金计算计算选择选择刀参考系刀参考系几何角度几何角度2.1 基基 本本 概概 念念 金属切削过程是工件和刀具相互作用的过程。刀具要从工金属切削过程是工件和刀具相互作用的过程。刀具要从工件上切去一部分金属，并在保证高生产率和低成本的前提下，件上切去一部分金属，并在保证高生产率和低成本的前提下， 使工件得到符合图样要求的形状、尺寸精度和表面质量。为了使工件得到符合图样要求的形状、尺寸精度和表面质量。为了实现这一过程，必须具备以下三个条件：工件与刀具之间要有实现这一过程，必须具备以下三个条件：工件与刀具之间要有相对运动，即相对运动，即切削运动切削运动；刀；刀具材料必须具有一定的具材料必须具有一定的切削性能切削性能； 刀具必须具有适当的刀具必须具有适当的几何形状，几何形状， 即切削角度即切削角度。 2.1.1切削加工成形运动 以图以图2121所示外圆车削为例，要切除工所示外圆车削为例，要切除工件表面多余金属层，刀具与工件间必须有件表面多余金属层，刀具与工件间必须有相对运动，即相对运动，即工件必须作回转运动工件必须作回转运动，刀具刀具作直线运动作直线运动。依其作用的不同，可把切削运动分为依其作用的不同，可把切削运动分为主运动主运动与与进给运动进给运动。图图2-1 车削运动和加工表面车削运动和加工表面1-待加工表面待加工表面 2-过渡表面过渡表面 3-已加工表面已加工表面 1)主运动主运动 直接切除工件上的切削层，以形成工件新表直接切除工件上的切削层，以形成工件新表面的基本运动。面的基本运动。主运动通常是切削运动中速度最高、主运动通常是切削运动中速度最高、消耗功率最多的运动，且主运动只有一个。主运动消耗功率最多的运动，且主运动只有一个。主运动的速度以的速度以Vc表示，称作表示，称作切削速度切削速度。 2)进给运动进给运动 是指不断地把切削层投入切削的运动是指不断地把切削层投入切削的运动。它的速度较低。进给运动可能是连续性的运动，也它的速度较低。进给运动可能是连续性的运动，也可能是间歇性的。进给运动有时仅有一个，但也可可能是间歇性的。进给运动有时仅有一个，但也可能有几个或能有几个或没有没有。进给运动的速度进给运动的速度用用进给量进给量f或进给或进给速度速度Vf表示。表示。 切削加工的主运动与进给运动往往是同时进行的切削加工的主运动与进给运动往往是同时进行的，因此刀具，因此刀具切削刃上某一点与工件的相对运动是上述两运动的合成。切削刃上某一点与工件的相对运动是上述两运动的合成。 其合成速度其合成速度Ve Vc+ Vf。合成切合成切削运动削运动3)定位和调整运动 使工件或刀具进入正确加工位置的运动。如调整切削深度，工件分度等。 主运动主运动和和进给运动进给运动是实现切削加工的基本是实现切削加工的基本运动。可以由刀具完成，也可以由工件完成，运动。可以由刀具完成，也可以由工件完成，还可以由刀具和工件共同完成。同时，主运动还可以由刀具和工件共同完成。同时，主运动和进给运动可以是直线运动和进给运动可以是直线运动(平动平动)，也可以是，也可以是回转运动回转运动(转动转动)，还可以是平动和转动的复合，还可以是平动和转动的复合运动。运动。 由于上述不向运动形式和不同运动执行由于上述不向运动形式和不同运动执行元件的多种组合，产生了不同的加工方法。元件的多种组合，产生了不同的加工方法。 外圆磨无心磨车铣加工滚压加工铣削成形磨（横磨）主运动 进给运动表2-2 外圆表面加工方法 刀 具T/ RT主运动 进给运动 工 件表 面 成 形 原 理 图RRRRRTRRT/ R车削成形车削拉削研磨表2-3 内圆表面加工方法表 面 成 形 原 理 图钻扩铰镗拉挤行星式内圆磨主运动 进给运动刀 具主运动 进给运动工 件RRTRRT/ RTRTRTTRTT内圆磨无心磨主运动 进给运动表2-4 平面加工方法刀 具主运动 进给运动工 件表 面 成 形 原 理 图RTRTTT刨插周铣端铣平磨端面平磨车拉T车螺纹板牙主运动 进给运动表2-5 螺纹加工方法刀 具主运动 进给运动工 件表 面 成 形 原 理 图RTRRTTR滚压丝锥铣螺纹梳形铣刀旋风铣磨螺纹RR主运动 进给运动表2-6 齿形加工方法刀 具主运动 进给运动工 件表 面 成 形 原 理 图RTRTTR/TRRR/T铣齿指状铣刀铣齿成形磨齿滚齿剃齿插齿蜗杆砂轮磨齿碟形砂轮磨齿锥形砂轮磨齿2.1.1工件加工表面工件加工表面 在工件上形成所要求的新表面过程中，工件上有三个不断变化着的表面（见图2-1）： 1待加工表面工件上有待切削金属层的表面； 2已加工表面工件上经刀具切削后形成的表面； 3过渡表面(加工表面)已加工与待加工表面间的切削刃正在切除的表面。 上述关于切削运动、工件表面的基本定义均适用与其它切削加工。图图2-1 车削运动和加工表面车削运动和加工表面1-待加工表面待加工表面 2-过渡表面过渡表面 3-已加工表面已加工表面切削用量用来衡量切削运动。2.1.2切削用量三要素切削用量三要素1. 切削速度切削速度 v ：主运动速度即为切削速度主运动速度即为切削速度 (m/s 或或m/min) 主运动为旋转运动主运动为旋转运动:刀具或工件以最大直径处的切削速度来计算刀具或工件以最大直径处的切削速度来计算v =d n/1000 式中：式中：n-主运动速度（主运动速度（r/s） d-刀具或工件的最大直径（刀具或工件的最大直径（mm） 主运动为往复运动主运动为往复运动:平均速度：平均速度： v = 2Lnr /1000L-往复运动行程长度（往复运动行程长度（mm）nr-主运动每秒钟往复次（主运动每秒钟往复次（str/s）2.1.2切削用量三要素切削用量三要素切削用量三要素切削用量三要素2. 进给量进给量 f (mm/r 或或 mm/双行程双行程) 指工件或刀具每转一周时（或主运动一循环时），两者沿进给方向上相对移动的距离。 当刀具齿数z1时（如：钻削），每个刀齿相对于工件在进给方向上的位移量，即每齿进给量，以z表示，单位为mm/z。进给速度进给速度 vf=n f = n fz z （mm/s 或或 mm/min) 因为进给运动是由刀具完成的，故习惯上又称走刀运动。其大小称进给量或走刀量。切削用量三要素切削用量三要素车削外圆车削外圆时时 ap = (dw-dm)/2 钻孔时钻孔时 ap = dm/2 dw-待加工表面直径 dm-已加工表面直径 3. 背吃刀量背吃刀量（切削深度）（切削深度） ap背吃刀量背吃刀量ap是指是指主刀刃与工件切削表面接触长度主刀刃与工件切削表面接触长度，在主运动，在主运动方向及进给所组成的平面的法线方向上测量的值方向及进给所组成的平面的法线方向上测量的值图图2-2 切削用量切削用量a)车外圆车外圆 b)车端面车端面 c)切槽切槽例题：例题： 车外圆时工件加工前直径为车外圆时工件加工前直径为62mm，加工后直径为加工后直径为56mm，工件转速为工件转速为4r/s，刀具每秒钟沿工件轴向移动刀具每秒钟沿工件轴向移动2mm，工件加工长度为工件加工长度为110mm，切入长度为切入长度为3mm，求，求v、f、ap解：解： v =dn/1000 = 624/1000 = 0.779 m/sf = vf /n = 2/4 = 0.5 mm/rap = (dw-dm)/2=(62-56)/2=3 mm2.1.3切削层参数切削层参数 由切削刃正在切削的这一层金属叫作由切削刃正在切削的这一层金属叫作切削层切削层。切削层在垂。切削层在垂直于主运动方向的截面尺寸称为直于主运动方向的截面尺寸称为切削层参数。切削层参数。它决定了刀具切削部分所承受的负荷和切屑尺寸的大小，还影它决定了刀具切削部分所承受的负荷和切屑尺寸的大小，还影响切削力和刀具磨损、表面质量和生产效率。通常在基面响切削力和刀具磨损、表面质量和生产效率。通常在基面Pr内内度量。度量。 1. 切削厚度切削厚度 hD：在垂直于切削刃的方向上度量的切削层截面的：在垂直于切削刃的方向上度量的切削层截面的尺寸。尺寸。hD反映了切削刃单位长度上工作负荷的大小反映了切削刃单位长度上工作负荷的大小 hD f sinr 2. 切削宽度切削宽度 bD ：沿切削刃方向度量的切削层截面的尺寸。：沿切削刃方向度量的切削层截面的尺寸。 bD影响刀具的散热情况影响刀具的散热情况 bD ap/sinr 3.切削层面积切削层面积AD=hDbD=faP r为车刀主偏角，当工艺参数进给量为车刀主偏角，当工艺参数进给量f与背吃刀量与背吃刀量ap确定后，主确定后，主偏角偏角r越大，切削厚度越大越大，切削厚度越大hD ，切削宽度越小，切削宽度越小bD ，当当r=90时，时， hD f bD ap图2-11 外圆纵车时切削层参数a)直线刃时 b)曲线刃时当切削刃为直当切削刃为直线时，切削刃线时，切削刃上各点处的上各点处的hD相等；切削刃相等；切削刃为曲线时，刃为曲线时，刃上各点的上各点的hD是是变化的变化的基基 准准设计基准设计基准工艺基准工艺基准工序基准工序基准定位基准定位基准测量基准测量基准装配基准装配基准粗基准粗基准精基准精基准附加基准附加基准基准分类归纳如下：基准分类归纳如下：2.42.4基准基准一、基准一、基准 基准基准是机械制造中是用来确定生产对象上几何要素之是机械制造中是用来确定生产对象上几何要素之间的几何关系所依据的那些点，线或面。间的几何关系所依据的那些点，线或面。 从设计和工艺两个方面看基准，可把基准分为两大类从设计和工艺两个方面看基准，可把基准分为两大类，即设计基准和工艺基准。，即设计基准和工艺基准。基准基准设计基准设计基准工艺基准工艺基准（一）设计基准（一）设计基准 设计者在设计零件时，根据零件在装设计者在设计零件时，根据零件在装配结构中的装配关系以及零件结构要素配结构中的装配关系以及零件结构要素之的相互位置关系，确定标注尺寸（或之的相互位置关系，确定标注尺寸（或角度）的起始位置。这些尺寸（或角度角度）的起始位置。这些尺寸（或角度）的起始位置作）的起始位置作设计基准设计基准。 设计图样上所采用的基准就是设计图样上所采用的基准就是设计基设计基准准。设计基准可以是点，也可以是线或。设计基准可以是点，也可以是线或者面。者面。（二）工艺基准（二）工艺基准 零件在加工工艺过程中所采用的基准零件在加工工艺过程中所采用的基准称为工艺基准。工艺基准又可进一步分称为工艺基准。工艺基准又可进一步分为：工序基准，定位基准，测量基准和为：工序基准，定位基准，测量基准和装配基准。装配基准。工艺基准工艺基准工序基准工序基准定位基准定位基准测量基准测量基准装配基准装配基准粗基准粗基准精基准精基准附加基准附加基准1 1工序基准工序基准 在工序图上用来确定本工序所加工表在工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准，面加工后的尺寸、形状、位置的基准，称为工序基准。称为工序基准。 在设计工序基准时，主要应考虑如下三在设计工序基准时，主要应考虑如下三个方面的问题：个方面的问题：1 1）应尽量用设计基准作为工序基准；）应尽量用设计基准作为工序基准；2 2）工序基准应尽可能用于工件的定位和）工序基准应尽可能用于工件的定位和工序尺寸的检查；工序尺寸的检查；3 3）当采用设计基准为工序基准有困难时，）当采用设计基准为工序基准有困难时，可另选工序基准，但必须可靠的保证可另选工序基准，但必须可靠的保证零件设计尺寸的技术要求。零件设计尺寸的技术要求。由于工件的工序基准与定位基准不重合而引起的定位误差，称为基准不重合误差。bDWa图2-30 由于基准不重合引起的定位误差工序基准 定位基准2定位基准定位基准 在加工时用于工件定位的基准，称为定位基准。在加工时用于工件定位的基准，称为定位基准。 （1）粗基准和精基准粗基准和精基准:未经机械加工的定位基未经机械加工的定位基准称为准称为粗基准粗基准，经过机械加工的定位基准称为，经过机械加工的定位基准称为精基准精基准。机械加工工艺规程中第一道机械加工。机械加工工艺规程中第一道机械加工工序所采用的定位基准都是粗基准。工序所采用的定位基准都是粗基准。 （2）固有基准固有基准:零件上原来就有的表面作为定零件上原来就有的表面作为定位基准位基准.附加基准附加基准:零件上根据机械加工工艺需要而专门零件上根据机械加工工艺需要而专门制造出来的定位基准，称为辅助基准。例如。制造出来的定位基准，称为辅助基准。例如。轴类零件常用顶尖孔定位，顶尖孔就是专为机轴类零件常用顶尖孔定位，顶尖孔就是专为机械加工工艺而设计的辅加基准。械加工工艺而设计的辅加基准。 3测量基准测量基准 在加工中或加工后用来测量在加工中或加工后用来测量 工件的形状、位置和尺寸误差，测量时所采工件的形状、位置和尺寸误差，测量时所采用的基准，称为测量基准。用的基准，称为测量基准。 4装配基准装配基准 在装配时用来确定零件或部件在装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准，称为装在产品中的相对位置所采用的基准，称为装配基准。配基准。基基 准准设计基准设计基准工艺基准工艺基准工序基准工序基准定位基准定位基准测量基准测量基准装配基准装配基准粗基准粗基准精基准精基准辅加基准辅加基准基准分类归纳如下：基准分类归纳如下：2.2 切削刀具基本定义切削刀具基本定义 金属切削加工的刀具种类繁多，但刀金属切削加工的刀具种类繁多，但刀具切削部分的组成却有共同点。具切削部分的组成却有共同点。车刀的车刀的切削部分可看作是各种刀具切削部分最切削部分可看作是各种刀具切削部分最基本的形态。基本的形态。2.2.1 车刀切削部分的组成车刀切削部分的组成 车刀由车刀由切削部分切削部分和和刀柄刀柄组成。刀具中组成。刀具中起切削作用的部分称切削部分，夹持部起切削作用的部分称切削部分，夹持部分称刀柄，图分称刀柄，图2-3表示了车刀的组成部分表示了车刀的组成部分和各部分的名称。和各部分的名称。刨刀、铣刀、钻头等其他刀具可视为车刀的演变或组合。刨刀、铣刀、钻头等其他刀具可视为车刀的演变或组合。a）焊接式车刀b）整体式车刀c）机夹式车刀图2-3 车刀的结构切屑流出时经过的刀面切削部分切削部分：由不同由不同刀面刀面和和切削刃切削刃构成。构成。与过渡表面相对的刀面，也称主后刀面与已加工表面相对的刀面前刀面与后刀面的交线。在切削加工过程 中，它担负着主要的切削工作前刀面与副后刀面的交线。它担负少量切削工作，配合主切削刃完成切削工作并最终形成工件上的已加工表面刀尖是主、副切削刃连接部位，或者是主、副切削刃的交点a)a)尖刀尖尖刀尖 b) b) 倒圆刀尖倒圆刀尖 c) c) 倒角刀尖倒角刀尖刀刀 尖尖 结结 构构图图2-1 车削运动和加工表面车削运动和加工表面1-待加工表面待加工表面 2-过渡表面过渡表面 3-已加工表面已加工表面刀具切削部分的构成切削部分由不同刀面和切削刃构成。定义如下：切削部分由不同刀面和切削刃构成。定义如下： (1) 前刀面前刀面A 切屑沿其流出的刀面。切屑沿其流出的刀面。 (2) 后刀面后刀面A与加工表面相对的刀面。同前刀面相交形与加工表面相对的刀面。同前刀面相交形成主切削刃的表面，成主切削刃的表面， (3) 副后刀面副后刀面 A与已加工表面相对的表面。同前面相与已加工表面相对的表面。同前面相交形成副切削刃的表面，交形成副切削刃的表面， (4) 主切削刃主切削刃S 前刀面与后刀面的交线。它担负着主要前刀面与后刀面的交线。它担负着主要的切削工作。的切削工作。 (5) 副切削刃副切削刃 S前刀面与副后刀面的交线。它担负少量前刀面与副后刀面的交线。它担负少量切削工作。切削工作。 (6) 刀尖刀尖 主、副切削刃连接处相当少的一部分切削刃。主、副切削刃连接处相当少的一部分切削刃。2.2.2刀具坐标系与刀具几何角度刀具坐标系与刀具几何角度 刀具几何角度：刀具几何角度：是用来表示前、后刀面是用来表示前、后刀面和切削刃的空间位置的。和切削刃的空间位置的。 各刀面和切削刃的空间位置对刀具的切各刀面和切削刃的空间位置对刀具的切削性能、加工质量和切削效率有很大影响。削性能、加工质量和切削效率有很大影响。确定刀具几何角度有确定刀具几何角度有工作坐标系工作坐标系(刀削层参数刀削层参数坐标系坐标系)和和标注坐标系标注坐标系。 2.2.2.1刀具标注角度坐标系刀具标注角度坐标系 在设计与制造刀具时，需确定刀具角度在设计与制造刀具时，需确定刀具角度值的大小，此时还值的大小，此时还不知道合成切削速度不知道合成切削速度的方的方向。所以，只能在某些合理的假定条件下建向。所以，只能在某些合理的假定条件下建立坐标系，这就是刀具立坐标系，这就是刀具标注角度坐标系标注角度坐标系，在在此坐标系中所确定的刀具角度称为刀具标注此坐标系中所确定的刀具角度称为刀具标注角度。角度。车削时的假设条件有车削时的假设条件有：主切削刃处在水平面上，刀尖恰在工件中心主切削刃处在水平面上，刀尖恰在工件中心高度上：高度上：刀柄中心线垂直于工件轴线刀柄中心线垂直于工件轴线(假定进给方向假定进给方向)；主运动方向与刀具底面垂直主运动方向与刀具底面垂直(不考虑进给运不考虑进给运动动)；工件已加工表面的形状为圆柱面。工件已加工表面的形状为圆柱面。确定刀具角度的坐标参考系： 主运动方向主运动方向 静止参考系静止参考系 进给运动方向进给运动方向 刀具安装位置刀具安装位置2.2.2 刀具标注角度坐标系刀具标注角度坐标系参考坐标平面参考坐标平面:基面和主切削平面基面和主切削平面测量平面测量平面:正交平面、法平面、假定工作平面及正交平面、法平面、假定工作平面及背平面。背平面。图图3-3 车刀的静止参考系（图中车刀的静止参考系（图中vc表示假定的主运动表示假定的主运动方向，方向，vf表示假定的进给运动方向）表示假定的进给运动方向）（主剖面坐标系）主切削刃主后刀面前刀面副切削刃主剖面 PoA1）基面 Pr ：通过切削刃选定点与主运动方向垂直的平面。基面与刀具底面平行。切削平面 Ps基面 Pr图2-49 车刀主剖面坐标系2）切削平面 Ps：通过切削刃选定点与主切削刃相切且垂直于基面Pr的平面。3）主剖面 Po：通过切削刃选定点垂直于基面Pr和切削平面 Ps的平面。1. 刀具标注坐标系 构成刀具标注坐标系的基准平面有六个：（1） 基面Pr：通过切削刃选定点，垂直于假定主运动方向的平面。 车刀的基面平行于刀体底面。 钻头、铣刀等旋转体类刀具的基面为通过切削刃上选定点，包含刀具轴线的平面。基面基面P Pr r：通过切：通过切削刃上选定点，削刃上选定点，垂直于该点合成垂直于该点合成切削运动方向的切削运动方向的平面。平面。( (一一) ) 1. 刀具标注坐标系系 (2) 切削平面Ps ：通过切削刃选定点，与切削刃相切，并垂直于基面的平面。也就是通过切削刃上选定点，切于工件加工表面的平面(不考虑进给运动)。切削平面切削平面P Ps s ：通过：通过切削刃上选定点，切削刃上选定点，包含该点合成切削包含该点合成切削速度方向，同时相速度方向，同时相切于主切削刃的平切于主切削刃的平面面( (一一) ) 1. 刀具标注坐标系 (3) 正交平面Po：通过切削刃选定点，同时垂直于基面和切削平面的平面。正交平面（主剖面）正交平面（主剖面）P Po o：切削刃上选定：切削刃上选定点的正交平面是过点的正交平面是过该点并同时垂直于该点并同时垂直于基面和切削平面的基面和切削平面的平面平面( (一一) ) 正交平面（主剖面）正交平面（主剖面）P Po o：切削刃上选定：切削刃上选定点的正交平面是过点的正交平面是过该点并同时垂直于该点并同时垂直于基面和切削平面的基面和切削平面的平面平面( (一一) ) 法平面（法剖面）法平面（法剖面）P Pn n：切削刃上选定点的法切削刃上选定点的法平面是过该点并与切平面是过该点并与切削刃垂直的平面削刃垂直的平面( (二二) ) 切深剖面（背平面）切深剖面（背平面）Pp：通过主切削刃上选定点，通过主切削刃上选定点，垂直于基面的平面，与进垂直于基面的平面，与进给方向垂直的平面给方向垂直的平面( (三三) ) 假定工作平面假定工作平面 Pf：通过主：通过主切削刃上选定点，垂直于切削刃上选定点，垂直于基面的平面，与进给方向基面的平面，与进给方向平行的平面平行的平面( (三三) ) 1. 刀具标注坐标系 由基准平面Pr Ps Po组成的静止参考系称为刀具的正交平面参考系。图图3-3 车刀的静止参考系（图中车刀的静止参考系（图中vc表示假定的主运动表示假定的主运动方向，方向，vf表示假定的进给运动方向）表示假定的进给运动方向）刀具几何角度分类1、刀具标注角度、刀具标注角度 刀具标注角度是在标注坐标系内确定。刀具标注角度是在标注坐标系内确定。 是在刀具制造工作图上所要标注的角度，即是在刀具制造工作图上所要标注的角度，即刀具在制造、刃磨和测量时要控制的角度。刀具在制造、刃磨和测量时要控制的角度。2. 刀具的标注角度刀具在正交平面正交平面Po中定义的静态角度有：（1）前角 go：在正交平面Po上测量的刀具前刀面Ag 与基面Pr之间的夹角。 通过选定点的基面若位于刀体的实体之外，前角为正值；若基面位于实体之内,则前角为负值。q 用硬质合金车刀切削钢件，o取1020；切削灰铸铁，o取515；切削铝及铝台金，o取2535；切削高强度钢，o取-5 -10。2. 刀具的标注角度（2）后角ao：在正交平面Po上测量的刀具后刀面Ag 与切削平面Ps之间的夹角。（3）楔角 b：楔角 b是在正交平面Po上测量的前刀面Ag 与后刀面Aa 之间的夹角。 b = 90-（ go+ ao） q 粗加工和承受冲击载荷的刀具，为了使刀刃有足够强度，后角可选小些，一般为46；精加工时切深较小，为保证加工的表面质量，后角可选大一些，一般为812。2. 刀具的标注角度刀具在基面基面Pr中测量中测量中测量的静态角度有：（4）主偏角kr：在基面Pr上测量的切削平面Ps与假定进给方向（假定工作平面Pf）之间的夹角。 即主切削刃在基面上的投影与假定进给方向之间的夹角.q 主偏角应根据加工对象正确选取，车刀常用的主偏角有45、60、75、90几种。2. 刀具的标注角度（5）副偏角 kr ：副偏角 kr是在基面Pr上测量的副切削平面Ps 与假定进给方向（假定工作平面Pf）之间的夹角。 副偏角 kr一般为锐角。q 在切深、进给量和主偏角相同的情况下，减小副偏角可使残留面积减小，表面粗糙度降低。2. 刀具的标注角度（6）刀尖角er：刀尖角er是在基面Pr上的测量切削平面Ps与副切削平面之间的夹角。即主切削刃与副切削在基面上投影之间的夹角。 er = 180-（ kr + kr）（7 7）刃倾角）刃倾角 s s在切削平面在切削平面P Ps s内测量内测量的，主切削刃的，主切削刃S S与基与基面面Pr间的夹角称刃倾间的夹角称刃倾角。有正负之分，刀角。有正负之分，刀尖位于切削刃的最高尖位于切削刃的最高点时定为点时定为“+”+”、反、反之为负之为负“-”-”，它影，它影响切屑流向和刀尖强响切屑流向和刀尖强度。度。 切削平面切削平面 P Ps s内的角度内的角度2. 刀具的标注角度切削刃的选定点、刃倾角和主偏角这三个参数，确定了主切削刃在参考系中的位置。当 ls=0时，主切削刃与切削速度垂直，称直角切削或正切削。而ls0的切削为斜角切削或斜切削。 ls 为正或负会改变切屑流出的方向。直角切削：直角切削：s0的切削，主切削刃与切削速度方向垂直的切削，主切削刃与切削速度方向垂直斜角切削：斜角切削：s0的切削，主切削刃与切削速度方向不垂直的切削，主切削刃与切削速度方向不垂直 5刃倾角的功用及其选择 a）b）c）图2-51 刃倾角对排屑方向的影响q s影响刀尖强度和切屑流动方向。粗加工时为增影响刀尖强度和切屑流动方向。粗加工时为增强刀尖强度，强刀尖强度，s常取负值；精加工时为防止切屑划常取负值；精加工时为防止切屑划伤已加工表面，伤已加工表面，s常取正值或零。常取正值或零。2. 刀具的标注角度在副正交平面副正交平面Po上测量（8）副后角ao：副后角副后角a ao 是在副正交平面是在副正交平面Po上测量的副后面上测量的副后面Aa a与副切削平面与副切削平面Ps之间的夹角。之间的夹角。（9）副前角）副前角g go ：前刀面与基面之间的夹角 2. 刀具的标注角度 上述7个角度（go、ao、kr、ls、kr、 ao、go）是在正交平面参考系中，确定车刀三个刀面（前面Ag、后面Aa、副后面Aa）、两个刀刃（主切削刃S、副切削刃S）的位置所必需的7个独立的刀具角度。 基本角度基本角度( ( r r， r r， s s， o o， o o) )确定了主切削刃确定了主切削刃及前、后刀面的及前、后刀面的方位。方位。 其中其中 o o ， s s确定前刀面方确定前刀面方位位 ， r r， o o确确定后刀面方位，定后刀面方位， r r， s s确定主切确定主切削刃的方位。削刃的方位。 在正交平面内在正交平面内确定刀具几何确定刀具几何角度时，首先角度时，首先画出表示切削画出表示切削刃和刀面主位刃和刀面主位的两个基本视的两个基本视图：图：在基面在基面Pr和切削平面和切削平面Ps上的投影图上的投影图DD、派生角度、派生角度（I I）刀尖角刀尖角 r r在基面在基面P Pr r内测量的，内测量的，主切削平面主切削平面P Ps s与副切削平面与副切削平面P Ps s间的夹角。间的夹角。 （II II）余偏角余偏角r r在基面在基面P Pr r内测量的内测量的主切削平面主切削平面P Ps s与背平面与背平面P Pp p间的夹角。间的夹角。 （IIIIII）楔角楔角 o o在正交平面在正交平面P Po o内测量的内测量的前刀面前刀面 A Ar r与后刀面与后刀面A A 间的夹角间的夹角 。（2 2）法平面参考系中的刀具标注角度）法平面参考系中的刀具标注角度基本角度：基本角度：（1 1）主偏角）主偏角 r r（2 2）刃倾角）刃倾角 s s（3 3）法前角）法前角 n n（4 4）法后角）法后角 n n（5 5）副偏角）副偏角 r r派生角度：派生角度：（1 1）刀尖角）刀尖角 r r（2 2）余偏角余偏角r r（3 3）法楔角）法楔角 n n基本角度：基本角度：（1 1）主偏角）主偏角 r r（2 2）进给前角进给前角 f f（3 3）进给后角进给后角 f f（4 4）背）背前角前角 p p（5 5）背后角背后角 p p（6 6）副偏角）副偏角 r r（3 3）进给切深平面参考系中的刀具标注角度）进给切深平面参考系中的刀具标注角度派生角度：派生角度：（1 1）刀尖角）刀尖角 r r（2 2）余偏角余偏角r r（3 3）背楔角）背楔角 p p（4 4）进给楔角）进给楔角 f f坐标平面参考系坐标平面参考系二、刀具的标注角度确定刀具角度的坐标参考系： 主运动方向主运动方向 静止参考系静止参考系 进给运动方向进给运动方向 刀具安装位置刀具安装位置 实际合成切削运动方向实际合成切削运动方向 工作参考系工作参考系 进给运动方向进给运动方向 刀具实际安装位置刀具实际安装位置工作角度工作角度 是刀度工作状态下的角度。它的大小与是刀度工作状态下的角度。它的大小与切削运动和刀具安装位置有关切削运动和刀具安装位置有关1)刀具工作刀具工作(切削参数切削参数)坐标系坐标系1)切削参数坐标系切削参数坐标系 切削参数坐标系又称刀具工作坐标切削参数坐标系又称刀具工作坐标系，它是在刀具系，它是在刀具实际工作状态实际工作状态下建立的坐标系，因下建立的坐标系，因而与而与合成切削速度合成切削速度ve相联系。刀具切削参数坐标系相联系。刀具切削参数坐标系的三个坐标平面分别是：的三个坐标平面分别是： 工作基面工作基面Pre通过切削刃某选定点，垂直于合通过切削刃某选定点，垂直于合成切削速度成切削速度ve的平面。的平面。 工作切削平面工作切削平面Pse通过切削刃某选定点，与工件通过切削刃某选定点，与工件加工表面相切的平面。加工表面相切的平面。 合成切削速度被包含在切削平面之中，切削平面与合成切削速度被包含在切削平面之中，切削平面与基面相互垂直。基面相互垂直。三、刀具的工作角度例1 基面Pr与工作基面Pre的比较： 基面Pr是通过切削刃上选定点且垂直于假定主运动方向的平面；而工作基面Pre是通过切削刃上选定点，垂直于合成切削运动方向的平面。二者的不同点在于前者的主运动方向是假定的，而后者的合成切削运动方向是实际存在的。 工作正交平面工作正交平面Poe垂直于切削刃在基面上垂直于切削刃在基面上的投影的平面。的投影的平面。 工作副正交平面工作副正交平面Poe垂直于副切削刃在垂直于副切削刃在基面上的投影的平面。基面上的投影的平面。 图图228所示为横向切入车削时的切所示为横向切入车削时的切削平面和基面。横车的加工表面为阿基削平面和基面。横车的加工表面为阿基米德螺旋面。可见米德螺旋面。可见基面基面并非是一个水平并非是一个水平面，而是面，而是切削运动轨迹圆的法平面切削运动轨迹圆的法平面。切切削平面削平面也不是一个垂直面，而是也不是一个垂直面，而是切削运切削运动轨迹面的切平面动轨迹面的切平面。它们。它们与相应的前刀与相应的前刀面及后刀面组成了夹角面及后刀面组成了夹角。2.2.4 刀具的工作角度刀具的工作角度 1进给运动的影响进给运动的影响 1）横车）横车 切断刀切断工件时（图切断刀切断工件时（图2-9），若不考虑进给运动，切），若不考虑进给运动，切削刃上选定削刃上选定A的运动轨迹是一圆，因此该点的基面是过的运动轨迹是一圆，因此该点的基面是过A点的点的工作径向平面工作径向平面P，切削平面为过，切削平面为过A点与点与P垂直的切平面垂直的切平面Ps，其前后角其前后角o、o（图（图2-9）。当考虑进给运动后，切削刃上）。当考虑进给运动后，切削刃上A点的运动轨迹已是一点的运动轨迹已是一阿基米德螺旋线阿基米德螺旋线，这时的切削平面，这时的切削平面Pse已已是过是过A点的阿氏螺线的切线，基面点的阿氏螺线的切线，基面Pre已是已是A点的与点的与Pse垂直的垂直的平面，在这个测量坐标平面内的前角平面，在这个测量坐标平面内的前角oe、后角也不是原来的、后角也不是原来的标注角度标注角度o、o，此时，此时 dfarctan (2-4)式中式中 横向进给运动对工作角度的影响；横向进给运动对工作角度的影响； f刀具相对工件的横向进给量，刀具相对工件的横向进给量，mm/r； d切削刃上选定点切削刃上选定点A处的工作直径，处的工作直径，mm。切削刃越接近工作中心，切削刃越接近工作中心，d值越小，值越小，oe越大，而越大，而oe越小，甚至变为零或负值，对刀具的切削就越不越小，甚至变为零或负值，对刀具的切削就越不利。利。oe=o oe=o - (2-3)角是主运动方向与合成切削速度方向间的夹角。角是主运动方向与合成切削速度方向间的夹角。 式中角是主运动方向与合成切削速度方向间的夹角。进给运动对工作角度的影响（图2-53）0e=0-0e=0+ 0PsPes图2-53 切断刀的工作角度fx00000eeggaa（2-8）（2-8a）tanWfD图图2-9 横向进给运动对工作角度的影响横向进给运动对工作角度的影响 2)纵车纵车 若先不考虑进给运动的影响若先不考虑进给运动的影响,如图如图2-23所示。所示。 当考虑进给运动后，当考虑进给运动后， 在在进给剖面进给剖面内，合成内，合成切削运动速度切削运动速度vef方向相对于主运动方向相对于主运动v方向转方向转动了一个动了一个uf角；因而，工作基面角；因而，工作基面Pre、工作、工作切削平面切削平面Pse也相对于也相对于Pr、Ps面转过了同样面转过了同样的的u 角。于是角。于是Pre、 Pse和和Poe构成了工作坐构成了工作坐标系，则标系，则正交平面内正交平面内的工作角度为的工作角度为oe=o oe=o - 而在进给剖面而在进给剖面(平行进给方且垂直于基面平行进给方且垂直于基面)中，中，根据螺旋线展开后的关系，可得根据螺旋线展开后的关系，可得换算到正交平面内得：换算到正交平面内得： 值不仅与进给量值不仅与进给量f有关，也与加工直径有关，也与加工直径d有关，在车削螺纹或蜗杆，尤其是导程大有关，在车削螺纹或蜗杆，尤其是导程大的多头螺纹时，的多头螺纹时， uf值很大。因此，对于右旋工值很大。因此，对于右旋工件应将螺纹刀左切削刃的后角磨大一些；而右件应将螺纹刀左切削刃的后角磨大一些；而右切削刃的后角磨得小一些切削刃的后角磨得小一些 （图2-54）tanfwfd 在进给剖面，有：将其换算到主剖面内得到：在主剖面内：oeooeoggaa（2-9）tantansinsinfrrwfDkkO O图2-54 外圆车刀工作角度ffoeoedwooforACAO vf B C B f O dwf ffefef ffefe2.刀尖位置高低的影响刀尖位置高低的影响 安装刀具时，刀尖不一定在机床中心高度安装刀具时，刀尖不一定在机床中心高度上。如刀尖高于机床中心高度（图上。如刀尖高于机床中心高度（图2-10），此），此时选定点时选定点A的基面和切削平面已变为过的基面和切削平面已变为过A点的点的径向平面径向平面Pe和与之垂直的切削平面和与之垂直的切削平面Pse，其工，其工作前角和后角分别为作前角和后角分别为Pe、Pe。可见，刀具工。可见，刀具工作前角作前角pe比标注前角比标注前角P增大了，工作后角增大了，工作后角Pe比标注后角比标注后角P减小了，可写成：减小了，可写成： pe=p+p pe=p-p (2-5) (2-6)式中式中 p刀尖位置变化引起前后角的变化值（弧度）。刀尖位置变化引起前后角的变化值（弧度）。 h刀尖高于机床中心的数值，刀尖高于机床中心的数值，mm。 dw工件直径，工件直径，mm。222arctanhdwhpwdhp2sin图图2-10 刀尖位置高时的刀具工作角度刀尖位置高时的刀具工作角度刀具安装对工作角度的影响图2-52 车刀安装高度对工作角度的影响re=r0e=0a）0e0b）0e0c）rerrer 三、刀具的工作角度2.刀具安装位置对工作角度的影响 2)刀杆轴线与进给方向不垂直的影响 kre = kr Gr kre = kr -（ Gr） 2.3 刀具材料刀具材料2.3.1刀具材料应具备的性能刀具材料应具备的性能1.高硬度高硬度 刀具材料的硬度必须高于被切工件的刀具材料的硬度必须高于被切工件的硬度，常温硬度必须在硬度，常温硬度必须在HRC62以上。以上。2.高耐磨性高耐磨性 刀具在切削时承受着剧烈摩擦，因刀具在切削时承受着剧烈摩擦，因此刀具材料应具有较强的耐磨性，它取决于此刀具材料应具有较强的耐磨性，它取决于材料本身的硬度、化学成分和金相组织。材料本身的硬度、化学成分和金相组织。3.足够的强度和韧度足够的强度和韧度 刀具切削时要承受很大的刀具切削时要承受很大的压力、冲击和振动，刀具材料必须具有足够压力、冲击和振动，刀具材料必须具有足够的抗弯强度的抗弯强度bb和冲击韧度和冲击韧度K。4.高耐热性高耐热性 指在高温下保持材料硬度的性能，用高温指在高温下保持材料硬度的性能，用高温硬度或红硬性表示。耐热性越好，允许的切削速度硬度或红硬性表示。耐热性越好，允许的切削速度越高。因此它是衡量刀具材料性能的重要指标。越高。因此它是衡量刀具材料性能的重要指标。5.具有良好的工艺性和经济性具有良好的工艺性和经济性 即要求刀具材料本身的即要求刀具材料本身的可切削性能、磨削性能、热处理性能、焊接性能等可切削性能、磨削性能、热处理性能、焊接性能等要好，且又要资源丰富，价格低廉。要好