车刀几何角度的选择方法
浅谈如何选择刀具的几何角度
金属切削刀具是切削加工中的重要工具，也是切削加工中影响生产率、加工质量与成本的最活跃的因素。
刀具角度是确定刀头几何形状与切削性能的重要参数，是各类刀具设计、选择、使用、刃磨的基础。
全面掌握刀具的角度，对提高生产率、保证加工质量、降低生产成本起着决定性的作用。
一、了解刀具的组成刀具可分为夹持部分和切削部分，刀具切削部分（以车刀为例）号称“三面两刃一尖”，即前刀面、主后刀面、副后刀面、主切削刃、副切削刃和刀尖。
前刀面Ａγ：切屑流出的表面。
主后刀面Ａα：切削时刀具上与工件过渡表面相对的表面。
Ｃ、副后刀面Ａ′α：切削时刀具上与工件已加工表面相对的表面。
主切削刃Ｓ：前刀面与主后刀面的交线，切削时起主要切削作用。
副切削刃Ｓ′：前刀面与副后刀面的交线，切削时起辅助作用。
刀尖：指主切削刃与副切削刃的连接处相当少的一部分切削刃，分为修圆刀尖和倒角刀尖。
二、识别刀具角度的几个辅助平面用于定义和规定刀具角度的各辅助基准坐标平面，只是假定参考，事实上看不见，摸不着。
其中包括：切削平面Ｐｓ ——通过切削刃上一点，并与加工表面相切的平面；基面Ｐｒ ——过主切削刃选定点，并与该点的切削速度方面垂直的平面；主截面Ｐｏ ——过主切削刃选定点与基面，主切削平面两两垂直的平面。
三、认识刀具的几何角度1.前角（γo）——刀具前刀面与基面的夹角，在主截面内测量前角的大小决定了刀具的锋利程度，前角越大，刀具越锋利。
前角大，切削层的塑性变形小，刀具和切屑摩擦阻力小，切削力和切削热可降低；但前角过大，会使切削刃和刀头强度降低，散热条件恶化，刀具寿命下降；有时为了增加刀具强度、断屑，常采用较小前角。
2.主后角（αo）——主后刀面与切削平面之间的夹角，简称后角后角的大小决定了刀刃的强度，并配合前角改变切削刃的锋利程度。
增加后角，可以减少刀具的后刀面或副后刀面与工件之间的摩擦，但后角过大，会减弱切削刃强度，并恶化散热条件，使刀具寿命下降。
3.副后角（α＇o）——副后刀面与副切削平面的夹角它在副截面上测量产生，其作用与主后面相似（注：副截面是指κ垂直于副切削刃且垂直于基面的平面）。
如何合理的选取车刀的几何角度
如何合理的选取车刀的几何角度
1、前角γ0（在正交面的上测量的前刀面与基面之间的夹角）。
它表示前刀面的倾斜程度。
前角越大，刀刃越锋利，切削时就越省力。
但前角过大会削弱刀头强度，影响刀具的寿命。
前角的选取决定于工件材料、刀具材料和加工性质。
硬质合金车刀γ0通常取－5º~＋25º。
2、后角α0。
在正交平面上测量的主后刀面与切削平面之间的夹角。
它表示主后刀面的倾斜程度。
后角的作用主要是减少刀具与加工表面之间的摩擦，后角越大，摩擦越小，但后角过大会削弱切削刃的强度及耐用度。
一般取α0为60~120。
3、主偏角k r。
主切削刃在基面上的投影与进给方向之间的夹角。
主偏角能影响主切削刃和刀头受力情况及散热情况。
加工强度、硬度较高的材料时，应选较小的主偏角，以提高刀具的耐用度。
加工细长工件时，应选较大的主偏角，以减少径向切削力引起工件的变形和振动。
一般取k r为300~900。
4、副偏角k r＇。
副切削刃在基面上的投影与进给反方向之间的夹角。
副偏角的作用是减少副切削刃与工件已加工表面之间的摩擦。
副偏角越大，摩擦越小。
但k r过大，又会增大已加工表面的粗糙度。
一般取k r为50~150。
车刀的几何角度：。
刀主要角度
1.车刀分:外圆车刀、端面车刀、切断刀、内孔车刀、螺纹车刀。
2.车刀的角度有：前角、后角、副后角、刃倾角、主偏角、副偏角。
(1)前角γ0：前刀面与基面的夹角，在主剖面中测量。
前角的大小影响切削刃锋利程度及强度。
增大前角可使刃口锋利，切削力减小，切削温度降低，但过大的前角，会使刃口强度降低，容易造成刃口损坏。
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°。
（2）主后角α0: 主后刀面与切削平面间的夹角，在主剖面中测量。
其作用为减小后刀面与工件之间的摩擦。
它也和前角一样影响刃口的强度和锋利程度。
选择原则与前角相似，一般为0到8°。
（3）主偏角κr: 主切削刃与进给方向间的夹角，在基面中测量。
其作用体现在影响切削刃工作长度、吃刀抗力、刀尖强度和散热条件。
主偏角越小，吃刀抗力越大，切削刃工作长度越长，散热条件越好。
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。
（4）副偏角κ'r: 副切削刃与进给反方向间的夹角，在基面中测量。
其作用是影响已加工表面的粗糙度，减小副偏角可使被加工表面光洁。
选择原则是：精加工时，为提高已加工表面的质量，应选取较小的值，一般为5到10°。
（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。
车刀的角度
车刀的角度第二章车刀的角度, 车刀的组成, 车刀角度中的三个辅助平面, 车刀的角度作用及其选择一、车刀的组成车刀由刀体和刀柄两部分组成，刀体担负切削任务，因此又叫切削部分。
刀柄的任务是把车刀装夹在刀架上。
如下图2-1:图2-11) 前刀面切屑排出时经过的表面。
2) 后刀面后刀面又分主后刀面和副后刀面。
主后刀面是和工件上过渡表面相对的车刀刀面;副后刀面是和工件上已加工表面相对的车刀刀面。
3) 主切削刃前刀面和主后刀面相交的部位，它负担着主要切削任务。
4) 副切削刃前刀面和副后刀面相交的部位，它负担着车刀次要的切削任务。
5) 刀尖主切削刃和副切削刃相交的部位。
为提高刀尖的强度，常把刀尖部分磨成圆弧型或着直线型，圆弧或直线部分的刀刃叫过渡刃。
6) 修光刀副切削刃前段近刀尖处的一段平直刀刃叫修光刀。
装夹车刀时只有把修光刃与进给方向平行，且修光刃的长度大于进给量时才能起到修光工件表面的作用。
二、车刀角度标注中的三个辅助平面测量车刀角度的辅助平面，为较准确测量车刀的几何角度，假设了三个辅助平面，即切削平面，基面和截面。
如图示2-2:图2-21) 切削平面P过车刀主切削刃上一个选定点，并与工件过渡s表面相切的平面叫切削平面。
2) 基面P过车刀主切削刃上一个选定点，并与该点切削速度r方向垂直的平面叫基面。
3) 截面截面有主截面P和副截面P?之分。
过车刀主切削刃oo上一个选定点，垂直于过该点的切削平面与基面的平面叫主截面。
切削平面，基面和截面互相垂直，构成一个空间直角坐标系。
三、车刀角度及其选择如图2-3，车刀各角度都标出:图2-31、前角的选择1) 前角的作用a. 前角主要影响车刀的锋利程度，切削力的大小与切削变形的大小。
增大前角，则车刀锋利，切削力减小，切削变形小。
b. 影响车刀强度，受力情况和散热条件。
前角增大，车刀楔角减小，使刀头强度减小，散热体积减小，从而散热条件变差，易使切削温度升高。
c. 影响加工表面质量。
车工15-车刀几何角度的初步选择
课程（科目）：车工图1 前刀面平面型正前角平面型b)负前角单面型c)负前角双面型图 2 曲面型图 3 带倒棱型）后角（α0）后角太大，会降低切削刃和刀头的强度；后角太小，会增加后刀面与工件表面的磨擦，选择后角主要诊所以下几个原则：副后角（α′）一般磨成与后角（α0）相等但在等特殊情况下，为了保证刀具的强度，副后角应该取较小的数值。
后角的作用：减少刀具后刀面与工件之间的摩擦，但是后角过大会使切削刃的强度下降，并使散热条件编差，从而降低刀具的使用寿命。
后角的主要作用减少刀具后刀面与工件加工表面之间的摩擦。
由于切削刃钝圆半径和切屑形成过程中的弹性变形和塑性变形的作用，在工件的加工表面上有一个弹性恢复层。
后角越小，后刀面与工件的加工表面的接触面积就越大，就会使摩擦加剧，使刀具磨损加剧，零件的加工表面的质量变差，冷硬程度加大，尤其是在切削深度较小的时候。
但是减小后角，可使刀具的强度提高，散热条件变好。
此外，在磨损量VB相同的条件下，减小后角刀具经重磨后材料消耗率较小。
（2）主偏角（Rr）常用车刀的主偏角有45°、60°、75°、90°等几种选择主偏角首先应考虑工件的形状。
如加工台阶轴之类的工件，车刀主偏角必须等于或大于90°；加工中间切入的工件，一般选用45°～60°的主偏角，一下是主偏角的选择原则：①在工艺系统允许的条件下，应该采用较小的主偏角，以提高刀具的使用寿命。
加工细长轴时应该使用较大的主偏角，目的是为了减小径向力。
②加工硬度较高的材料时，为减轻单位切削刃上的载荷，应该选取较小的主偏角。
③在车削过程中，刀具需要作中间切入时，应该取较大的主偏角。
④竹片名叫的大小还应该与工件的形状位置有关系。
比如手在教工阶台轴时，车刀的主偏角可以选90°.主偏角主要影响切削宽度和切削厚度的比例，并影响刀具的强度。
主偏角减小，使切削宽度增大，刀尖角增大，刀具强度高、散热条件好，所以刀具的耐用度就高，但是吃刀抗力增大，容易（5）过渡刃过渡刃是起到调节主偏角和副偏角作用的一个重要的参数。
刀具角度及其选择
③刀具材料：高速钢前角大抗弯强度大耐冲击；
我想想？
硬质合金前角小抗弯强度小不耐冲击
•前角归纳为： 尽量大
工件材料 合理前角
工件材料 合理前角
粗车
精车
粗车
精车
低碳钢 20 ～ 25° 25～30° 灰铸铁 5～10° 10～15°
中碳钢 10～15° 15～20°
合金钢 10～15° 15～20°
淬火钢
-15～ - 5°
奥氏体不 15～20° 20～25° 锈钢
铜及铜合 金
铝及铝合 金
钛合金
σb≤1.177 GPa
5～10° 10～15° 35～40° 30～35° 10°～15°
后角：减少车刀后面与工件 之间的摩擦。
精加工：防止摩擦选较大的角
①加工精度 粗加工：增加刀头的强度选较 小的后角
②加工材料
10°～30° 45°
70°～75°
副偏角k′r
5°～10° 45°
10°～15°
工艺系统钢性差，车台阶轴、细长轴
80°～93°
6°～10°
切断、车槽
≥90°
1°～3°
刃倾角：可以控制切屑排出方向 和增加刀头强度。
刃倾角的选择： 根据加工性质和
加工条件选择！
1）加工性质：
粗加工刃倾角λS = 0～-5o（保护刀尖） 精加工λS = 0～5o （使Fp小些） 2）断续切削： 刃倾角λS < 0（保护刀尖）
金属切削刀具切削部分的结构要素、几何角 度与斧头等刀具有许多共同的特征。，各种 多齿刀具或复杂刀具，就其一个刀齿而言， 都相当于一把斧头的刀头 。现以熟悉的车刀 为例说明刀具主要几何角度。
知识回顾：
车刀的几何角度及选择原则
车刀的几何角度及选择原则newmaker为了决定车刀刃口的锋利程度及其在空间的位置，必须建立一个坐标系，该坐标系由三个基准平面构成。
下面以外圆车刀为例，介绍车刀的几何角度。
如图所示。
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。
（1）、前角γ0 前刀面与基面的夹角，在主剖面中测量。
前角的大小影响切削刃锋利程度及强度。
增大前角可使刃口锋利，切削力减小，切削温度降低，但过大的前角，会使刃口强度降低，容易造成刃口损坏。
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°。
（2）、主后角α0 主后刀面与切削平面间的夹角，在主剖面中测量。
其作用为减小后刀面与工件之间的摩擦。
它也和前角一样影响刃口的强度和锋利程度。
选择原则与前角相似，一般为0到8°。
（3）、主偏角κ r 主切削刃与进给方向间的夹角，在基面中测量。
其作用体现在影响切削刃工作长度、吃刀抗力、刀尖强度和散热条件。
主偏角越小，吃刀抗力越大，切削刃工作长度越长，散热条件越好。
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。
（4）、副偏角κ 'r 副切削刃与进给反方向间的夹角，在基面中测量。
车刀的几何角度及切削参数
4．刀尖形状的选择 刀尖概念：主切削刃与副切削刃连接的地方 刀尖是刀具强度和散热条件都很差的地方。切 削过程中，刀尖切削温度较高，非常容易磨损， 因此增强刀尖，可以提高刀具耐用度。刀尖对 已加工表面粗糙度有很大影响。
Hale Waihona Puke (a)倒角刃(b)圆弧刃
(c)修光刃
1、工件材料强度或硬度较高时，为加强切 削刃，一般采用较小后角。 2、对于塑性较大材料，已加工表面易产生 加工硬化时，后刀面摩擦对刀具磨损和加 工表面质量影响较大时，一般取较大后角。
在一定切削条件下的基本选择方法
1．前角和前刀面形状的选择 2．后角及形状的选择 3．主偏角、副偏角的选择
：
4．刀尖形状的选择 5．刃倾角的选择
1．前角和前刀面形状的选择
（1）
前角的选择： 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决定。
B、主偏角κr的增大或减小对切削加工不利的一面 主偏角的减小也会产生不良影响。因为根据切削 力分析可以得知，主偏角κr减小，将使背向力Fp 增大，从而使切削时产生的挠度增大，降低加工 精度。同时背向力的增大将引起振动。 因此主偏角的减小对刀具耐用度和加工精度产生 不利影响。
②、工艺系统刚性较差时 （工件长径比lw/dw = 612） ，或带有冲击性的切削，主偏角κr可以取大 值，一般κr＝60o～75o，甚至主偏角κr可以大于 90o，以避免加工时振动。 硬质合金刀具车刀的主偏角多为60o～75o 。 ③、根据工件加工要求选择。 当车阶梯轴时， κr ＝90o；同一把刀具加工外圆、 端面和倒角时， κr ＝45o。
车刀的几何角度
.
刃倾角的正负规定：
主切削刃呈水平时，刃倾角为零。（λs=0）
刀尖为主切削刃最高点时，刃倾角为正。 （λs>0） 刀尖为主切削刃最低点时，刃倾角为负。 （λs<0）
λs=0
λ s>0 .
λ s<0
刃倾角对加工的影响： 1.影响排屑方向
.
一、车刀的组成 由刀头和刀体两部分组成
刀头是车刀的切削部分（用来承担切削工作） 刀体是夹持部分（用来装夹车刀）
.
车刀刀头的常用材料
1.高速钢
2.硬质合金
韧性好，可承受大的冲 击力，制造工艺性好， 可制造形状复杂的成形 刀具，耐热性差
.
硬度高，耐磨 性好，耐热性 好，可加工硬 材料，可高速 切削，韧性差， 不能承受大的 冲击力，制造 工艺性差
1.基面 2.切削平面
通过切削刃上选定点，垂直 于该点切削速度方向的平面， 通常平行于车刀的安装面 （底面）
3.正交平面
通过主切削上选定点， 同时垂直于基面和切 削平面的平面
通过主切削上选定点， 垂直于基面并相切于 工件过渡表面的平面
.
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三、车刀的标注角度 1.在基面内测量的刀具角度
（1）主偏角：主切削刃在基面上的投影与进给 运动方向的夹角
主后刀面与切削平面平行时，主后角为零。 主后刀面与基面的夹角小于900时，主后角为正。 主后刀面与基面的夹角大于900时，主后角为负。
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前角对加工的影响： 前角越大，车刀越锋利，切削越省力， 但强度低。
前角的选择原则： 在刀具强度的允许下，尽可能取较大的前角。
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前角的选择： 1.塑性材料：大 的前角，脆性材料：小 的前角
刀具角度选用原则
刀具角度选用原则Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】刀具几何角度的作用及选择原则答：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，应取较大的前角名称：后角作用：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°。
车刀角度的选择
车刀角度的选择一，车刀的安装位置对车刀角度的影响。
，车刀装得高于或低于中心时对车刀角度的影响。
1.当刀尖对准工件中心安装时前角与后角不变。
2.当刀尖装得高于工件中心时，前角增大，后角减小。
3.当刀尖装得低于工件中心时，前角减小，后角增大。
车内孔时，刀尖的三种安装位置，除当刀尖对准工件中心安装时车刀前角后角不变，其余两种情况，对车刀前角的影响，均与车外圆时相反。
，车刀装得歪斜对车刀角度的影响，车刀装的偏斜会使车刀的主偏角和副偏角发生变化经。
1.当刀杆装的与工件垂直时，主偏角与副偏角不改变。
2.当刀杆装的向右歪斜时，则主偏角增大，副偏角减小。
3.当刀杆装的向左歪斜时，则主偏角减小，副偏角增大。
车削圆锥时，刀杆装的与工件圆锥母线垂直，否则主偏角也会发生变化，影响加工质量。
螺纹车刀如果装得不正，就会引起螺纹牙型半角误差。
切断刀如果装得不正，就会使切断面凹凸不平，甚至断刀。
精车刀装得不正会影响工件的表面粗糙度。
，进给运动对车刀角度的影响，车削时除工件做旋转运动外，车刀还必须做直线运动，这两个运动合成螺旋运动。
在横向车削时，车刀按一定大小的走刀量进给，刀尖在工件的端面上的运动轨迹是阿基米德螺旋线，刀具愈近工件中心或走刀量愈大时，螺旋线愈倾斜，跟螺旋线始终相切的切削平面位置也随之变化，车刀工作时的实际后角减小，前角增大。
在纵向车削时，由于车刀刀尖在工件上的运动轨迹是一条螺旋线，跟螺旋线相切的切削平面位置也随之倾斜，所以也影响刀具的实际工件角度，因此车刀工件时的实际工件角度：Γ0i=τ0+ττ式中τ——螺旋角f——进给量，mm/rD——工件直径mm.一般车削时,走刀量较小,由于进给运动所引起的τ值可以忽略不计,但当车削大螺距螺纹时或多头螺纹时, τ值较大,在刃磨刀具时应考虑,它对工件角度的影响.二，刀具切削部分的几何参数的选择。
1，前角的选择1.前角的作用。
1，加大前角，刀具锋利，减少切屑变形，降低切削力，和切削热，但前角过大影响刀具的强度。
车刀几何角度的选择
常在 ４ 。 Ｏ之 间选取 。选择主偏 角的主要原则是 ： ５～９ 。 （ 工 艺 系统 如 机床 、 件 、 具 、 具 等 的 刚性 １ ） 工 刀 夹
（ 工 件 材料 硬 、 ， 选 择较 小 的 前 角 ； 件 材 １ ） 脆 应 工
料软 ， 可选择较 大 的前 角 。 因为材 料 硬 度 愈 高 ， 削 较 好时取 小值 ， 切 以提 高 刀 具 耐用 度 ； 工艺 系 统 刚性 较 时产 生的热量 和切 削刀 都 比较大 ， 前 角 选 择太 大 ， 差 时取大 值 ， 如 以减小径 向力及 工 件 的变形 。 刀具 的强度 就会削弱 ， 使刀具 耐用度 显著 降低 。当加 材料 时 ， 为减小 工件 的塑性变形 ， 使切 削省力 ， 角取 前 易磨损 ， 因此应 选择较 小的前 角 。 （ 加 工 很硬 的材 料 ， 冷 硬 铸 铁 和较 硬 的合 金 ２ ） 如 （ 单 件小 批 量生产 时 ， 望能 用一 、 ３ ） 希 二把 车 刀加 工特硬 材料 （ 淬火钢 ） ， 至取负 前角 。加工 塑性 钢 ， 了减 轻单 位切 削刃上 的 负荷取 小值 。 如 时 甚 为 大值 。加工脆性材 料 时 ， 削集 中在 刃 口处 ， 刃 容 工 出所 有表 面 ， 时 常采 用 ４ 。 切 刀 此 ５ 车刀 和 ９ 。 刀 。 Ｏ偏
使 刀 刃锋利 ， 削起来 轻快 ， 切 切削变 形减小 ， 而减小 切 角 可增 加切削刃参 加 切削 的 长度 ， 切 削层 变得 宽 而 从
削力、 降低切 削温度 、 减小 刀具 的磨 损 。但前 角过 大 ， 薄 ， 减小 了 切 削刃 单 位长 度 上 的负 荷 ， 改善 了散 热 条 将 导致切 削刃强度 降低 ， 导热体 积减小 ， 易磨 损 ， 至 件 ， 甚 有利 于提高 刀具 耐用度 。但 主偏 角 减小 会使 刀具 使 振 崩 口。不 同材 料 的刀具 ， 前角 选 取 的大 小 也 不一 样 ， 作用 于工 件上的径 向力增 大 ， 工 件弹性 变形增加 ， 硬质合 金车刀 的 前角 ， 般 在 一５ ～２ 。之 间选 取 ， 动加剧 ， 一 。 ５ 不利 于提 高加工 精 度 和降 低 表 面粗糙 度 。通
车刀的主要角度
二、车刀的角度
1、前角：前刀面与基面之间的夹角 2、后角：后刀面与切削平面之间的夹角 3、楔角：前刀面与后刀面之间的夹角 三个角之和为90度
二、车刀的角度
4、主偏角：主切削刃在基面内的投影与进给方向之间 的夹角
5、副偏角：主切削刃在基面内的投影与进给方 向之间的夹角 6、刀尖角：主切削与副切削刃在基面内的投影 之间的夹角
二、车刀几何角度的选择
（3）前角的选择：
选择原则：在刀具强度允许的条件下，尽量选较大的前角， 具体选择时根据工件的材料、刀具材料、加工性质等因素 选择。 ①加工脆性材料或硬度较高的材料时应选较小的前角， 反之，选较大的前角 ②高速钢车刀的前角一般应大于硬质合金车刀的前角。 ③精加工时选择较大的前角，反之选较小的前角。
三个角之和为180度
7、刃倾角：主切削刃与基面之间的夹角
二、车刀几何角度的选择
1、前角的选择： （1）前角的作用：
①影响车刀的锋利程序、切削力的大小与切削变形的大小。 ②影响车刀强度、受力情况和散热条件。
③影响加工表面质量。前角增大，刃口锋利，摩擦力小， 提高表面质量。 （2）前角正负的规定：我们要磨成正前角，刀尖高一点
2、后角的选择：
（1）后角的作用： ①减小后刀面与过渡表面之间的摩擦。 ②增大后角可使车刀刃口锋利。 （2）后角的正负的规定： 我们要磨成正后角，刀尖朝外面倾斜 （3）后角的选择： ①粗车时：选择较小的前角。
②精车时：选择较大的前角。
2、后角的选择：
③断续切削时或切削力较大时选取较大的前角。
3、主偏角与副偏角的选择：
（1）主偏角的作用：影响车刀的散热条件、断效果。
（2）主偏角的选择 ①刚性较差时选较大的主偏角。硬度高的工件选较小的 主偏角 ②刚性较差时选较大的主偏角。
车刀种类和刀刃角度选取原则
正交平面参考系
1.正交平面参考系时各参考面 ：（右图）
——过切削刃选定点平行或垂直刀具安装面（或轴线）的平面。
——过切削刃选定点与 切削刃相切并垂直于基面的平面。
切削平面ps
正交平面po
基面pr
2. 刀具的标注角度
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。
3.在一定切削条件下的基本选择方法 ：
1)前角和前刀面形状的选择
5)刃倾角的选择
3)主偏角、副偏角的选择
2)后角及形状的选择
4)刀尖形状的选择
1．前角和前刀面形状的选择 （1） 前角的选择： 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决定。
三分手艺、七分刀
徒弟的手、师傅的刀
重要性
1.磨刀步骤(图a～d)
(a) (b) (c) (d) 图a～d 刃磨外圆车刀的一般步骤 a)磨前刀面 b)磨主后刀面 c)磨副后刀面 d)磨刀尖圆弧
C、负前角平面型 （右图） 特点：切削刃强度较好， 但刀刃较钝，切削变形大。 主要用于硬脆刀具材料。加工高强度高硬度材料，如淬火钢。 图示类型负前角后部加有正前角，有利于切屑流出。
刀具几何参数的合理选择
主偏角选择的具体原则 如下:
1．根据加工工艺系统刚性选择 粗加工、半精加工和工艺系统刚性不足时，为减小背 向力，减小振动，提高刀具耐用度，应选用较大主偏角， 一般主偏角为60 o～75 o。 2．根据加工材料选择 在加工高强度、高硬度材料时，为减轻单位长度切削 刃上的负荷，改善刀尖的散热条件，提高刀具强度和寿命， 应选取较小主偏角。 3．根据加工表面形状要求选择 在车阶梯轴时，选择主偏角=90o～92o；需要用一把刀 车外圆、车端面和倒角时，应选择主偏角=45o的车刀。
金属切削加工
刀具几何参数的合理选择
刀具的几何参数主要包括：刀具角度、前面与后面型式、 切削刃与刃口形状等。
刀具合理几何参数——是指在保证加工质量的前提下， 能够获得最高的刀具寿命，从而达到提高生产效率、降低生 产成本的刀具几何参数。
1.1前角和前面型式的选择
1．前角的选择 增大前角，切削刃锋利，切削变形减小、切削力减小、 切削温度降低、刀具磨损减小、加工表面质量提高。但若前 角过大，刀具刚度和强度降低，散热条件变差，切削温度高， 刀具易磨损或破损，刀具寿命低。总结正、反两方面的影响， 前角应有一个最佳值。 选择前角的原则：“固中求锐”。 （1）按工件材料选—— 切塑性材料时，应选较大前角； 切脆性材料，宜选较小前角。材料强度和硬度越高，前角越 小，有时甚至取负值。 （2）按刀具材料选——高速钢刀具材料的抗弯强度、抗 冲击韧性高，可选取较大的前角；硬质合金材料的抗弯强度 较低、脆性大，故前角应小些；陶瓷刀具材料的强度和韧性 更低、脆性更大，故前角应更小些。
2.前面型式的选择
（1）正前角平面型（图4.19a）——特点是结构简单、 制造容易、刀刃锋利，但刀尖强度较低、散热能力较差。
（2）正前角带倒棱型（图4.19b）——提高刀具刃口强 度、改善散热条件、增强刀具耐用度。
刀具几何角度的选择刀具切削部分的几何角度
刀具几何角度的选择刀具切削部分的几何角度刀具几何角度的选择刀具切削部分的几何角度，对于不锈钢切削加工的生产率、刀具耐用度、被加工表面粗糙度、切削力以及加工硬化等方面都有很大的影响，合理选择和改进刀具几何参数是保证加工质量、提高效率、降低成本的有效途径。
（1）车刀前角γ0的选择前角的大小决定刀刃的锋利与强度。
增大前角可以减小切屑的变形，从而减小切削力和切削功率，降低切削温度，提高刀具耐用度。
但是增大前角会使楔角减小，降低刀刃强度，造成崩刃，使刀具耐用度下降。
车削不锈钢时，在不降低刀具强度的条件下，应把前角适当取大一些。
在刀具前角大时其塑性变形小，切削力和切削热降低，减轻加工硬化趋势，提高刀具耐用度，一般刀具前角宜取12°～20°。
（2）车刀后角α0的选择在切削过程中，后角可以减小后刀面与切削表面的摩擦。
若后角过大，则楔角减小，使散热条件恶化，刀具刃口强度下降，降低刀具耐用度；若后角过小，摩擦严重，则会使刃口变钝，增大切削力，增高切削温度，加剧刀具磨损。
在一般情况下，后角变化不大，但必须有一个合理的数值，以利于提高刀具的耐用度。
车削不锈钢时，由于不锈钢的弹性和塑性都比普通碳素钢大，所以刀具后角过小会使切断表面与车刀后角的接触面积增大，摩擦产生的高温区集中于车刀后角，加快车刀磨损，降低被加工表面光洁度，所以车削不锈钢时的车刀后角要比车削普通碳钢时稍大一些，但后角过大又会降低刀刃强度，直接影响车刀的耐用度，因此，一般情况下车刀后角宜取6°～10°。
（3）车刀主偏角Kr的选择当切削深度ap和进给量f不变时，减小主偏角Kr可使散热条件得到改善，减少刀具损坏，使刀具切入、切出平稳。
但主偏角减小又会使径向力增大，在切削时容易引起振动。
车削不锈钢的硬化倾向性强，易产生振动，振动又会使加工硬化严重。
因此，主偏角一般宜取45°～90°。
具体角度应根据机床、零件、刀具系统的刚性和切削用量来选择。
车刀的主要几何角度及选择
车刀的重要几何角度及选择1）前角（γ0 ）选择的原则前角的大小重要解决刀头的坚固性与锋利性的冲突。
因此首先要依据加工材料的硬度来选择前角。
加工材料的硬度高，前角取小值，反之取大值。
其次要依据加工性质来考虑前角的大小，粗加工时前角要取小值，精加工时前角应取大值。
前角一般在—5°～25°选取。
通常，制作车刀时并没有预先制出前角（γ0），而是靠在车刀上刃磨出排屑槽来获得前角的。
排屑槽也叫断屑槽，它的作用是折断切屑，不产生缠绕；掌控切屑的流出方向，保持已加工表面的精度；降低切削抗力，延长刀具寿命。
２）后角（α0 ）选择的原则首先考虑加工性质。
精加工时，后角取大值，粗加工时，后角取小值。
其次考虑加工材料的硬度，加工材料硬度高，主后角取小值，以加强刀头的坚固性；反之，后角应取小值。
后角不能为零度或负值，一般在6°～12°选取。
3）主偏角（Kr ）的选用原则首先考虑车床、夹具和刀具构成的车削工艺系统的刚性，如系统刚性好，主偏角应取小值，这样有利于提高车刀使用寿命、改善散热条件及表面粗造度。
其次要考虑加工工件的几何形状，当加工台阶时，主偏角应取90°，加工中心切入的工件，主偏角一般取60 °。
主偏角一般在30°～90°，＊常用的是45°、75 °、90 °。
4）副偏角（Kr）的选择原则首先考虑车刀、工件和夹具有充足的刚性，才能减小副偏角；反之，应取大值；其次，考虑加工性质，精加工时，副偏角可取10°～15°，粗加工时，副偏角可取5°左右。
５）刃倾角（λS）的选择原则重要看加工性质，粗加工时，工件对车刀冲击大，取λS≤ 0°，精加工时，工件对车刀冲击力小，取λS≥ 0°；通常取λS=0°。
刃倾角一般在—10°～5°选取。
硬质合金车刀几何角度选择原则
硬质合金车刀几何角度选择原则(1)前角的选择增大前角，可减小切削变形，从而减小切削力、切削热，降低切削功率的消耗，还可以抑制积屑瘤和鳞刺的产生，提高加工质量。
但增大前角，会使楔角减小、切削刃与刀头强度降低，容易造成崩刃，还会使刀头的散热面积和容热体积减小，使切削区局部温度上升，易造成刀具的磨损，刀具耐用度下降。
选择合理的前角时，在刀具强度允许的情况下，应尽可能取较大的值，具体选择原则如下：1)加工塑性材料时，为减小切削变形，降低切削力和和切削温度，应选较大的前角，加工脆性材料时，为增加刃口强度，应取较小的前角。
工件的强度低，硬度低，应选较大的前角，反之，应取较小的前角。
用硬质合金刀具切削特硬材料或高强度钢时，应取负前角。
2)刀具材料的抗弯强度和冲击韧性较高时，应取较大的前角。
如高速钢刀具的前角比硬质合金刀具的前角要大；陶瓷刀具的韧性差，其前角应更小。
3)粗加工、断续切削时，为提高切削刃的强度，应选用较小的前角。
精加工时，为使刀具锋利，提高表面加工质量，应选用较大的前角。
当机床的功率不足或工艺系统的刚度较低时，应取较大的前角。
对于成形刀具和在数控机床、自动线上不宜频繁更换的刀具，为了保证工作的稳定性和刀具耐用度，应选较小的前角或零度前角。
(2)后角的选择增大后角，可减小刀具后刀面与已加工表面间的摩擦，减小磨损，还可使切削刃钝圆半径减小，提高刃口锋利程度，改善表面加工质量。
但后角过大，将削弱切削刃的强度，减小散热体积使散热条件恶化，降低刀具耐用度。
实验证明，合理的后角主要取决于切削厚度。
其选择原则如下：1)工件的强度、硬度较高时，为增加切削刃的强度，应选较小后角。
工件材料的塑性、韧性较大时，为减小刀具后刀面的摩擦，可取较大的后角。
加工脆性材料时，切削力集中在刃口附近，应取较小的后角。
2)粗加工或断续切削时，为了强化切削刃，应选较小的后角。
精加工或连续切削时，刀具的磨损主要发生在刀具后刀面，应选用较大的后角。
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车刀几何角度的选择方法
车刀几何角度是指车刀切削部分各几何要素之间，或它们与参考平面之间构成的两面角或线、面之间的夹角。
它们分别决定着车刀的切削刃和各刀面的空间位置。
根据“一面二角”理论可知，车刀的独立标注角度有六个，它们分别是：确定车刀主切削刃位置的主偏角Kr和刃倾角λs；确定车刀前刀面Ar与后刀面Aa的前角ro和后角ao；确定副切削刃及副后刀面Aa′的副偏角Kr′和副后角ao′。
这些几何角度对车削过程影响很大，其中尤其以主偏角Kr、前角ro、后角ao和刃倾角λs的影响更为突出，科学合理地选择车刀的几何角度，对车削工艺的顺利实施起着决定性作用。
下面就从车刀几何角度对切削力、切削热和刀具的耐用度的影响分析着手，本着使切削轻便、质量稳定，延长刀具使用寿命的宗旨，确定科学的车刀几何角度的一般性原则。
一、车刀几何角度对切削力的影响
在金属切削时，刀具切入工件，将多余材料从工件上切除会产生强烈的力的作用，这些力统称为切削力。
切削力主要来源于被加工材料在发生弹性和塑性变形时的抗力和刀具与切屑及工件表面之间的摩擦作用。
根据切削力产生的作用效果的不同，可将切削力分解成三个相互垂直方向的分力。
它们分别是：主切削力Fz，进给抗力Fx和切深抗力Fy，其中Fz是切削总力Fr沿主运动切向分解而得，是计算车刀强度，设计机床零件，确定机床功率的主要依据；Fx也叫轴向力，它是Fr 沿工件轴向的分力，是设计进给机构，计算车刀进给功率所必需的；Fy也叫径向力，它是Fr沿着工件径向的分力，它不消耗机床功率，但是当机床或工艺系统刚度不
足时，易引起振动。
1、前角ro对切削力的影响
前角ro增大，剪切角Φ随着增大，金属塑性变形减小，变形系数ξ减小，沿前刀面的摩擦力减小，因此切削力减小。
但对于脆性材料而言，前角ro的变化则不会对车削力产生较大的影响，这是因为脆性材料在车削时，切屑变形和加工硬化都很小，变形抗力自然会随之减小。
同时，实验还证明，前角ro的增大，对切削分力Fx、Fy的影响程度也不一样，当主偏角Kr较大时，对Fx的影响较明显，而当主偏角Kr较小时，则对Fy的降低幅度更大些。
2、主偏角Kr对切削力的影响
主偏角Kr的改变，使得切削面积的形状和切削分力Fxy的作用方向改变，从而使切削力也随之变化。
实验证明，主偏角Kr增大，切削厚度也随之增大，切削变厚，切削层的变形减小，因此主切削力也随之减小，如图3所示。
但当Kr增大到60°－75°后，Fz又随着Kr的增大而有所回升，这是因为此时刀尖圆弧所占的切削工作比例增大，使切屑变形和排屑阻力增大，又使主切削力Fz增大。
根据切削力分解公式：Fy＝FxycosKr；Fx＝FxysinKr可知，主偏角Kr增大，使Fy减小，Fx增大，这有利于减轻工件的变形和系统的振动。
因此，在工程上我们往往采用较大主偏角的车刀切削细长轴类零件，来减小径向分力Fy。
3、刃倾角λs对切削力的影响
刃倾角λs对主切削力Fz影响很小，但对进给抗力Fx和切深抗力Fy的影响较大。
当λs减小时，使刀具受到的正压力的方向发生了变化，从而改
变了切削合力Fr及其分力Fxy的作用方向，使Fy增大，Fx减小。
由此可见，从切削力角度分析，切削时不宜选用过大的负刃倾角，否则会增大Fy的作用而产生振动。
二、车刀几何角度对切削热的影响
车削过程所消耗的能量，除了极少部分用以形成新表面和潜藏能以外，绝大部分都转换为热能，以切削热的形式表现出来，使工艺系统的温度升高。
分析可知，车削时热量主要来源于切屑的变形功和前、后刀面的摩擦功。
这些热量产生后又将通过切屑、工件、刀具和周围介质传出，使产热与散热达到动态平衡状态，此时工艺系统的切削温度就是稳态切削温度。
影响切削热与切削温度的因素很多，这里分析车刀几何角度对其产生的影响。
1、前角ro对切削温度的影响
前角增大，使切削力下降，切屑的变形和工艺系统的摩擦减轻，使产生的切削热减少，从而降低了切削温度。
事实上，切削温度的高低不仅取决于工艺系统产生热量的多少，还受工艺系统散热条件的影响。
实验证明，当车工的前角增大到16°左右时，由于车刀的楔角减少后使刀具的散热条件变差，切削温度反而有一些回升。
2、主偏角Kr对切削温度的影响
主偏角Kr减小时，使切削宽度增大，切削厚度减小，切削变形和摩擦减轻，同时，切削宽度增大后，散热条件改善，又有利于降低切削温度。
因此，当工艺系统刚性足够时，采用小的主偏角切削，是降低切削温度、
提高刀具的耐用度的一个重要措施，尤其是切削难加工材料时效果更显著。