机械制造技术课件3刀具角度的选择原则
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车刀种类和角度选择原则详解
车刀不对准工件中心对角度的影响
五、车刀刃磨
无论硬质合金车刀(焊接)或高速钢 车刀，在使用之前都要根据切削条 件所选择的合理切削角度进行刃磨 ，一把用钝了的车刀，为恢复原有 的几何形状和角度，也必须重新刃 磨。
重 要 性
三分手艺、七分刀 徒弟的手、师傅的刀
1.磨刀步骤(图a～d)
⑴磨前刀面 把前角和刃倾角磨正确。 ⑵磨主后刀面 把主偏角和主后角磨正确。 ⑶磨副后刀面 把副偏角和副后角磨正确。 ⑷磨刀尖圆弧 圆弧半径约0.5～2mm左右。 ⑸研磨刀刃 车刀在砂轮上磨好以后，再用油石加些机油研磨车 刀的前面及后面，使刀刃锐利和光洁。这样可延长车刀的使用寿命。 车刀用钝程度不大时，也可用油石在刀架上修磨。硬质合金车刀可 用碳化硅油石修磨。
前角γo
——在主切削刃选定点的正交平面po内， 前刀面与基面之间的夹角
。
后角αo
——在正交平面po内，主后刀面与切削 平面之间的夹角。
主偏角κr
——主切削刃在基面上的投影与进给方 向的夹角。
刃倾角λs ——在切削平面ps内，主切削刃与 基面pr的夹角。
其他角度：
副前角γoˊ、 副后角αoˊ、 副偏角κrˊ、 刃倾角λsˊ
3．主偏角、副偏角的选择 （1）主偏角的选择 A、主偏角κr的增大或减小对切削加工有利的一 面 在背吃刀量ap与进给量f 不变时，主偏角κr减小 将使切削厚度hD减小，切削宽度bD增加，参加 切削的切削刃长度也相应增加，切削刃单位长度 上的受力减小，散热条件也得到改善。 主偏角κr减小时，刀尖角增大，刀尖强度提高， 刀尖散热体积增大。 所以，主偏角κr减小，能提高刀具耐用度。
(4)良好的工艺性和经济性
刀具角度选用原则
刀具几何角度得作用及选择原则答:1就是前角; 2就是后角; 3就是副偏角; 4就是刀尖角;5就是主偏角; 6就是副后角; 7就是副前角; 8就是刃倾角名称:前角作用:加大前角,刀具锋利,切削层得变形及前面摩擦阻力小,切削力与切削温度可减低,可抑制或消除积屑瘤,但前角过大,刀尖强度降低;选择原则:小得前角;加工特硬材料(如淬硬钢、冷硬铸铁等)甚至可取负得前角(2)刀具材料得抗弯强度及韧性高时,可取较大得前角(3)断续切削或精加工时,应取较小得前角,但如果此时有较大得副刃倾角配合,仍可取较大得前角,以减小径向切削力(4)高速切削时,前角对切屑变形及切削力得影响较小,可取较小前角(5)工艺系统钢性差时,应取较大得前角名称:后角作用:减少刀具后面与工件得切削表面与已加工表面之间得摩擦。
前角一定时,后角愈锋利,但会减小楔角,影响刀具强度与散热面积。
选择原则:(1)精加工时,切削厚度薄,磨损主要发生在后刀面,宜取较大后角;粗加工时,切削厚度大,负荷重,前、后面均要发生磨损、宜取较小后角(2)多刃刀具切削厚度较薄,应取较大后角(3)被加工工件与刀具钢性差时,应取较小后角,以增大后刀面与工件得接触面积,减少或消除振动较小得后角;但对加工硬材料得负前角刀具,后角应稍大些,以便刀刃易于切入工件;(5)定尺寸刀具(如内拉刀、铰刀等)应取较小后角,以免重磨后刀具尺寸变化太大;(6)对进给运动速度较大得刀具(如螺纹车刀、铲齿车刀等),后角得选择应充分考虑到工作后角与标注后角之间得差异;(7)铲齿刀具(如成形铣刀、滚刀等)得后角要受到铲背量得限制,不能太大,但要保证侧刃后角不小于2°。
名称:主偏角作用:(1)改变主偏角得大小可以调整径向切削分力与轴向切削分力之间得比例,主偏角增大时,径向切削分力减小,轴向切削分力增大;(2)减小主偏角可减小削厚度与切削刃单位长度上得负荷;同时主切削刃工作长度与刀尖角增大,刀具得散热得到改善,但主偏角过小会使径向切削分力增加,容易引起振动。
第五章 切削用量及刀具几何角度的选择(机械制造技术A)
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测试1：
1、积屑瘤在粗、精加工中各起什么作用？当其有害 时怎样抑制它？
2、影响积屑瘤大小的因素?精加工外圆时怎样抑制它? 为什么?
3、试推导变形系数ξ与剪切角Φ之间的关系。
4、单位切削力的定义?
5、切削用量三要素对切削力的影响与对刀具耐用度 的影响有什么不同？请利用指数公式对该问题进行 分析，并提出降低切削力和提高刀具耐用度的措施。
5.4 过渡刃与修光刃参数的选择
一、过渡刃及其参数选择 ⑴外圆车刀过渡刃参数：
过渡刃偏角
rs
1 2
r
过渡刃长度
bs=0.5~2mm
⑵切断刀过渡刃参数 过渡刃偏角 κrs=45° 过渡刃长度 bs=（0.20～0.25）ap
Κ'r
Κr
3）圆弧过渡刃
⑴高速钢车刀 r 0.5 ~ 5mm ⑵硬质合金车刀 r 0.5 ~ 2mm
3.负前角单面型 优点：刃口强度高。 缺点：刃口钝，对切削层的挤压严重。
使用场合： ⑴主要用于硬质合金车刀和铣刀； ⑵切削高强度、高硬度材料和切削淬火钢； ⑶当磨损主要发生在后刀面时。
4.正前角正倒棱 使用场合：适用于高速钢刀具 正倒棱尺寸参数：
br1 (0.5 ~ 1) f ; 01 0 ~ 5
在刀具前刀面上,切屑流出的方向与切削刃法线 间的夹角Ψλ称为流屑角。
主切削刃法线 主切削刃
（1）用测定切屑宽度bc的方法求流屑角：
cos
bc b
cos s
⑵实际切削角 ①流屑剖面：包含切屑流出方向和切削速度的剖面Pλ。 ②实际切削角：在流屑剖面内测量的角度 实际切削前角
sin oe cos sin n cos s sin sin s sin oe sin2 s cos2 s sin n
机械制造技术基础-课件
车刀在结构上可 分为整体车刀、焊 接装配式车刀和机 械夹固刀片的车刀。 如图15、16所示。
图15
图16
（2）孔加工刀具
孔加工刀具一般 可分为两大类：一 类是从实体材料上 加工出孔的刀具， 常用的有麻花钻、 中心钻和深孔钻等； 另一类是对工件上 已有孔进行再加工 用的刀具，常用的 有扩孔钻、铰刀及 镗刀等。
在法平面参考系中，只需标注γn 、 αn 、 κr 和λs四个角度即可确 定主切削刃和前、后刀面的方位。在假定工作平面参考系中，只 需标注γf 、αf 、γp 、 αp 四个角度便可确定车刀的主切削刃和前、 后刀面的方位。
四、刀具的工作角度
在实际的切削加工中，由于刀具安装位置和进给运动的影响，上 述标注角度会发生一定的变化。角度变化的根本原因是切削平面、 基面和正交平面位置的改变。以切削过程中实际的切削平面Ps、基 面Pr和主剖面P0为参考平面所确定的刀具角度称为刀具的工作角度， 又称实际角度。
（6）刀尖 主切削刃和副切削刃连接处的一段刀刃。它可以是小 的直线段或圆弧。
具体参见切削运动与切削表面图和车刀的组成图。其它各类刀具，
如刨刀、钻头、铣刀等，都可以看作是车刀的演变和组合。
刨刀
图4
钻头
(二）刀具角度的参考系
为了确定刀具切削
部分各表面和刀刃的空 间位置，需要建立平面 参考系。按构成参考系 时所依据的切削运动的 差异，参考系分成以下 两类：
2、车刀安装偏斜对工作角度的影响
图12
当车刀刀杆的纵向轴线与进给方向不垂直时，将会引起 工作主偏角κre和工作副偏角κre‘的变化,如上图所示。
（二）进给运动对工作角度的影响
1、横向 进给运 动对工 作角度 的影响
图13 车端面或切断时，加工表面是阿基米德螺旋面，如上图所示。因此，实际 的切削平面和基面都要偏转一个附加的螺旋升角μ，使车刀的工作前角γoe增 大，工作后角αoe减小。一般车削时，进给量比工作直径小很多，故螺旋升 角μ很小，它对车刀工作角度影响不大，可忽略不计。但在车端面、切断和 车外圆进给量（或加工螺纹的导程）较大，则应考虑螺旋升角的影响。
图15
图16
（2）孔加工刀具
孔加工刀具一般 可分为两大类：一 类是从实体材料上 加工出孔的刀具， 常用的有麻花钻、 中心钻和深孔钻等； 另一类是对工件上 已有孔进行再加工 用的刀具，常用的 有扩孔钻、铰刀及 镗刀等。
在法平面参考系中，只需标注γn 、 αn 、 κr 和λs四个角度即可确 定主切削刃和前、后刀面的方位。在假定工作平面参考系中，只 需标注γf 、αf 、γp 、 αp 四个角度便可确定车刀的主切削刃和前、 后刀面的方位。
四、刀具的工作角度
在实际的切削加工中，由于刀具安装位置和进给运动的影响，上 述标注角度会发生一定的变化。角度变化的根本原因是切削平面、 基面和正交平面位置的改变。以切削过程中实际的切削平面Ps、基 面Pr和主剖面P0为参考平面所确定的刀具角度称为刀具的工作角度， 又称实际角度。
（6）刀尖 主切削刃和副切削刃连接处的一段刀刃。它可以是小 的直线段或圆弧。
具体参见切削运动与切削表面图和车刀的组成图。其它各类刀具，
如刨刀、钻头、铣刀等，都可以看作是车刀的演变和组合。
刨刀
图4
钻头
(二）刀具角度的参考系
为了确定刀具切削
部分各表面和刀刃的空 间位置，需要建立平面 参考系。按构成参考系 时所依据的切削运动的 差异，参考系分成以下 两类：
2、车刀安装偏斜对工作角度的影响
图12
当车刀刀杆的纵向轴线与进给方向不垂直时，将会引起 工作主偏角κre和工作副偏角κre‘的变化,如上图所示。
（二）进给运动对工作角度的影响
1、横向 进给运 动对工 作角度 的影响
图13 车端面或切断时，加工表面是阿基米德螺旋面，如上图所示。因此，实际 的切削平面和基面都要偏转一个附加的螺旋升角μ，使车刀的工作前角γoe增 大，工作后角αoe减小。一般车削时，进给量比工作直径小很多，故螺旋升 角μ很小，它对车刀工作角度影响不大，可忽略不计。但在车端面、切断和 车外圆进给量（或加工螺纹的导程）较大，则应考虑螺旋升角的影响。
刀具角度选用原则
答：1是前角； 2是后角； 3是副偏角； 4是刀尖角；5是主偏角； 6是副后角； 7是副前角； 8是刃倾角名称：前角作用：加大前角，刀具锋利，切削层的变形及前面摩擦阻力小，切削力和切削温度可减低，可抑制或消除积屑瘤，但前角过大，刀尖强度降低；选择原则：（1）工件材料的强度、硬度低，塑性好时，应取较大的前角；反之应取较小的前角；加工特硬材料（如淬硬钢、冷硬铸铁等）甚至可取负的前角（2）刀具材料的抗弯强度及韧性高时，可取较大的前角（3）断续切削或精加工时，应取较小的前角，但如果此时有较大的副刃倾角配合，仍可取较大的前角，以减小径向切削力（4）高速切削时，前角对切屑变形及切削力的影响较小，可取较小前角（5）工艺系统钢性差时，应取较大的前角作用：减少刀具后面与工件的切削表面和已加工表面之间的摩擦。
前角一定时，后角愈锋利，但会减小楔角，影响刀具强度和散热面积。
选择原则：（1）精加工时，切削厚度薄，磨损主要发生在后刀面，宜取较大后角；粗加工时，切削厚度大，负荷重，前、后面均要发生磨损、宜取较小后角（2）多刃刀具切削厚度较薄，应取较大后角（3）被加工工件和刀具钢性差时，应取较小后角，以增大后刀面与工件的接触面积，减少或消除振动（4）工件材料的强度、硬度低、塑性好时，应取较大的后角，反之应取较小的后角；但对加工硬材料的负前角刀具，后角应稍大些，以便刀刃易于切入工件；（5）定尺寸刀具（如内拉刀、铰刀等）应取较小后角，以免重磨后刀具尺寸变化太大；（6）对进给运动速度较大的刀具（如螺纹车刀、铲齿车刀等），后角的选择应充分考虑到工作后角与标注后角之间的差异；（7）铲齿刀具（如成形铣刀、滚刀等）的后角要受到铲背量的限制，不能太大，但要保证侧刃后角不小于2°。
作用：（1）改变主偏角的大小可以调整径向切削分力和轴向切削分力之间的比例，主偏角增大时，径向切削分力减小，轴向切削分力增大；（2）减小主偏角可减小削厚度和切削刃单位长度上的负荷；同时主切削刃工作长度和刀尖角增大，刀具的散热得到改善，但主偏角过小会使径向切削分力增加，容易引起振动。
机械制造技术基础教学课件PPT金属切削加工的基础
刀具在切削过程中要 承受很大的载荷，较 高的切削温度和摩擦。 刀具材料的切削性能， 直接影响刀具的耐用 度和生产率；刀具材 料的工艺性，将影响 刀具本身的制造和刃 磨质量。
1.2.5 刀具材料
刀具材料的基本性能
高的硬度
刀具材料要比工件材料硬度高，常温硬度在HRC60以上。
高的耐热性
刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的能力。
☆ 曲面：是以曲线为母线作旋转或平移所形成的表面；如螺 旋桨、汽车外型面等，成型主要方法有：铣削、成形磨削、数 控铣削、电火花加工、激光加工等
1.1.2 切削运动
概念：刀具与工件间的相对运动，以切除多余的金属 分类：
主运动：切除切屑所需的基本运动。 3个特点：速度最快；消耗功率最大；唯一性。
进给运动：使金属层不断投入被切削的运动。 3个特点：速度较慢；消耗功率较小；可以为一个或多 个。
高合金工具钢（高速钢）
通用型高速钢、高性能高速钢 熔炼高速钢和粉末高速钢
例题：下图为外圆车削示意图，在图上标注：
1 主运动、进给运动和背吃刀量；
2 已加工表面、加工（过渡）表面和待加工表面；
3 基面、主剖面和切削平面；
4 刀具角度0＝15、0＝6、Kr＝55、Kr＝45、s＝－10 。
待加工待表加面工表面
主运动
主运动
加工加表 工表面面
已已加加工工表面 表面
基面
基面
切削平面
第1章 金属切削加工的基础知识
金属切削加工实例
第1章 金属切削加工的基础知识
内容
切削加工运动分析及切削要素 金属切削刀具 切削过程中的物理现象 工件材料的切削加工性 切削液
1.1 切削加工的运动分析及切削要素
1.2.5 刀具材料
刀具材料的基本性能
高的硬度
刀具材料要比工件材料硬度高，常温硬度在HRC60以上。
高的耐热性
刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的能力。
☆ 曲面：是以曲线为母线作旋转或平移所形成的表面；如螺 旋桨、汽车外型面等，成型主要方法有：铣削、成形磨削、数 控铣削、电火花加工、激光加工等
1.1.2 切削运动
概念：刀具与工件间的相对运动，以切除多余的金属 分类：
主运动：切除切屑所需的基本运动。 3个特点：速度最快；消耗功率最大；唯一性。
进给运动：使金属层不断投入被切削的运动。 3个特点：速度较慢；消耗功率较小；可以为一个或多 个。
高合金工具钢（高速钢）
通用型高速钢、高性能高速钢 熔炼高速钢和粉末高速钢
例题：下图为外圆车削示意图，在图上标注：
1 主运动、进给运动和背吃刀量；
2 已加工表面、加工（过渡）表面和待加工表面；
3 基面、主剖面和切削平面；
4 刀具角度0＝15、0＝6、Kr＝55、Kr＝45、s＝－10 。
待加工待表加面工表面
主运动
主运动
加工加表 工表面面
已已加加工工表面 表面
基面
基面
切削平面
第1章 金属切削加工的基础知识
金属切削加工实例
第1章 金属切削加工的基础知识
内容
切削加工运动分析及切削要素 金属切削刀具 切削过程中的物理现象 工件材料的切削加工性 切削液
1.1 切削加工的运动分析及切削要素
(完整版)刀具角度选择
3、主偏角的选择
1）按工件形状选： 有直角台阶时主偏角大于等于90度；
2）按工件材料选： 材料硬（软）时选较小（大）主偏角；
3）按工件刚性选： 刚性好（差）时选较小（大）主偏角。
4、副偏角的选择 1）一般选60～80； 2）按工件表面粗糙度要求选： 要求高时选较小副偏角，但不 能太小，太小会加大与已加工 表面的摩擦，反而降低表面粗 糙度。
5、刃倾角的选择 粗车：选负值（可避免刀尖受冲击，保护刀尖）； 精车：选正值（使切屑向待加工表面流出）。
车刀角度的选择
1、前角的选择
1）按加工性质选： 粗车时前角小 精车时前角大
2）按工件材料选： 塑性材料前角大 脆性材料前角小
3）按刀具材料选： 硬质合金前角小 高速钢前角大
2、后角的选择
1）按加工性质选： 粗车时后角小 精车时后角大
2）按工件材料选： 塑性材料后角大 脆性材角大。
《机械制造基础》——刀具几何参数的选择
（二）、主偏角的选择原则
1、根据工艺系统刚性选择 工艺系统刚性足够时，选较小的主偏角，使切削厚度减 少，切削宽度增加，从而使单位长度切削刃所承受的载荷 减轻，散热条件改善，可使刀具使用寿命提高。 工艺系统刚性不足时，应选较大的主偏角，以减小径向 力。 一般取kr=60°～75°，车细长轴时，常取kr≥90°
若减小前角，可以增大切屑的变形，使之易于脆化断裂。
（二）、 前角的选择原则
在选择刀具前角时首先应保证刀刃锋利，同时 也要兼顾刀刃的强度与耐用度。 刀具前角的合理选择，主要由刀具材料和工件材 料的种类与性质以及加工要求决定。
1、工件材料 加工钢件等塑性材料时，切屑沿前刀面流出时和前 刀面接触长度长，压力与摩擦较大，为减小变形和摩擦， 一般采用选择大的前角。
精加工时，宜取较大的前角，以减小工件变形与表
面粗糙度。 总之，前角选择方法为（课后作业）：
（1）材料强度、硬度较低时，γo宜大；塑性材料γo 宜大；脆性材料γo宜小； （2）刀具强度和韧性好时γo宜大； （3）粗加工、断续切削、加工铸锻件，γo宜小。
硬质合金车刀合理前角参考值
合理前角（度）
工件材料
获得较小的表面粗糙度值。 修光刃主要用于精加工，用 带有修光刃的车刀切削时， 背向力很大，因此要求工艺
系统要有较好的刚性。
五、刃倾角的选择
（一）刃倾角的功用
1、控制切屑的流向（作业） 切屑向床头方向流出， 影响工人操作；
切屑向尾座方向流出， 影响已加工表面；
切屑沿垂直切削刃的方向流出。
39
2、控制切削刃切入时，首先与工件接触的位臵；
问
题 ？
1、强度和韧性大的刀具材料选择大的还是小的前角， 而脆性大的刀具又如何选择？ 强度和韧性大的刀具材料可以选择大的前角，而 脆性大的刀具选择较小的前角甚至取负的前角。 2、加工塑性材料时，一般选择大的还是小的前角？ 加工钢件等塑性材料时，一般采用选择大的前角。 3、加工脆性材料时，刀具前角相对塑性材料如何选 择？ 加工脆性材料时，因此刀具前角相对塑性材料取 得小些或取负值，以提高刀刃的强度。 4、粗加工和精加工时刀具的前角有何区别？ 粗加工时，一般取较小的前角；精加工时，宜取 较大的前角，以减小工件变形与表面粗糙度。
机械制造基础实验刀具角度测量实验
＊刀 尖— 主切削刃与副切削刃 连接处的那一部分切削刃
按照图4的测量方法测量:
主偏角、前角、刃倾角、副偏角
按照图5的测量方法测量:
主后角、副后角
（5）刃倾角λs :主切削刃与基面
间的夹角，在主切削平面中测量。 主要作用是影响切屑流动方向和 刀尖的强度。以刀柄底面为基准， 主切削刃与刀柄底面平行时，λs =0，切屑沿垂直于主切削刃的方 向流出。当刀尖为切削刃最低点 时，λs为负值，切屑流向已加工 表面。
当刀尖为主切削刃最高点时，λs 为正值，切屑流向待加工表面。 一般刃倾角λs取-5°到+10°。 精加工时，为避免切屑划伤已加 工表面,应取正值或零。粗加工或 切削较硬的材料时，为提高刀头 强度可取负值。
基面： 过主切削刃选定点的平面， 此平面在主切削刃为水平 时包含主刀刃并与车刀安 装底面即水平面平行，此 平面主要作为度量前刀面 在空间位置的基准平面。
切削平面： 过主切削刃选定点与主切削刃 相切，并与基面相垂直的平面。 此平面主要作为度量主后刀面 在空间位置的基准面。
主剖面： 过主切削刃选定点并同时垂 直于基面和主切削平面的平 面。
取值范围为：-8°到+15°
选择前角的一般原则是：前角数 值的大小与刀具切削部分材料、 被加工材料、工作条件等都有关 系。刀具切削部分材料性脆、强 度低时，前角应取小值。工件材 料强度和硬度低时，可选取较大 前角。在重切削和有冲击的工作 条件时，前角只能取较小值，有 时甚至取负值。
一般是在保证刀具刃口强 度的条件下，尽量选用大 前角。如硬质合金车刀加 工钢材料时前角值可选 5°-15°。
选择原则是：
工件粗大刚性好时，可取小值； 车细长轴时为了减少径向切削抗 力，以免工件弯曲，宜选取较大 的值。常用在15°到90°之间。
按照图4的测量方法测量:
主偏角、前角、刃倾角、副偏角
按照图5的测量方法测量:
主后角、副后角
（5）刃倾角λs :主切削刃与基面
间的夹角，在主切削平面中测量。 主要作用是影响切屑流动方向和 刀尖的强度。以刀柄底面为基准， 主切削刃与刀柄底面平行时，λs =0，切屑沿垂直于主切削刃的方 向流出。当刀尖为切削刃最低点 时，λs为负值，切屑流向已加工 表面。
当刀尖为主切削刃最高点时，λs 为正值，切屑流向待加工表面。 一般刃倾角λs取-5°到+10°。 精加工时，为避免切屑划伤已加 工表面,应取正值或零。粗加工或 切削较硬的材料时，为提高刀头 强度可取负值。
基面： 过主切削刃选定点的平面， 此平面在主切削刃为水平 时包含主刀刃并与车刀安 装底面即水平面平行，此 平面主要作为度量前刀面 在空间位置的基准平面。
切削平面： 过主切削刃选定点与主切削刃 相切，并与基面相垂直的平面。 此平面主要作为度量主后刀面 在空间位置的基准面。
主剖面： 过主切削刃选定点并同时垂 直于基面和主切削平面的平 面。
取值范围为：-8°到+15°
选择前角的一般原则是：前角数 值的大小与刀具切削部分材料、 被加工材料、工作条件等都有关 系。刀具切削部分材料性脆、强 度低时，前角应取小值。工件材 料强度和硬度低时，可选取较大 前角。在重切削和有冲击的工作 条件时，前角只能取较小值，有 时甚至取负值。
一般是在保证刀具刃口强 度的条件下，尽量选用大 前角。如硬质合金车刀加 工钢材料时前角值可选 5°-15°。
选择原则是：
工件粗大刚性好时，可取小值； 车细长轴时为了减少径向切削抗 力，以免工件弯曲，宜选取较大 的值。常用在15°到90°之间。
车刀种类和角度选择原则
切断刀的标注角度
指认车刀角度
测试题？
解释车刀各刀具角度的概念？ 前角γo、后角αo、主偏角κr 、 副偏角κrˊ、刃倾角λs并用图示表 示。
刀具几何参数的合理选择
刀具几何参数的合理选择
概念：
1.刀具几何参数的合理选择： 是指在保证加工质量的前提下，选择能提高切削 效率，降低生产成本，获得最高刀具耐用度的刀具几 何参数。 2.刀具几何参数内容：
刀体 前刀面A 副切削刃
' 副后刀面 A
S
刀头 '
主切削刃 刀尖：
S
主后刀面
A
一尖二刃三刀面
四.车刀的安装
车削前必须把选好的车刀正确安装在方刀架上，车刀安 装的好坏，对操作顺利与加工质量都有很大关系。安装车刀 时应注意下列几点：
⑴车刀刀尖应与工件轴线等高： ⑵车刀不能伸出太长： ⑶垫刀片选择合理： ⑷车刀刀杆应与车床主轴轴线垂直。 ⑸车刀位置装正后，应交替拧紧刀架螺丝。
硬质合金可转位（不重磨）车刀在现代机械加工中广泛应用，其刀片用机械 夹固式装夹在刀杆上，当刀片一个刀刃磨钝后，只需将刀片转过一个角度，即 可用新的切削刃进行切削，从而大大缩短了换刀和磨刀时间，提高了刀杆的利 用率，节约了成本。
二.刀具材料
1、刀具材料应具备的性能
(1)高硬度和好的耐磨性
刀具材料的硬度必须高于被加工材料的硬度才能切下金属。一般刀具材料的 硬度应在60HRC以上。刀具材料越硬，其耐磨性就越好。
2．后角及形状的选择 （1）后角的选择
①、后角的作用
： A、减小刀具后刀面与加工表面的摩擦； B、当前角固定时，后角的增大与减小能 增大和减小刀刃的锋利程度，改变刀刃的 散热，从而影响刀具的耐用度。
机械制造技术基础 第二章 第七节 刀具合理几何参数的选择
3、副偏角的选择原则 ⑴ 在不引起振动的情况下 副偏角κγ’易取较小值。 精加工时， κγ’取得更小或断续切削 副偏角κγ’易取较小值。
⑶ 切断刀及切槽刀受结构及强度的限制 4、刀尖形式的选择
κγ’取值很小， κγ’=1°~3°。
⑴ 圆弧过渡刃 圆弧形过度刃不仅可提高刀具寿命，还可大大减小已加工表面粗糙度，精加工时常 采 用 圆弧过渡刃。但它需在专用磨床上刃磨。 ⑵ 直线形过渡刃 粗加工时，背吃刀量比较大，为减小径向分力Fy和振动，通常取较大的主偏角。但这 时刀尖强度较差，散热条件恶化。为改善这种情况，提高刀具寿命，常常磨出直线性的过 渡 刃。 通常，取κγε=0.5κγ，bε=0.5~2mm.
2、刃倾角的选择 ⑴ ⑵ ⑶ ⑷ ⑸ 加工一般的钢料或铸铁时，通常粗加工λs= －5°~ 0°；精加工λs= 0°~ 5°。 车淬火钢时， λs= －12°~ －5°。 工艺系统刚性不足时， λs应取正值，不应取负值。 微量精车时，可采用大刃倾角， λs= 45°~ 75°。增大实际前角，使切削刃锋利。 立方氮化硼及陶瓷刀具脆性大，且切削力较大， λs通常取负值。 λs= －5°~ 0°。
第七节
刀具几何参数
刀具合理几何参数的选择
刀具的切削角度（γo、αo、κr、κr’、λs) 前刀面的形式（平的、带倒棱的、带卷屑槽的前刀面）
切削刃的形状（直线型、折线形、圆弧形） 合理几何参数：在保证加工质量的前提下，能够获得最高刀具寿命，从而能够达到提高切削 效率或降低生产成本目的的几何参数。
三、主、副偏角及刀尖形状的选择
1、主、副偏角的功用 主偏角对刀具寿命影响较大，在工艺系统刚性足够的前提下，随着主偏角的减小，刀 寿命可以提高。副切削刃的主要作用是最终形成已加工表面，副偏角的大小对以加工表面 糙度和刀具寿命都有影响。具体影响如下： ⑴ 影响已加工表面的理论粗糙度 Rmax=f/(ctgκγ+ctgκγ’)（直线刃刀具） 在刚性足够的前提下 ，κγ↓ 、κγ’↓，会降低已加工表面粗糙度。 ⑵ 影响刀尖强度及散热体积。 κγ↓ 、κγ’↓，则刀尖强度及散热体积越大。 ⑶ 影响刀具切入工件的切入点。 κγ↓ ，则切入时对刀尖的冲击就越小。 ⑷ 影响切削力的分布。 κγ↓ ，使进给力Fx ↓ ，切深抗力Fy↑。 ⑸ 影响切削层几何形状。ap、f一定的前提下， κγ↓ ，则切削厚度aC ↓，切削宽度aW ↑ ⑹ 影响断屑效果。 κγ ↑，其他条件不变，这切屑变得窄而厚，易折断。如：孔加工刀具 κγ 较大，有利于切屑沿轴向排除。 2、合理主偏角的选择原则 ⑴ 粗加工时，背吃刀量很大， Fy很大易引起震动 易取较的大主偏角。如，硬质合 金刀具，主偏角κγ=60°~75°。 ⑵ 加工零件硬度高时如：冷硬铸铁、淬火钢 易取κγ↓ ，通常κγ=10°~30°。 ⑶ 加工工艺系统刚性↑ 易取κγ↓ 。 加工工艺系统刚性 ↓ 易取κγ ↑ 。
刀具合理几何参数的选择
刀具材料强度高韧性好，有一定的抗弯强度
硬质合金、陶瓷刀具——选小值
刀具材料脆性大、怕冲击
2019/11/13
刀具合理几何参数的选择 游煌煌
15
前角的选择原则（续二）
依据加工性质选
粗加工——选小值 精加工——选大值 工件表面有硬皮——选小值 断续切削——选小值
有冲击，甚至可取负值
连续切削——选大值
影响切削三分力大小
κr↑时，Fc↓Fp↓Ff↑
影响断屑效果和排屑方向
2019/11/13
刀具合理几何参数的选择 游煌煌
24
主偏角和副偏角选择原则
按加工性质选
粗加工和半精加工——选大值
有利于减少振动，提高T
精加工——选小值
减小表面粗糙度
按工件材料选
硬材料——选小值
减轻单位切削刃上的负荷，改善刀头散热条件， 提高T
软材料——选大值
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刀具合理几何参数的选择 游煌煌
25
主偏角和副偏角选择原则（续）
按工艺系统刚性选
刚性差——选大值
减小背向力Fp，减小振动
刚性好——选小值
提高T
需要从中间切入的车刀——选大主偏角 和副偏角
单件、小批生产，希望一把刀具加工出
工件所有表面——选通用性好的45°或
要注意各个几何参数之间的联系
刀具的刃形、刃区、刀面和角度之间是相 互联系的，应该综合起来考虑它们之间的 作用与影响，分别确定其合理数值
要处理好刀具锋利性同强度和耐磨性的 关系
保证刀具足够强度和耐磨性的前提下，力 求刀具 锋锐
提高锋锐的同时，设法强化刀尖和刃区等
2019/11/13
刀具合理几何参数的选择 游煌煌
硬质合金、陶瓷刀具——选小值
刀具材料脆性大、怕冲击
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刀具合理几何参数的选择 游煌煌
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前角的选择原则（续二）
依据加工性质选
粗加工——选小值 精加工——选大值 工件表面有硬皮——选小值 断续切削——选小值
有冲击，甚至可取负值
连续切削——选大值
影响切削三分力大小
κr↑时，Fc↓Fp↓Ff↑
影响断屑效果和排屑方向
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主偏角和副偏角选择原则
按加工性质选
粗加工和半精加工——选大值
有利于减少振动，提高T
精加工——选小值
减小表面粗糙度
按工件材料选
硬材料——选小值
减轻单位切削刃上的负荷，改善刀头散热条件， 提高T
软材料——选大值
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主偏角和副偏角选择原则（续）
按工艺系统刚性选
刚性差——选大值
减小背向力Fp，减小振动
刚性好——选小值
提高T
需要从中间切入的车刀——选大主偏角 和副偏角
单件、小批生产，希望一把刀具加工出
工件所有表面——选通用性好的45°或
要注意各个几何参数之间的联系
刀具的刃形、刃区、刀面和角度之间是相 互联系的，应该综合起来考虑它们之间的 作用与影响，分别确定其合理数值
要处理好刀具锋利性同强度和耐磨性的 关系
保证刀具足够强度和耐磨性的前提下，力 求刀具 锋锐
提高锋锐的同时，设法强化刀尖和刃区等
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刀具合理几何参数的选择 游煌煌
机械制造技术基础切削基础刀具角度
金属切削原理
1
剪切切削
切削时，金属材料被剪切而不是折断或碾压，这可以降低加工力，提高加工效率。
2
切削角度
切削角度是指刀具表面与切削面所形成的角度，可以影响切削力和表面质量。
3
进给速度
进给速度是指刀具在切削过程中移动的速度，对切削效率和表面质量有影响。
刀具角度的意义和分类
前角
前角是指刀具的前端形状，可以控制切削力和切削温度。常见的前角包括负前角、零前角和 正前角。
高速加工
高速加工可以提高加工效率和表 面质量，但需要特殊的刀具和机 床。
刀具磨损分析
1
刀尖磨损
刀尖磨损会使得刀具的几何形状发生变化，影响加工精度和表面质量。
2
刀面磨损
刀面磨损会增加切削力和切削温度，降低切削效率和刀具寿命。
3
刀道磨损
刀道磨损会导致刀具的断裂和故障，需及时更换刀具。
维护和保养刀具的方法
后角
后角是指刀具背面的形状，可以影响加工质量和表面质量。后角通常是一个固定值。
主偏角
主偏角是指刀具侧面与切削面所形成的角度。常见的主偏角包括正主偏角、负主偏角和零主 偏角。
提高刀具切削效率的角度优化方法
切削液
正确选择和使用切削液可以降低 切削力和切削温度，提高加工效 率。
刀具涂层
刀具涂层可以增加刀具的硬度和 耐磨性，提高刀具的使用寿命。
磨床是一种用于打磨金属零件的 机床，用于下料、磨削和表面处 理。
切削力学基础
切削力
切削力是指在加工过程中产生的旋转和进给的反力，是切削过程的主要力。
切削热
切削时，由于切削区域的摩擦和塑性变形作用，会产生高温和大量的热量。
切削振动
机械制造技术基础ppt课件
图1-11 电火花加工原理示意图 1—床身 2—立柱 3—工作台 4—工件电极 5—工具电极 7—工作液 8—脉冲电源 9—工作液循环过滤系统
6—进给机构
2. 电解加工
电解加工是利用金属在电解液中产生阳极溶解的 电化学原理对工件进行成形加工的一种方法。
图1-13 电解加工原理示意图 1—直流电源 2—工件 3—工具电)
图1-3 顺铣和逆铣 a)顺铣 b)逆铣
三、刨 削
刨削时，刀具的往复直线运动为切削主运动， 如图所示。因此，刨削速度不可能太高，故生产率 较低。
图1-4 刨削加工
四、钻削与镗削
在钻床上，用旋转的钻头钻削孔是孔加工最 常用的方法，钻头的旋转运动为主切削运动，如 图所示。
图1-6 镗床镗孔
三、△m>0的制造过程
在△m＞0的制造过程中，通过材料逐渐累加成 形，这一工艺方法的长处是可以成形任意复杂形状 的零件，而无需刀、夹具等生产准备活动。这一工 艺又称RP技术（Rapid Prototyping）。快速制造出 来的原型可作为设计评估、投标或展示的样件。RP 技术与快速精铸技术（Quick Casting）及快速模具 制造技术（Rapid Tooling）等相结合，又可以为小 批量或大批量生产服务，因而RP技术已成为加速新 产品开发及实现并行工程的有效技术。一些工业发 达国家（如美、日等）已经全面应用这一技术来提 高制造业的竞争能力。
3)背吃刀量（切削深度）
αp
图2-1 切削运动与切削表面
2.切削要素
(2)切削层几何参数 1) 切削宽度αw
2)切削厚度αc
3)切削面积Ac
图2-2
切削用量与切削层数
二、刀具角度
1.刀具切削部分的组成
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机床夹具是在机床上用以装夹工件的一种装 置，其作用是使工件相对于机床或刀具有一个 正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不 变
机床夹具概述
作用是使工件在夹具中占据正确的位置 定位装置
夹具
夹紧装置
作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过 程中受到外力作用时不离开已经占据的正确 位置
的组 成
夹具体
将夹具上的所有组成部分，联接成为一个整 体的基础件
孔系组合夹具应用实例
数控夹具的选用
孔系组合夹具应用实例
通用具夹的选用
工件的定位
一、工件定位原理 • 工件定位，就是要使工件在夹具中占据某个 确定的正确加工位置。 • 工件定位可归纳为以下三点： 1、一个工件在空间有六个不定度； 2、运用各种定位元件限制工件某一方向上的 不定度，工件在该方向上的位置就确定了。 3、通过多个定位元件的组合，限制一定数目 的不定度，才可满足该工序的加工精度要求。
例题：
金 属 切 削 刀 具
下图为外圆车削示意图，在图上标注： （1）主运动、进给运动和背吃刀量； （2 ）已加工表面、加工（过渡）表面和待加工表面； （3）基面、主剖面和切削平面； （4）刀具角度0＝15、0＝6、Kr＝55、Kr＝45、s＝ 待加工表面 待加工表面 －10 。
当 v f 较大时或安装误差较大时必须考虑其影响。 如：车螺纹、铲背、钻孔等。 刀具的安装条件变化也引起了参考系的变化。
• 对工作角度的影响
• • • • • • （1）进给对工作角度的影响 横向进给： 纵向进给： γ 0e=γ 0+μ α 0e=α 0-μ
金 属 切 削 刀 具
工作前角增大，工作后角减小。
不完 全定 位：Z 轴旋 转未 限制
工件在夹具中的定位
z Z
Z
a)
b)
不完全定位
2、由于加工精度要求，不必限制所有不定度
工件在夹具中的不完全定位
不完全定位：
a图：完全自由
b、c、d图：可以沿Y轴方向移动，e图：可以沿x、Y轴方向移动，绕Z轴旋转
（三）欠定位：工件在夹具中定位时，若定位 支承点数目少于工序加工所要求的数目，工 件定位不足，称为欠定位。
其它装置或 元件
包含对刀元件、导向元件、分度装置、连接 元件等
机床夹具概述 夹具的分类
按用途分类
通 用 夹 具
专 用 夹 具
可 调 夹 具
组 合 夹 具
成 组 夹 具
机床夹具概述 夹具的分类
按适用机床分类Biblioteka 车 床 夹 具铣 床 夹 具
钻 床 夹 具
镗 床 夹 具
磨 床 夹 具
工件的夹紧
数控夹具的选用
l
常用刀具材料的种类及应用
类型 硬 度
低
强 度
高
韧 性
好
耐 热
低
耐 磨
差
工艺
应用 手动工具 低速工具 复杂刀具 脆性金属
金 属 切 削 刀 具
高 速 钢 硬 质 合 金 非 金 属
通用性高速钢 高性能高速钢 粉末冶金高速钢 钨钴类(YG)K
切削加工、 热处理、 刃磨 粉末冶金 烧结 刃磨
高 低 差 高 好
进给运动
向
•刀具工作角度
1. 刀具工作参考系（Pre—Pse—Poe） 刀具工作角度又称刀具切削角度：刀具实际切削条 金 件下的实际角度。 属 工作参考系与静止参考系的差别：工作条件下，合 切 成切削速度为主运动与进给运动的合成速度；而静 止条件下合成速度与切削速度是一致的。
削 刀 通常情况下 v f vc 工作角与标注角近似相等。 具 如普通车削、镗孔、铣削等。
• 工件定位一般有下述四种情况： 完全定位 部分定位 欠定位 重复定位
（一）完全定位：工件在夹具中定位时，六个 不定度均被限制，称为完全定位。
部分定位：工件在夹具中定位时，六个不定 度没有被全部限制，称为部分定位。 此时可能有两种情况： 1由于工件结构特点，不必限制所有不定度
工件在夹具中的定位
（2）刀尖安装高低对工作角度的影响 车外圆刀尖安装偏高（低）：工作前角增大（小）， 工作后角减小（大）； 镗内孔刀尖安装偏高（低）：工作前角减小 （大） ，工作后角增大（小） 。
1.2.2 刀具材料
l 刀具材料的基本性能 高硬度 高耐磨性
金 属 切 削 刀 具
足够的强度和韧性 高耐热性 导热性和耐热冲击性 抗粘结性 化学稳定性 良好的工艺性 经济性 • 七个基本性能相互联系，又相互制约，应根据具体加 工条件，抓主要性能，兼顾其它。
（四）重复定位：工件在夹具中定位时，若几 个定位支承点重复限制一个或几个不定度， 称为重复定位。
*当以形、位精度较低的毛坯面定位时，不允 许重复定位。 *为提高定位稳定性和刚度，以加工过的表面 定位时，可以出现重复定位。
加工表面
加工表面 已加工表面 已加工表面
主运动
基面
主运动
基面
切削平面
切削平面
进给运动 正交平面 向 进给运动
正交平面
已加工表面 加工表面 主运动 待加工表面 基面
金 属 切 削 刀 具
K
切削平面
进给运动 正交平面 向
待加工表面 加工表面 主运动 主运动
已加工表面
切削平面
金 属 切 削 刀 具
K
基面 正交平面
l 刀具角度的选择原则：
• 1）粗加工塑性材料时，选择大前角γ0，小后角α0， 小主偏角Kr，较小或负的刃倾角λs；加工脆性材 金 料时可适当减小前角γ0；加工高硬度难加工材料 时，采用负前角(γ0<0°)。 属
切 削 • 2）精加工时，一般选择较大后角α0，较小的前 角γ0，非负的刃倾角（λs≥0°），加工细长轴时 刀 选择大主偏角Kr。 具
通用类(YW)M
钨钛钴(YT)P
通用
塑性金属 连续切塑性材 料 精密加工
精密加工
陶瓷
立方氮化硼
金刚石
烧结
结晶
结晶
机床夹具概述
在机械制造中，为完成需要的加工工序、装 配工序及检验工序等，使用着大量的夹具。 利用夹具，可以提高劳动生产率，提高加工 精度，减少废品；可以扩大机床的工艺范围， 改善操作的劳动条件。因此，夹具是机械制造 中的一项重要的工艺装备。