刀具切削部分的几何参数解析共21页
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刀具切削部分的几何形状和角度解析
车刀的切削部分
三、刀具切削部分的几何角度
1、度量刀具角度的参考系
刀具静止参考系 ——用于定义刀具在设计、 制造、刃磨和测量时刀 （标注角度） 具几何参数的参考系。
刀具工作参考系 ——规定刀具进行切削加工
（工作角度） 时几何参数的参考系。
2、刀具静止参考系
基面pr ——过切削刃选定点平行 或垂直刀具安装面（或轴线）的 平面。
尖形刀尖
修圆刀尖
倒角刀尖
主讲： 骆志强
一、 刀具的组成部分
刀体 ——刀具上夹持刀条或 刀片的部分。 刀柄 ——刀具上的夹持部分。 刀头 ——担负切削工作，又 称切削部分。
二、刀具切削部分的组成
ຫໍສະໝຸດ 前刀面Aγ ——切屑沿其流出的表面。 主后刀面Aα ——与过渡表面相对的面。 副后刀面Aαˊ ——与已加工表面相对的面。 ——前刀面与主后刀面相交形 成的刀刃。 主切削刃 S ——前刀面与副后刀面相交形 副切削刃 Sˊ 成的刀刃。 ——主、副切削刃连接处的一小部分 刀尖 切削刃。(刀尖类型)
主偏角κr ——主切削平面 与假定工作平面之间的夹角。 ——副切削平 面与假定工作平面之间的夹 副偏角κr ˊ 角。 ——主切削平面 刀尖角εr 与副切削平面之间的夹角。
思考： κr 、 κr ˊ 、 εr 之间的 关系？ εr ＝180°－（ κr ＋ κr ˊ ） （3）在切削平面中测量的角度
切削平面ps ——过切削刃选定点 与切削刃相切并垂直于基面的平 面。 正交平面po ——过切削刃选定 点同时垂直于切削平面和基面的 平面。 法平面Pn ——过切削刃选定点 并垂直于主切削刃的平面。
正交平面参考系
三、刀具切削部分的几何角度
1、度量刀具角度的参考系
刀具静止参考系 ——用于定义刀具在设计、 制造、刃磨和测量时刀 （标注角度） 具几何参数的参考系。
刀具工作参考系 ——规定刀具进行切削加工
（工作角度） 时几何参数的参考系。
2、刀具静止参考系
基面pr ——过切削刃选定点平行 或垂直刀具安装面（或轴线）的 平面。
尖形刀尖
修圆刀尖
倒角刀尖
主讲： 骆志强
一、 刀具的组成部分
刀体 ——刀具上夹持刀条或 刀片的部分。 刀柄 ——刀具上的夹持部分。 刀头 ——担负切削工作，又 称切削部分。
二、刀具切削部分的组成
ຫໍສະໝຸດ 前刀面Aγ ——切屑沿其流出的表面。 主后刀面Aα ——与过渡表面相对的面。 副后刀面Aαˊ ——与已加工表面相对的面。 ——前刀面与主后刀面相交形 成的刀刃。 主切削刃 S ——前刀面与副后刀面相交形 副切削刃 Sˊ 成的刀刃。 ——主、副切削刃连接处的一小部分 刀尖 切削刃。(刀尖类型)
主偏角κr ——主切削平面 与假定工作平面之间的夹角。 ——副切削平 面与假定工作平面之间的夹 副偏角κr ˊ 角。 ——主切削平面 刀尖角εr 与副切削平面之间的夹角。
思考： κr 、 κr ˊ 、 εr 之间的 关系？ εr ＝180°－（ κr ＋ κr ˊ ） （3）在切削平面中测量的角度
切削平面ps ——过切削刃选定点 与切削刃相切并垂直于基面的平 面。 正交平面po ——过切削刃选定 点同时垂直于切削平面和基面的 平面。 法平面Pn ——过切削刃选定点 并垂直于主切削刃的平面。
正交平面参考系
刀具切削部分的几何形状和角度解析
（1）在正交平面中测量的 角度
❖ 前角γo ——前刀面与基面 之间的夹角。
❖ 后角αo ——主后刀面与切 削平面之间的夹角。
❖ 楔角βo ——前面与后面的 夹角。
思考：γo、 αo、 βo 之间的关系？
βo＝90°－（ γo ＋αo ）
（2）在基面中测量的角度
❖ 主偏角κr ——主切削平面 与假定工作平面之间的夹角。 ——副切削平
——前刀面与主后刀面相交形 ❖ 主成切的削刀刃刃S。
——前刀面与副后刀面相交形 ❖ 副成切的削刀刃刃S。ˊ
——主、副切削刃连接处的一小部分 ❖ 刀切尖削刃。(刀尖类型)
车刀的切削部分
三、刀具切削部分的几何角度
1、度量刀具角度的参考系
刀具静止参考系 ——用于定义刀具在设计、 （标注角度） 制造、刃磨和测量时刀 具几何参数的参考系。
❖ 后角αo ：后刀面与基面之间的夹角为锐角，后角为正，夹角为钝 角，后角为负值。
❖ 刃倾角λs ：刀尖是主切削刃上最高点时刃倾角为正，刀尖位于主 切削刃上最低点时刃倾角为负，主切削刃与基面平行时刃倾角为 零。
尖形刀尖
修圆刀尖
倒角刀尖
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13
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刀具工作参考系 ——规定刀具进行切削加工 （工作角度） 时几何参数的参考系。
2、刀具静止参考系
❖ 基面pr ——过切削刃选定点平行 或垂直刀具安装面（或轴线）的 平面。
❖ 切削平面ps 面po ——过切削刃选定 点同时垂直于切削平面和基面的 平面。
❖ 法平面Pn ——过切削刃选定点 并垂直于主切削刃的平面。
正交平面参考系
❖ 假定工作平面pf ——通过 切削刃选定点并垂直于基面 的平面，一般其方位平行于 假定的进给运动方向。
❖ 前角γo ——前刀面与基面 之间的夹角。
❖ 后角αo ——主后刀面与切 削平面之间的夹角。
❖ 楔角βo ——前面与后面的 夹角。
思考：γo、 αo、 βo 之间的关系？
βo＝90°－（ γo ＋αo ）
（2）在基面中测量的角度
❖ 主偏角κr ——主切削平面 与假定工作平面之间的夹角。 ——副切削平
——前刀面与主后刀面相交形 ❖ 主成切的削刀刃刃S。
——前刀面与副后刀面相交形 ❖ 副成切的削刀刃刃S。ˊ
——主、副切削刃连接处的一小部分 ❖ 刀切尖削刃。(刀尖类型)
车刀的切削部分
三、刀具切削部分的几何角度
1、度量刀具角度的参考系
刀具静止参考系 ——用于定义刀具在设计、 （标注角度） 制造、刃磨和测量时刀 具几何参数的参考系。
❖ 后角αo ：后刀面与基面之间的夹角为锐角，后角为正，夹角为钝 角，后角为负值。
❖ 刃倾角λs ：刀尖是主切削刃上最高点时刃倾角为正，刀尖位于主 切削刃上最低点时刃倾角为负，主切削刃与基面平行时刃倾角为 零。
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刀具工作参考系 ——规定刀具进行切削加工 （工作角度） 时几何参数的参考系。
2、刀具静止参考系
❖ 基面pr ——过切削刃选定点平行 或垂直刀具安装面（或轴线）的 平面。
❖ 切削平面ps 面po ——过切削刃选定 点同时垂直于切削平面和基面的 平面。
❖ 法平面Pn ——过切削刃选定点 并垂直于主切削刃的平面。
正交平面参考系
❖ 假定工作平面pf ——通过 切削刃选定点并垂直于基面 的平面，一般其方位平行于 假定的进给运动方向。
刀具几何参数和切削用量的合理选择
高切削刃强度，应选取较小的后角αo。
加工条件：工艺系统刚性差时，易出现振
动，应选取较小的后角αo；加工表面质量要求 较高时，为减轻刀具与工件之间的摩擦，应选
取较大的后角αo；尺寸精度要求较高时，应选 取较小的后角αo，以减小刀具的径向磨损值NB 值，如下图所示。
硬质合金车刀合理后角的参考值如下表所示。
② 后角αo的选择
切削厚度hD：粗加工时，切削厚度hD较大，要 求切削刃坚固，应选取较小的后角αo。精加工时， 切削厚度hD较小，磨损主要发生在后刀面上，为降 低磨损，应选取较大的后角αo。
工件材料：工件材料强度和硬度较高时，为提
高切削刃强度，应选取较小的后角αo；工件材料软、 塑性大时，后刀面磨损严重，应选取较大的后角αo； 工件材料脆性较大时，载荷集中在切削刃处，为提
负前角双面型：该形式的刀具使刀具的重磨次数 增加，最大程度地减少了前刀面和后刀面的磨损。同 时负前角的倒棱应有足够的宽度，以确保切屑沿该棱 面流出。
（3）倒棱
倒棱是增强切削刃强度的一种措施。在用脆性大 的刀具材料粗加工或断续切削时，磨倒棱能够减小刀 具崩刃，显著提高刀具耐用度（可提高1～5倍）。
倒棱宽度br1不可太大，以便切屑能沿前刀面 流出。br1的取值与进给量f有关，常取br1≈ （0.3～0.8）f。其中，精加工时取小值，粗加工
② 前角γo的选择
工件材料：工件材料的强度、硬度较低，塑
性较好时，应选取较大的前角γo；工件材料脆性较 大时应选取较小的前角γo；工件材料强度、硬度较 高时，应选取较小的前角γo，甚至负前角。
刀具材料：刀具材料的强度和韧度高时，如高 速钢，可选取较大的前角γo；反之，刀具材料的强度 和韧度差时，如硬质合金，应选取较小的前角γo。
加工条件：工艺系统刚性差时，易出现振
动，应选取较小的后角αo；加工表面质量要求 较高时，为减轻刀具与工件之间的摩擦，应选
取较大的后角αo；尺寸精度要求较高时，应选 取较小的后角αo，以减小刀具的径向磨损值NB 值，如下图所示。
硬质合金车刀合理后角的参考值如下表所示。
② 后角αo的选择
切削厚度hD：粗加工时，切削厚度hD较大，要 求切削刃坚固，应选取较小的后角αo。精加工时， 切削厚度hD较小，磨损主要发生在后刀面上，为降 低磨损，应选取较大的后角αo。
工件材料：工件材料强度和硬度较高时，为提
高切削刃强度，应选取较小的后角αo；工件材料软、 塑性大时，后刀面磨损严重，应选取较大的后角αo； 工件材料脆性较大时，载荷集中在切削刃处，为提
负前角双面型：该形式的刀具使刀具的重磨次数 增加，最大程度地减少了前刀面和后刀面的磨损。同 时负前角的倒棱应有足够的宽度，以确保切屑沿该棱 面流出。
（3）倒棱
倒棱是增强切削刃强度的一种措施。在用脆性大 的刀具材料粗加工或断续切削时，磨倒棱能够减小刀 具崩刃，显著提高刀具耐用度（可提高1～5倍）。
倒棱宽度br1不可太大，以便切屑能沿前刀面 流出。br1的取值与进给量f有关，常取br1≈ （0.3～0.8）f。其中，精加工时取小值，粗加工
② 前角γo的选择
工件材料：工件材料的强度、硬度较低，塑
性较好时，应选取较大的前角γo；工件材料脆性较 大时应选取较小的前角γo；工件材料强度、硬度较 高时，应选取较小的前角γo，甚至负前角。
刀具材料：刀具材料的强度和韧度高时，如高 速钢，可选取较大的前角γo；反之，刀具材料的强度 和韧度差时，如硬质合金，应选取较小的前角γo。
1第一章 刀具几何角度及切削要素解析
第二节
车刀角度
任务：车刀图示表达与分析 重点-难点-考点： 刀具切削部分几何参数的基本定义； 刀具的工作角度概念及影响因素；
一、刀具的组成
一、刀具的组成
车刀组成 ——刀柄（杆）：用于装夹
刀面 ——刀头：用于切削{ 刀尖
刀刃
1.刀面
1.前面（Aγ ） 前面（前刀面）是刀具上切屑流过的表面。 2.主后面（Aα ） 主后面（主后刀面）是与工件上过渡表面相对 的表面。 3. 副后面（A’ α ） 副后面（副后刀面）是与工件上已加工表面相 对的表面。
2.材料切除率Q
概念：单位时间内切除掉的材料的体积。 单位：mm3/min 计算公式： Q=1000 apf vc
三、合成切削运动与合成切削速度
合成切削运动：主运动和进给运动合成的运动。 合成切削速度：切削刃选定点相对于工件合 成切削运动的瞬时速度。
课堂任务
任务1-1
总结
切削运动的概念 切削用量
2．进给运动
概念：刀具与工件之间产生的附加相对运动， 配合主运动，不断将多余的金属投入切削，以 保持切削连续进行或反复进行的运动。 完成者：进给运动可由刀具完成（如车削、钻 削），也可由工件完成（如铣削）； 特点：进给运动不限于一个（如滚齿），个别 情况也可以没有进给运动（如拉削）。一般而 言，进给运动速度较低，消耗功率较少。
图1-2 车外圆切削时间计算图
刀具切入与切出的确定 合理确定切入与切出长度，有助于刀具顺利切入与切出零件,避免损 坏刀具与碰伤零件。 如图所示用钻头钻孔，钻头定位于R点，从R点以进给速度作Z向进 给，到孔底部后，应安排快速退到R点。长度A为切入距离，B为切 出距离，A与B实际尺寸要视工件表面状态和加工性质而定。
1.刀具几何参数
3）调整切削用量 提高进给量 f使切削厚度增大， 对断屑有利；但增大 f 会增大加工表面粗糙度。 适当地降低切削速度使切削变形增大，也有利于 断屑，但这会降低材料切除效率。须根据实际条 件适当选择切削用量。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• P90 • 思考题：4.1 4.2 4.3 4.12 4.13 4.14 • 作业：4.15
• • • •
倒角刀尖： 参数：粗加工：κε=1/2 κr ,bε=0.5-2 精加工： κε,bε比粗加工小 应用：刃磨方便，适用各类刀具
• 倒角带修光刃：倒角刀尖加修光刃 • 修光刃参数： κε’=0,bε’=1.2-1.5f • 应用：车、刨、面铣刀，半精加工、精加工
刃口
• 锐刃（锋刃）、倒圆刃、倒棱刃、平棱刃、消 振棱刃、白刃（刃带） • 锐刃（锋刃）：高速钢精加工，硬质合金加工 高韧性材料 • 倒圆刃：硬质合金、可转位刀片rn<1/3f,0.05; 作用：提高强度、寿命，减小粗糙度、挤光， 消振。 • 倒棱刃、平棱刃：粗加工、半精加工--硬质合 金 ---车、刨、端面铣刀 • 平棱刃：工艺系统刚度不足，单刃刀具 • 白刃（刃带）：多刃刀具—刃磨次数、方便， 光整
切屑流向
• 刃倾角： • 流屑角：
3.影响断屑因素
• 1）.断屑槽：折线、直线圆弧、全圆弧 • 折线、直线圆弧：碳钢、合金钢、不锈钢 • 全圆弧：塑性高材料、重型刀具
• 断屑槽参数：槽宽LBn、槽深hBn (γBn )
• δBn :反屑角， ρ：切屑卷曲半径 • 参数确定： • A：槽宽LBn小，切屑卷曲半径ρ小—断屑；太小，切屑阻屑、崩刀、切屑飞溅 • B：进给量、背吃刀量、主偏角 大；工材塑性、韧性 小----槽宽LBn选大 • C：反屑角δBn 大—易断屑；太大，阻屑
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• P90 • 思考题：4.1 4.2 4.3 4.12 4.13 4.14 • 作业：4.15
• • • •
倒角刀尖： 参数：粗加工：κε=1/2 κr ,bε=0.5-2 精加工： κε,bε比粗加工小 应用：刃磨方便，适用各类刀具
• 倒角带修光刃：倒角刀尖加修光刃 • 修光刃参数： κε’=0,bε’=1.2-1.5f • 应用：车、刨、面铣刀，半精加工、精加工
刃口
• 锐刃（锋刃）、倒圆刃、倒棱刃、平棱刃、消 振棱刃、白刃（刃带） • 锐刃（锋刃）：高速钢精加工，硬质合金加工 高韧性材料 • 倒圆刃：硬质合金、可转位刀片rn<1/3f,0.05; 作用：提高强度、寿命，减小粗糙度、挤光， 消振。 • 倒棱刃、平棱刃：粗加工、半精加工--硬质合 金 ---车、刨、端面铣刀 • 平棱刃：工艺系统刚度不足，单刃刀具 • 白刃（刃带）：多刃刀具—刃磨次数、方便， 光整
切屑流向
• 刃倾角： • 流屑角：
3.影响断屑因素
• 1）.断屑槽：折线、直线圆弧、全圆弧 • 折线、直线圆弧：碳钢、合金钢、不锈钢 • 全圆弧：塑性高材料、重型刀具
• 断屑槽参数：槽宽LBn、槽深hBn (γBn )
• δBn :反屑角， ρ：切屑卷曲半径 • 参数确定： • A：槽宽LBn小，切屑卷曲半径ρ小—断屑；太小，切屑阻屑、崩刀、切屑飞溅 • B：进给量、背吃刀量、主偏角 大；工材塑性、韧性 小----槽宽LBn选大 • C：反屑角δBn 大—易断屑；太大，阻屑
刀具切削部分几何参数的选择
Fp
Kr ’
3．影响已加工表面质量
减小Kr进可以使工件表面残留面积高度减小， 从而使已加工表面粗糙度值减小。
4．影响断屑效果、排屑方向
增大Kr会使hD增厚，bD减小，有利于切屑折断， 有利于孔加工刀具使切屑沿轴向顺利流出。
二、合理主偏角的选择原则
粗加工时， 硬质合金车刀一般选用较大 的主偏角(Kr＝60～75)，以利于减少振
切削刃强度及抗冲击能力 增加，且有一定的减压和 消振作用。
适用于陶瓷等脆性材料刀具。
后角及后面形状的选择
后角的作用主要
1) 减小主后刀面与工件之间的摩擦，提高已加工表 面质量和延长刀具寿命； 2) 配合前角调整切削刃和刀头部分锋利程度、强度和 散热条件； 3) 小后角车刀在特定的条件下可抑制切削时的振动。
主偏角减小，则刀尖角r增大，
使刀尖强度提高，散热体积增大。 主偏角较小的刀具在切入时，最 先与工件接触处是远离刀尖的地 方，因而可减少因切入冲击造成 的刀尖损坏。
2．影响切削分力比值及切削层单位面积切削力
当Kr减小时，由于hD 减小，变形系数增大， 使切削层单位面积切削力 Ff 有所增大；在ap和f相同时， 使切削功率有所增加。但 Kr1 更主要的是会使背向力Fp Kr2 增大，容易引起工艺系统 振动。当工艺系统刚度不 足时，会使刀具寿命降低。
动、断屑和采用较大的切削深度。 加工硬度高的材料，如冷硬铸铁和淬硬钢 时，在系统刚性好，切削深度不大时．取
较小的主偏角(Kr＝10～30)，以利于提
高刀具耐用度。
工艺系统刚性较好时，取较小的主偏角可 提高刀具耐用度；刚性不足，加车削细长
轴时，应取大的主偏角，可取Kr＝90～93，
以减小背向力ap，减少振动。 需要从中间切入及仿形加工的车刀，应取 较大主偏角； 车阶梯轴则需用Kr＝90的偏刀；
Kr ’
3．影响已加工表面质量
减小Kr进可以使工件表面残留面积高度减小， 从而使已加工表面粗糙度值减小。
4．影响断屑效果、排屑方向
增大Kr会使hD增厚，bD减小，有利于切屑折断， 有利于孔加工刀具使切屑沿轴向顺利流出。
二、合理主偏角的选择原则
粗加工时， 硬质合金车刀一般选用较大 的主偏角(Kr＝60～75)，以利于减少振
切削刃强度及抗冲击能力 增加，且有一定的减压和 消振作用。
适用于陶瓷等脆性材料刀具。
后角及后面形状的选择
后角的作用主要
1) 减小主后刀面与工件之间的摩擦，提高已加工表 面质量和延长刀具寿命； 2) 配合前角调整切削刃和刀头部分锋利程度、强度和 散热条件； 3) 小后角车刀在特定的条件下可抑制切削时的振动。
主偏角减小，则刀尖角r增大，
使刀尖强度提高，散热体积增大。 主偏角较小的刀具在切入时，最 先与工件接触处是远离刀尖的地 方，因而可减少因切入冲击造成 的刀尖损坏。
2．影响切削分力比值及切削层单位面积切削力
当Kr减小时，由于hD 减小，变形系数增大， 使切削层单位面积切削力 Ff 有所增大；在ap和f相同时， 使切削功率有所增加。但 Kr1 更主要的是会使背向力Fp Kr2 增大，容易引起工艺系统 振动。当工艺系统刚度不 足时，会使刀具寿命降低。
动、断屑和采用较大的切削深度。 加工硬度高的材料，如冷硬铸铁和淬硬钢 时，在系统刚性好，切削深度不大时．取
较小的主偏角(Kr＝10～30)，以利于提
高刀具耐用度。
工艺系统刚性较好时，取较小的主偏角可 提高刀具耐用度；刚性不足，加车削细长
轴时，应取大的主偏角，可取Kr＝90～93，
以减小背向力ap，减少振动。 需要从中间切入及仿形加工的车刀，应取 较大主偏角； 车阶梯轴则需用Kr＝90的偏刀；
刀具切削部分的几何参数
• 1.正交平面 切削刃上选定点的正交平面是过该点 并同时垂直于基面和切削平面的平面，记为P0；
• 2.法平面 切削刃上选定点的法平面是过该点并与 切削刃垂直的平面，记作Pn；
• 3.假定工作平面 切削刃上选定点的假定工作平面 是过该点、垂直于基面并与进给方向平行的平面， 记该作点P且f；垂而直背于平基面面切和削假刃定上工选作定平点面的的背平平面面，是记过为 Pp
由Pγ、P S、P 0组成，两两垂直
a)正交正面参考系
由Pγ、Ps、Pn组成
刀具标注角度参考系 b）法平面参考系
由Pγ、Pf、Pp组成，两两垂直
c）假定工作平面参考系
三、正交平面参考系刀具的标注角度
• 在刀具工作图中标出的几何角度，是刀具设计、 制造、刃磨和测量的依据 。
• 1.正交平面参考系中的刀具标注角度 • (1) 基面Pr内的角度
主偏角有45、60、75、90°
在基面Pr内测量的 副切削平面与假定 工作平面Pf 的夹角。 作用：减小副切削
刃与工件已加工面
间的摩擦及振动。
副偏角大，刀尖强
度弱，已加工表面
残留面积大，粗糙 度值大。
• (2) 切削平面PS内的角度 • λs：在切削平面PS内测量的主切削刃S与基面
Pr间的夹角称刃倾角；
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2020/11/5
22
实体减小时为正。作用：减小 主后刀面与工件加工表面间的 摩擦、主后刀面的磨损。过大， 刀刃强度下降，导热体积减小， 主后ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ面磨损加快。粗加工和 承受冲击载荷时，选小值4°～ 6°，保证强度； 精加工时，选大值8°～12°， 保证表面质量。
副后角
➢实体减小时为正。 前角增大，刀具锋 利，切削轻快。但 过大，刀具强度下 降，导热体积减小 ，刀具寿命短。
• 2.法平面 切削刃上选定点的法平面是过该点并与 切削刃垂直的平面，记作Pn；
• 3.假定工作平面 切削刃上选定点的假定工作平面 是过该点、垂直于基面并与进给方向平行的平面， 记该作点P且f；垂而直背于平基面面切和削假刃定上工选作定平点面的的背平平面面，是记过为 Pp
由Pγ、P S、P 0组成，两两垂直
a)正交正面参考系
由Pγ、Ps、Pn组成
刀具标注角度参考系 b）法平面参考系
由Pγ、Pf、Pp组成，两两垂直
c）假定工作平面参考系
三、正交平面参考系刀具的标注角度
• 在刀具工作图中标出的几何角度，是刀具设计、 制造、刃磨和测量的依据 。
• 1.正交平面参考系中的刀具标注角度 • (1) 基面Pr内的角度
主偏角有45、60、75、90°
在基面Pr内测量的 副切削平面与假定 工作平面Pf 的夹角。 作用：减小副切削
刃与工件已加工面
间的摩擦及振动。
副偏角大，刀尖强
度弱，已加工表面
残留面积大，粗糙 度值大。
• (2) 切削平面PS内的角度 • λs：在切削平面PS内测量的主切削刃S与基面
Pr间的夹角称刃倾角；
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实体减小时为正。作用：减小 主后刀面与工件加工表面间的 摩擦、主后刀面的磨损。过大， 刀刃强度下降，导热体积减小， 主后ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ面磨损加快。粗加工和 承受冲击载荷时，选小值4°～ 6°，保证强度； 精加工时，选大值8°～12°， 保证表面质量。
副后角
➢实体减小时为正。 前角增大，刀具锋 利，切削轻快。但 过大，刀具强度下 降，导热体积减小 ，刀具寿命短。
刀具几何参数与刀具材料的合理选择-yxj资料
种类
碳素 工具 钢 合金 工具 钢
常用牌号
T8A、T10A T12A
9siCr 、 CiWMn
高速 钢
W9Mo3Cr 4V 、 W6Mo5Cr V2
硬度HRC （HRA）
60～64 （ 81 ～ 83） 60～65 （ 81 ～ 84）
63～69 （ 82 ～ 87）
抗弯强 度
（ GP 2.4a5） ～ 2.75
2.刃倾角的选择
选择刃倾角时，应按照刀具的具体工作条件进行具体分析，一般情 况可按加工性质选取。精车λs =0o～5o；粗车λs =0o～-5o； 断续车削λs＝-30o～-45o；大刃倾角精刨刀λs＝75o～80o。
(1)控制切屑的流向 如图5-5所示，当λS =0o 时，切屑垂
直于切削刃流出；λS为负值时，切屑流向已加工表面； λS为正值时，切屑流向待加工表面。
用于机动复 杂的中速刀 具，如钻头、 铣刀、齿轮 刀具等
硬质 合金
陶瓷
（ YG 类 ） 69～81 K 类 （ YT （ 89 ～ 类 ） P 类 93） （ YW 类 ） M类
SG4 、 （ 93 ～
AT6
94）
1500～
2100HV
1.08 ～ 2.16
0.4 ～ 1.115
800 ～ 1100
2.前角的选择原则 （1）主要根据工件材料的性质选择 （2）兼顾根据刀具材料的性质和加工性质 表5-1是硬质 合金车刀合理前角的 参考值。
3.前刀面型式（图5-3 前刀面型式）
（1）正前角平面型 如图5-3a所示，正前角平面型式的特点为：制造简单
能获得较锋利的刃口，但强度低，传热能力差。一般用于精加工刀 具、成形刀具、铣刀和加工脆性材料的刀具。
2-1 刀具切削部分几何参数
件上切去一部分金属，并在保证高生产率和低成本的前提下，
使工件得到符合图样要求的形状、尺寸精度和表面质量。为了 实现这一过程，必须具备以下三个条件：工件与刀具之间要有 相对运动，即切削运动；刀具材料必须具有一定的切削性能； 刀具必须具有适当的几何形状， 即切削角度。
2.1.1切削加工成形运动
以图2—1所示外圆车削为例，要切除工 件表面多余金属层，刀具与工件间必须有 相对运动，即工件必须作回转运动，刀具 作直线运动。 依其作用的不同，可把切削运动分为主运动 与进给运动。
1. 切削厚度 hD：在垂直于切削刃的方向上度量的切削层截面的 尺寸。hD反映了切削刃单位长度上工作负荷的大小 hD＝ f sinκr 2. 切削宽度 bD ：沿切削刃方向度量的切削层截面的尺寸。 bD 影响刀具的散热情况 bD＝ ap/sinκr 3.切削层面积AD=hDbD=faP Κr为车刀主偏角，当工艺参数进给量f与背吃刀量ap确定后，主 偏角Κr越大，切削厚度越大hD ，切削宽度越小bD ，
3. 背吃刀量（切削深度） ap 背吃刀量ap是指主刀刃与工件切削表面接触长度，在主运动 方向及进给所组成的平面的法线方向上测量的值
车削外圆时 钻孔时
ap = (dw-dm)/2 ap = dm/2
dw-待加工表面直径
dm-已加工表面直径
a)车外圆
图2-2 切削用量 b)车端面 c)切槽
例题：
车外圆时工件加工前直径为62mm，加工后直径为56 mm，工件转速为4r/s，刀具每秒钟沿工件轴向移动2mm， 工件加工长度为110mm，切入长度为3mm，求v、f、ap
车削时的假设条件有：
①主切削刃处在水平面上，刀尖恰在工件中心 高度上： ②刀柄中心线垂直于工件轴线(假定进给方向)； ③主运动方向与刀具底面垂直(不考虑进给运 动)； ④工件已加工表面的形状为圆柱面。
3刀具几何参数
(2)消除积屑瘤措施
➢①采用低速或高速切削，避开易产生积屑 瘤的切削速度区域。
➢② 减小进给量，增大刀具前角，提高刀具 刃磨质量，合理选用切削液，以使摩擦和 粘结减小，从而达到抑制积屑瘤的作用。
➢③合理调节各切削参数间的关系，以防止 形成中温区。
6.影响切屑变形的主要因素
➢ (1)工件材料 工件材料的塑性越大，强度、硬度越低，屈服极限越低， 越容易变形，切屑变形就越大；反之，切削强度、硬度高 的材料，不易产生变形，若需达到一定变形量，应施较大 作用力和消耗较多的功率。
4.切屑的类型及其控制
图1-4 切屑类型 a)带状切屑 b)挤裂切屑 c)粒状切屑 d)崩碎切屑
5.积屑瘤
(1)积屑瘤现象和影响
在切削速度不高（中速） 而又能形成连续切屑的情况下， 加工一般钢料或其它塑性材料 时，常常在前刀面处粘着一块 剖面有时呈三角状的硬块。它 的硬度很高，通常是工件材料 的2-3倍，在处于比较稳定的 状态时，能够代替切削刃进行 切削，对切削刃有保护作用。 这块冷焊在前刀面上的金属称 为积屑瘤或刀瘤。
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四、车刀切削部分的几何角度
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四、车刀切削部分的几何角度
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四、车刀切削部分的几何角度
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4.刀具的工作角度 以切削过程中实际的切削平面、基面
➢ (2)前角 前角越大，切削刃越锋利，刀具前面对切削层的挤压作用 越小，则切屑变形就越小。
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。
刀具切削部分几何参数的选择
例如，新磨好的高速钢车刀可达rn=12～15m。用金刚石 磨料研磨后，rn可达7～14m，而用立方氮化硼磨料仔细研 磨后可达rn=5～6m。
一般新磨好的硬质合金车刀，其切削刃钝圆半径rn=18～ 26m。细晶粒硬质合金刀具的rn约为粗晶粒的l／2～2／5。
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整理课件
优 点：
与倒棱切削刃和钝圆切削刃相比：
➢ 零度倒棱，适用于高速钢刀具。
31 整理课件
切削刃强度及抗冲击能力 增加，且有一定的慰压和 消振作用。
适用于陶瓷等脆性材料刀具。
32 整理课件
第二节 后角及后面形状的选择
一、后角的功用及合理后角
后角的作用主要是：减小后面与过渡表面 和已加工表面之间的摩擦；影响楔角0的大小， 从而可配合前角调整切削刃的锋利程度和强度。
10 整理课件
具体加工条件
粗加工时或断续切削时，切削力和冲击较大，为使 切削刃有足够强度，宜取较小前角；
精加工时，切削刃强度要求较低，为使刀具刀刃锋 利，降低切削力，以减小工件变形和减小表面粗糙度 值，宜取较大前角。
在工艺系统刚性较差或机床马达功率不足时，宜取 较大前角，以减小切削力和切削功率，减轻振动。
如：正火高碳钢取o=10～l5。当加工高强度钢时，为增强切削刃，才 取负前角。
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整理课件
2.加工脆性材料时，塑性变形小，切屑呈崩碎状，刀屑 接触长度短，摩擦不大，切削力集中在切削刃附近且 产生冲击，容易造成崩刃，所选前角应比加工塑性材 料时小一些，以提高切削刃强度和散热能力。
如加工灰铸铁取o=5～15。 前角数值随脆性材料强度和硬度的增大而逐渐减小。 在加工淬火钢、冷硬铸铁等高硬度难加工材料时，宜取负 前角。 实验证明，用正前角硬质合金车刀加工高硬度淬火钢时， 切削刃几乎一开始切削就会发生崩刃。
一般新磨好的硬质合金车刀，其切削刃钝圆半径rn=18～ 26m。细晶粒硬质合金刀具的rn约为粗晶粒的l／2～2／5。
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优 点：
与倒棱切削刃和钝圆切削刃相比：
➢ 零度倒棱，适用于高速钢刀具。
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切削刃强度及抗冲击能力 增加，且有一定的慰压和 消振作用。
适用于陶瓷等脆性材料刀具。
32 整理课件
第二节 后角及后面形状的选择
一、后角的功用及合理后角
后角的作用主要是：减小后面与过渡表面 和已加工表面之间的摩擦；影响楔角0的大小， 从而可配合前角调整切削刃的锋利程度和强度。
10 整理课件
具体加工条件
粗加工时或断续切削时，切削力和冲击较大，为使 切削刃有足够强度，宜取较小前角；
精加工时，切削刃强度要求较低，为使刀具刀刃锋 利，降低切削力，以减小工件变形和减小表面粗糙度 值，宜取较大前角。
在工艺系统刚性较差或机床马达功率不足时，宜取 较大前角，以减小切削力和切削功率，减轻振动。
如：正火高碳钢取o=10～l5。当加工高强度钢时，为增强切削刃，才 取负前角。
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2.加工脆性材料时，塑性变形小，切屑呈崩碎状，刀屑 接触长度短，摩擦不大，切削力集中在切削刃附近且 产生冲击，容易造成崩刃，所选前角应比加工塑性材 料时小一些，以提高切削刃强度和散热能力。
如加工灰铸铁取o=5～15。 前角数值随脆性材料强度和硬度的增大而逐渐减小。 在加工淬火钢、冷硬铸铁等高硬度难加工材料时，宜取负 前角。 实验证明，用正前角硬质合金车刀加工高硬度淬火钢时， 切削刃几乎一开始切削就会发生崩刃。
刀具切削部分的几何角度
一、车刀的组成
车刀由切削部分，刀柄两部分组成 1.刀柄：是刀具的夹持部分
2.切削部分：是刀具上直接参加切削 加工的部分，也称刀头
刀 具 的 组 成
车刀的组成
常见刀尖形状
刀 具 的 组 成
刀尖形状
二. 刀具的几何角度 （一）刀具的标注参考坐标系及标注角度
刀具标注角度的参考坐标系：一组定义和
规定刀具角度的各基准坐标平面。
切削平面 Ps：过 切削刃上选定点， 与工件过渡表面相 切，与基面垂直。
四、刀具的工作角度
1．进给运动的影响 （横切）
切断刀切断工件时，若不考虑进给运动，切削刃上选定A的
运动轨迹是一圆，因此该点的基面是过A点的工作径向平
工 作
面Pγ，切削平面为过A点与Pγ垂直的切平面Ps，其前后 角γo、αo。当考虑进给运动后，切削刃上A点的运动轨
μ––––横向进给运动对工作角度的影响；
f––––刀具相对工件的横向进给量，mm/r；
dω––––切削刃上选定点A处的工作直径，mm。
切削刃越接近工作中心， dω值越小，μ值较大， γoe越大，而αoe越小， 甚至变为零或负值，对 刀具的切削就越不利。
2．刀具安装高低对工作角度的影响
安装刀具时，刀尖不一定在机床中心高度上。如刀尖
考虑刀具的实际安装位 置和相对运动，以刀具 切削时的合成切削运动 方向为依据建立的坐标 系。
刀具 工作 角度
刀具静止参考系与标注角度
在建立刀具静止参考系时，刀具处于静止状态，只考虑
刀 主运动和进给运动的方向，而不考虑运动的大小。
具
静 止
建立静止参考系的假设条件：
参 考
刀具切削刃上选定点的假定运动方向
tanf