硬质合金刀具角度

一、车刀的组成

如图1所示，车刀由切削部分和夹持部分（刀杆）两大部分组成。

刀头承担切削工作，由各种刀具材料制作；刀杆用于将车刀夹持在车床刀架上，常用普通碳钢（45）、球墨铸铁制成。

车刀的切削部分由三个表面、两条刀刃和一

个刀尖组成。

1．前刀面直接与切屑接触的表面，用γA表

示。

2．主后刀面与工件上过渡表面相对着的表

面，用αA表示。

3．副后刀面与工件上已加工表面相对着的

表面，用αA'表示。

4．主切削刃前面与后面的交线。承担主要切削工作，用S表示。

5．副切削刃前面与副后面的交线。其靠刀尖处起微量切削作用，具有修光性质。用S'表示。

6．刀尖主切削刃和副切削刃的交点。通常以圆弧或短直线形成出现，以提高刀具的使用寿命。

不同类型的刀具，其刀面、切削刃的数量不完全相同，如切断刀就有两个副后面，两个副切削刃和两个刀尖。

二、刀具的几何角度

（一）刀具角度的参考系

切削能否顺利进行，刀具的几何角度起着十分重要的作用。为在设计、绘图、刃磨、测量中正确表示这些角度，须确定一参考坐标平面作为基准。下面介绍刀具静止参考系中常用的正交平面参考系。如图2所示。

图2 正交平面参考系

1．基面过主切削刃上的一点，垂直于切削速度方向的平面。用r P表示。

图1 车刀的组成

2．切削平面过主切削刃上的一点，与主切削刃相切并垂直于基面的平面。

用s P表示。

3．正交平面垂直于主切削刃在基面上投影的平面，又称主剖面，用o P表

示。

切削平面、基面、正交平面（主剖面）在空间相互垂直，构成一个空间直角坐标系，是车刀几何角度的测量平面。

（二）车刀的基本角度（图3）

图3 车刀的几何角度

1．在正交平面（主剖面）中测量、标注的角度

⑴前角前刀面（γA）与基面（r P）的夹角，用oγ表示。当前刀面与基面的夹角小于90°时，oγ为正值；大于90°时，oγ为负值。

⑵后角后刀面αA与切削平面s P间的夹角，用oα表示。当后刀面与切削平面的夹角小于90°时，oα为正值；大于90°时，oα为负值。

前刀面、后刀面间的夹角β称为楔角。

β＝90°－（oγ＋oα）

2．在基面内测量、标注的角度：

⑴主偏角主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角，用r k表示。它总为正值。

⑵副偏角副切削刃在基面上的投影与进给运动相反方向的夹角，用r k'表

示。

主切削刃和副切削刃在基面上的投影的夹角称为刀尖角。

ε＝180°－（r k＋r k'）

r

3．在切削平面内测量、标注的角度：

刃倾角主切削刃与基面（r P）之间的夹角，用sλ表示。刃倾角也有正负之分，如图4所示，当刀尖在切削刃最高点时，刃倾角为正；刀尖在最低点时，刃倾角为负。当主切削刃与基面平行时，刃倾角为0°。

图4 车刀的刃倾角

4．在副正交平面中测量、标注的角度：

参照主切削刃的研究方法，在负切削刃上同样可定义一副正交平面（副剖面）

P'。在副正交平面中测量、标注的角度有副后角oα'，它是副后面αA'与副切削o

平面s P'间的夹角。当副后面与副切削平面的夹角小于90°时，后角为正值。

由于车刀有主、副两个切削刃，每个切削刃都可建立一个坐标系，在每一坐标系的坐标平面上，又都可测量出三个基本角度：前角（副前角）、后角（副后角）和刃倾角（副刃倾角），加上主、副偏角，这样，车刀就共有八个基本角度。但因主、副切削刃处于一个前刀面上，当前角oγ和刃倾角sλ确定后，副前角oγ'和副刃倾角sλ'可以通过换算求得，故为派生角度。刀尖角rε、楔角β也属派生角度。所以车刀的基本角度为六个，即前角oγ、后角oα、刃倾角sλ、主偏角r k、副偏角r k'和副后角oα'。这是在刀具图纸上必须标出的，其它角度则不必标注。

三、前角的选择

1．前角的功用前角主要影响切屑变形和切削力的大小及刀具耐用度和加工表面质量的高低。增大oγ，可减小切屑变形和摩擦，故切削力小、切削热少，加工表面质量高。但oγ过大，会降低刀刃强度，散热体积减小，刀具耐用度下降。减小oγ，刀具强度提高，切屑变形增大，易断屑。但oγ过小，会使切削力和切削热增加，刀具耐用度降低。

2．前角的选择原则

⑴根据工件材料选加工塑性材料时，特别是加工硬化严重的材料（如不锈钢等），为了减小切屑变形和刀具磨损，应选用较大的

γ；加工脆性材料时，由

o

于产生的切屑为崩碎切屑，切屑变形也小，增大的意义不大，而这时刀—屑间的作用力集中在切削刃附近，为保证切削刃具具有足够的强度，应采用较小的

γ。

o 工件的强度和硬度低时，由于切削力不大，为使切削刃锋利，可选用较大的甚至很大的

γ；工件材料的强度高时，应选用较小的oγ；加工特别硬的工件材

o

料（如淬火钢）时，应选用很小的

γ；甚至选用负前角；这是因为工件的强度、

o

硬度愈高，产生的切削力愈大，切削热愈多，为了使切削刃具有足够的强度和散热容量，防止崩刃和迅速磨损，因此应选用较小的oγ。

⑵根据刀具材料选刀具材料的抗弯强度和冲击韧性较低时应选较小的oγ；高速钢刀具比硬质合金刀具的合理前角约大5°~10°。陶瓷刀具的合理前角应选得比硬质合金刀具更小一些。

⑶根据加工性质选粗加工时，特别是断续切削或加工有硬皮的铸、锻件，不仅切削力大，切削热多，而且承受冲击载荷，为保证切削刃有足够的强度和散热面积，应适当减小oγ；精加工时，对切削刃强度要求较低，为使切削刃锋利，减小切屑变形和获得较高的表面质量，应取得较大一些。

数控机床和自动机、自动线用的刀具，为保证刀具工作的稳定性（不发生崩刃和破损），通常选用较小的oγ。

在一般情况下，前角oγ主要根据被加工材料来选择。硬质合金车刀前角oγ的选择参考值见表1。