车刀设计

以用途分类
4.螺纹车刀
分类：外螺纹车刀、内螺纹车刀 作用：加工内外螺纹 常见结构及特点： 外螺纹车刀：直头具多 内螺纹车刀: 弯头具多尺寸较小、刚度差
以用途分类
5. 成形车刀
作用： 加工内外成形面 分类： 外成形车刀、 内成形车刀 结构： 有专门结构 专门设计
以用途分类
6.镗孔车刀 作用： 加工孔 常见结构：通孔镗孔刀 闭孔镗孔刀 特点：刀尺寸较小 切削工况差
第一章
车刀
车刀的种类和用途
第一节
车刀是金属切削加工中引用最广泛的刀具 结构简单 是所有刀具的基础 用于所有车床 一般是由一条刀刃组成
一、车刀的分类方法
按结构分类 整体车刀 焊接车刀 机夹车刀（机夹重磨式车刀） 可转位车刀（机夹不重磨式车刀） 按用途分类 一种用途一种车刀
以用途分类
几种常见车刀
宽刃外圆车刀
切断车刀
a)直头外圆车刀 b)弯头外圆车刀 c)弯头外圆车刀 d)宽刃光刀e)内孔车刀 f)端面车刀g)切断刀 h)螺纹车刀
以用途分类
2.端面车刀 作用： 加工端面 常见结构： 45º 弯头端面车刀
（可从外向内进给和从内向外进给） 普通端面车刀（主偏角大于45º ，从外圆向中 心进给）
四、机夹可转位车刀（机夹不重磨式车刀）
缺点： 1.刃形、几何参数、断屑结构受车刀结构限制。 2.较难用于小尺寸刀具。 3.设计复杂 因此仍无法完全代替重磨车刀。
第三节
可转位车刀夹固的典型结构
1.可转位车刀结构的基本要求： a.定位精度高； b.换刀方便，迅速； c.刀片夹紧可靠； d.排屑流畅； e.结构简单，制造方便。
第五节 车刀不同剖面中的角度换算
（3）背平面和假定工作平面内前、后角关系 ctgαo =ctgαp cosκr+ ctgαf Sinκr tgλs= ctgαp Sinκr-ctgαf cosκr （4）最大前角γg和最小后角αb
tg g tg 2 f tg 2 p
ctg b ctg 2 f ctg 2 p
以用途分类
7. 切槽刀
作用： 加工切槽 常见结构：内切槽刀 外切槽刀 特点：类似成形车刀，但槽较窄。
第二节
车刀的结构型式
常用的结构有： 整体车刀、焊接车刀、机夹重磨式车刀、可转位车 刀（机夹不重磨式车刀）以及金刚石车刀等。 一、整体车刀： 以高速钢为主 特点：刃磨方便，结构简单。但由于全部为高速钢， 到一定时候无法使用，浪费较大。
* 改进现有刀具的几何参数及结构参数。

1.选择合理的切削方式 2.合理选用刀具材料 3.选择合理的几何参数 4.设计正确的刀刃廓形 5.保证刀具有良好的排屑条件和足够的容屑空间 6.重磨表面的选择 7.刀具夹持部分的夹持基面要标准化
第一章 车 刀
(Turning tool，Lathe tool)
源自文库
刀具的分类
1.切刀(车刀、刨刀、镗刀等） 2.孔加工刀具（钻头、扩孔钻、铰刀等） 3.拉刀 4.铣刀 5.齿轮刀具 6.螺纹刀具（螺纹车刀、丝锥、扳牙、滚丝轮等） 7.磨具（砂轮、砂带、油石等） 8.锉刀
设计刀具时要考虑的问题
刀具设计的任务：* 根据加工条件和要求设计专用刀具；
目的：计算求出刀槽的主偏角κrg、刃倾角λsg、 正交平面内的前角γog、刀尖角εrg、副偏角 κ’rg 已知条件： 车刀的主偏角κr、刃倾角λs、正交平面内的 前角γo、 刀片的刀尖角εrb、法前角γnb 、法后角αnb 且： αnb 〉0 λsb=0
1. 刀槽的主偏角κrg和刃倾角λsg κrg＝κr
第四节
意义：
车刀的卷屑断屑结构
安全性、工件加工质量 常见方法： 1.利用合适的刀具角度（加大κr，小前角负倒棱，小负 刃倾角）
2.磨出断屑台（在前刀面上磨出整体式断屑台或机夹式附
加断屑台，圆弧半径Rn、槽宽Wn、楔角σ和斜角τ）
第四节
车刀的卷屑断屑结构
3.采用卷屑槽断屑（在前刀面上沿主切削刃刃磨出卷屑槽。 槽宽、槽底圆弧半径、倒棱宽度）
tg g tgo / tgs
ctg b tgs tg o
第六节
机夹可转位车刀的刀槽设计
一、设计刀槽要求 由所需的车刀切削角度以及硬质合金刀片的参 数来确定刀槽的几何参数。
所需的车刀切削角度——事先选定 前角、后角、刃倾角、主偏角、副偏角、刀尖角
几个概念：
刀片基面——刀片上切削刃所处的平面prb 刀片的切削平面——通过切削刃且与刀片基面垂 直的平面psb
1.外圆车刀（一般以主偏角大小命名,多为右切刀） 作用： 加工外圆，少数可以用于倒角 常见结构：直头、弯头 （1）直头外圆车刀 只用来加工外圆表面，分左刃和右刃 （2）弯头外圆车刀 用来车削工件的外圆、端面和倒角，最常用 （3）90°偏刀 加工细长轴的外圆表面和端平面以及车削阶梯轴 （4）宽刃精车刀 大走刀量、小吃刀量条件下精车外圆表面。 45º 、75º （强力车刀）、90º 外圆车刀 特点：主偏角影响径向分力
Metal cutting tool
金属切削刀具
绪论
有关刀具的一组“名言”
机床、刀具和工件组成的切削加工系统中，刀 具是最活跃的因素 再先进的机床没有刀具尤如一堆废铁
工欲善其事，必先利其器
好钢用在刀刃上
绪论

1.本课程目的和任务 2.本课程内容 3.本课程学时安排 4.本课程学习方法 5.考核方法
刀杆的形状与尺寸：
刀杆截面形状：根据车刀类型和刀架形状确定
矩形（抗弯强度大，最常用）
方形（截面积大、承受切削力大，镗刀和自动车床刀具） 圆形（镗孔刀和插刀） 刀杆尺寸的选择： 截面尺寸根据车床的中心高或切削层横截面积选取 长度尺寸根据横截面尺寸和刀架的大小。
三、机械夹固式硬质合金车刀
用夹紧元件把刀片夹持在刀杆上使用的车刀，可卸下重磨。 结构： 机械方法定位、夹紧刀片，通过刀片的体外刃磨与安装 倾斜形成刀具角度。 特点： 刀片不经过高温焊接，减少应力及裂纹的可能性；提高 了刀具的耐用度；刀片可重磨，刀杆可重复使用。 刀具角度由结构来决定，较复杂，仍无法避免刃磨时产 生的裂纹。
（1）车刀主刀刃的法平面内，刀槽、刀片、和车刀的前、 后角关系
γnb= γn － γng
（来源γn
= γnb ＋ γng 刀片法前角
）
γnb
γn 法前角 γng 刀槽前刀面法前角
后角的关系
α n= α
nb
＋α
nset
α α α
法后角 nb 刀片法后角 nset刀片法向安装后角
n
二、刀槽的设计计算
4.上压式（用压板从上面将刀片压紧） 特点：夹紧可靠，定位精度高，用于夹紧中间无 孔的刀片。刀头尺寸大，夹紧元件妨碍切屑流出。
可转位车刀刀片结构
刀片形状、代号及其选择； 刀片形状、尺寸、精度、结构等 按国标 GB2076－80 规定 用十个代号表示
GB2076－80 规定 1 2 3 4 5
6
7
8
9
10

刀 后 偏 类 刀 刀 刀 片 角 差 型 刃 片 尖 形 长 厚 圆 等 状 度 度 弧 级 半 径






刃 口 形 状
切 削 方 向
刀 片 断 屑 槽 型
刀片代号中主要要素的选择： 1）刀片形状（正三边形、正方形、菱形和圆形较常 用） 2）有无断屑槽和固定孔 3）刀片主要尺寸 4）断屑槽型 要求标注前7位，后三位必要时标注
常见可转位车刀夹紧机构的典型结构
1.楔销式 （P4 图 1－7） 特点：结构简单，夹紧可靠。定位精度较差， 可引起刀片碎裂。 2.偏心销式 （P5 图 1－8） 特点：结构简单，制造方便，装卸和转位方便 切屑流出顺利。定位精度不高，有冲击和振动 时易松动。
3.杠杆式（杠销式） （P5 图 1－9） 特点：定位精度高，夹紧可靠，结构紧凑，操作 方便。但结构复杂，制造困难。
λsg＝λs
原因：刀片基面平行刀片底面 αn b ＝0
2.刀槽前刀面在其正交平面内的前角γog
tg og coss 1 tg o tg nb coss tgo tg ng
3.刀槽的刀尖角εrg
ctg rg [ctg rb 1 (tg og coss ) 2 tg og sin s ] coss
刀片型号标注： 例： A1- 08 A1:表示刀片为长方形 08：表示刀片长度L为8毫米
刀片的材料根据工件材料和加工条件选取 刀片的形状根据车刀类型和主副偏角选取 刀片的尺寸根据背吃刀量和主偏角大小选取（主切削 刃长度不超过刀片长度的70％）
重磨次数，厚度（取决于切削力的大小）
常用刀槽选取：
刀杆头部应按所选刀片形状做出刀槽 原则：保证焊接强度前提下，焊逢较少。 常用刀槽槽型及用途：
以用途分类
3.切断刀 作用：切断工件或在工件上切出沟槽。 常见结构及特点： 宽度窄、刀头长－－强度较差 一个主切削刃和两个副切削刃、两个刀尖，几何参数 成对刀尖为两个；做成两个主切削刃（当大部分切削 刃未达到工件中心时就可切断工件。 几何参数（刀具角度）问题 前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角
通槽（制造简单、焊接面最少，焊接应力小。外圆车刀和切槽刀）
半封闭槽（比通槽牢固，用于带圆弧的硬质合金刀片的焊接）
封闭槽（夹持牢固，焊接面积大，应力大，易产生裂纹，制造困难
用于刀片底面积小的车刀，如螺纹车刀，切断刀等）
刀片焊接工艺简介
焊接多为铜钎焊 方法：高频焊、电阻焊、气焊 常用焊料： 1.铜镍合金或紫铜：用于切削温度在700～900度的大负荷切 削。 2.铜锌合金：用于切削温度600度的中负荷切削。 4.银铜合金：用于焊接低钴高钛的刀具材料 。
二、焊接式硬质合金车刀
1.结构： 由刀片和刀杆焊接而成。 刀片一般选用硬质合金，刀杆多为45钢，焊接方法多为 铜钎焊.（黄铜、紫铜钎焊。 ） 2.特点： 结构简单、制造方便、可刃磨出合适的几何参数、抗振 性能好，使用灵活，应用较为广泛。 由于焊接时的热影响（刀片、刀杆材料线收缩系数不 同），刀片较易裂纹、工作时易崩刃、刀片和刀杆用到 一定程度时，也有浪费。
3.硬质合金焊接刀片的选择：
（1）选择正确的刀具材料
（2）选择正确的刀片型号（A、B、C、D、E）
标准： YB850-75
YB850-75 常用刀片型号主要用途：
A1型: A2型: A3型:
直头、弯头外圆、镗孔宽刃刀等； 端面车刀、闭孔镗刀等； 90º 外圆车刀、端面车刀等；
A4型： 直头外圆车刀、端面车刀、镗孔刀等； C1型： 螺纹车刀； C3型： 切断刀、切槽刀等。
直线形（加工碳素钢、合金钢和工具钢断屑的普通车刀） 直线圆弧形（适合进给量f>0.2mm/r，加工钢料的普通车刀） 圆弧形（适于切削紫铜、不锈钢等高塑性材料的车刀）
第五节 车刀不同剖面中的角度换算
（1）法平面与正交平面内前、后角关系 tgγn=tgγo cosλs ctgαn=ctgαo cosλs （2）任意剖面与正交平面内前、后角关系 tgγi=tgγo sinτi＋ tgλs cosτi ctgαi=ctgαo sinτi ＋ tgλs cosτi
四、可转位车刀（机夹不重磨式车刀）
特点：
1.刀具寿命长 （不重磨，不焊接，能保持刀具材料的最佳 性能） 2.有较高的生产效率 （减少加工的辅助时间如换刀时间、 刃磨时间、对刀时间） 3.有利于降低刀具使用成本 （刀杆可重使用，减少刀杆消 耗，减少刀杆库存） 4.有利于推广新技术，新刀具材料 （例如涂层刀片、陶瓷 刀片等的应用）
4.刀槽的副偏角κ’rg ' rg 180 rg rg
三、验算主后角和副后角
目的：刀片要装在刀槽上，这时的实际主后角 和副后角值是否合适，需要验算。 1.验算主后角 见公式（1－36）
1.验算副后角
见公式（1－36）