切削刀具及其材料(精)

1．刀具静止参考系
刀具静止参考系或标注角度参考系：在设计、制 造、刃磨和测量时，用于定义刀具几何参数的参 考系。 在该参考系中定义的角度称为刀具的标注角度。 静止参考系中最常用的是正交平面参考系。
2.正交平面参考系
(1)基面pr (2)切削平面ps (3)正交平面po
通过切削刃上选定 点，同时与基面和切削 平面垂直的平面。
•加工一般钢料和铸铁，无冲击时：
粗车λs ＝ 0°〜－5°，精车λs ＝ 0°〜+5°； 有冲击时：λs ＝ －5°〜－15°； 特别大时：λs ＝ －30°〜－45°。 •切削加工高强度钢、冷硬钢时： λs ＝－30°〜－45°。
三、切削刀具结构
（一）、车刀
车刀是金属切削加工中最简单、使用最广泛的刀 具，它可以在普通车床、转塔车床、立式车床、自动与半 自动车床上，完成工件的外圆、端面、切槽或切断等不同 的加工工序。
1－45°弯头车刀；2－90°外圆车刀；3－外螺纹车刀；4－75°外圆车刀； 5－成形车刀；6－90°外圆车刀；7－切断刀；8－内圆切槽刀；9－内螺纹 车刀；10－盲孔镗刀；11－通孔镗刀
1. 整体式式车刀
切削部分与夹持部分材料 相同，对贵重的刀具材料 消耗较大。 多用高速钢制造。
2. 硬质合金焊接式车刀
将硬质合金刀片 用紫铜、黄铜等焊接在开 有刀槽的刀杆上。 结构简单、紧凑，抗振性 能好，制造方便，使用灵 活。但刀片易产生应力和 裂纹。
（一）刀具切削部分的基本定义
1.刀 面
（1)前刀面 切屑流过的刀面。 （2)主后刀面 （3)副后刀面 与工件正在被切削加工的表面 （过渡表面）相对的刀面。 与工件已切削加工的表面相对 的刀面。
2.刀刃
（1）主切削刃 （2）副切削刃 前刀面与主后刀面在空间的交线。 前刀面与副后刀面在空间的交线。
1)刀尖安装高低对工作前、后角的影响
用刃倾角λs=0°车刀车削外圆时，由于车
刀的刀尖高于工件中心，工作前角γoe增大， 而工作后角αoe减小。 若切削刃低于工件中心，则工作前角γoe增 大，而工作后角αoe减小
2）刀杆安装偏斜对工作主、副偏角的影响
当刀杆中心线与进给运动方向不垂直且逆时
针转动G角时，工作主偏角将增大，工作副偏角 将减小。
二、刀具角度的选择
1.前角γO
（1）功用
γO
刀刃锋利 ，切屑变形
切削力和切削功率 刀具寿命
刀刃和刀尖强度
，散热体积
Pr
γo2
γo1
（2）选择
取决于：工件材料、刀具材料 及加工要求。
•工件材料强度、硬度较低时，应取较大前角，反
之应取较小的前角。 •加工塑性材料时，应取较大前角，加工脆性材料 时，应取较小的前角。 •刀具材料韧性好（高速钢），取较大前角，反之 （硬质合金）取较小前角。 •粗加工时，取较小前角，精加工时，取较大前角。
第二节 一、
切削刀具及其材料Leabharlann Baidu切削刀具结构
由工作部分和非工作部分构成。
车刀(turning tools)的工作部分比较简单， 只由切削部分构成，非工作部分就是车刀 的柄部(或刀杆)。
不论刀具结构如何复杂，就其单刀齿切削部 分，都可以看成由外圆车刀的切削部分演变 而来，本节以外圆车刀为例来介绍其几何参 数。
由以下三个在空间 相互垂直的参考平 面构成。 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）。
通过切削刃 上选定点，垂直 于基面并与主切 削刃相切的平面。
（三）刀具的标注角度
（1）基面中测量的刀具角度
1）主偏角κr 主切削刃在基面上的投影与进给 运动速度vf 方向之间的夹角。 2）副偏角κr′ 副切削刃在基面上的投影与进给 运动速度vf反方向之间的夹角。
（2）切削平面中测量的刀具角度
1）刃倾角λs 夹角。 主切削刃与基面之间的
•它在切削平面内标注或 测量，但有正负之分。 •当主切削刃与基面平行 时λs=0°； •当刀尖点相对基面处于 主切削刃上的最高点时 λs ＞0°；反之λs ≤0°。
（3）正交平面中测量的刀具角度
1)前角γO
前面与基面之间的夹角。
3．刀尖
三个刀面在空间的交点，也可理解为主、副切削刃 二条刀刃汇交的一小段切削刃。 在实际应用中，为增加刀尖的强度与耐磨性， 一般在刀尖处磨出直线或圆弧形的过渡刃。
（二）定义刀具角度的参考系
• 刀具角度是刀具设计、制造、刃磨和测量 时所使用的几何参数，它们是确定刀具切削 部分几何形状（各表面空间位置）的重要参 数。 • 参考系：用于定义和规定刀具角度的各基 准坐标面。 • 参考系：刀具静止参考系和刀具工作参考 系。
刀具寿命
残留面积高度 背向力Fp
表面粗糙度
，工件易变形
Fp
Ff kr1 kr2 Kr ’
（2）选择
•工艺系统刚性较好时，主偏角取较小值；反
之取较大值。 副偏角大小取决于表面粗糙度（ 5 ° 〜 15 ° ) ， • 粗加工时取大值，精加工取小值。
4.刃倾角λs
（1）功用 （2）选择
主要影响刀头的强度、 切削分力和切屑的流动方向。
2.后角αo
（1）功用
αo
后刀面与工件的摩擦 后刀面的磨损率
（2）选择
取决于：加工要求、工件材料 及工艺系统刚度。
•粗加工或工件材料较硬，后角取较小值； •工件材料越软、塑性越大，后角越大； •工艺系统刚度较差时，适当减小后角；
3.主偏角κr 和副偏角κr′
（1）功用
κr 和κr′
刀刃强度 ，散热条件
与静态系统中正交平面参考系建立的定义 和程序相似，不同点就在于它以合成切削运动 υe或刀具安装位置条件来确定工作参考系的基 面pre。
2．刀具工作角度的分析
在车削(切断、车螺纹、车丝杠 ) 、镗孔、铣削等加工中，通常因刀 具工作角度的变化，对工件已加工表 面质量或切削性能造成不利影响。
（1）刀具安装位置对刀具工作角度的影响
2)后角αo 后面与切削平面之间的夹角。
说明：以上标注角度是在刀尖与工件回转轴线等 高、刀杆纵向轴线垂直于进给方向，以及不考虑 进给运动的影响等条件下确定的。
（四）刀具工作角度
1．刀具工作参考系的建立
刀具在工作参考 系中确定的角度 称为刀具工作角 度。 研究刀 具工作角度的变 化趋势，对刀具 的设计、改进、 革新有重要的指 导意义。