车刀种类和刀刃角度选取原则

❖ D、曲面型 （右图）
❖ 特点：有利于排屑、卷屑和断屑， 而且前角较大，切削变形小，所 受切削力也较小。
❖ 在钻头、铣刀、拉刀等刀具上都 有曲面前面。
❖ E、钝圆切削刃型（右图）
❖ 特点：切削刃强度和抗冲击能力 增加具有一定的消振作用。
❖ 适用于陶瓷等脆性材料。
❖ 2．后角及形状的选择 ❖ （1）后角的选择 ❖①、后角的作用 ：
三.车刀组成
❖ 车刀是形状最简单的单刃刀具，其它各种复杂刀具 都可以看作是车刀的组合和演变，有关车刀角度的 定义，均适用于其它刀具。
车刀是由刀头(切削部分)和刀体(夹持 部分)所组成。车刀的切削部分是由三面 、二刃、一尖所组成，即一点二线三面。
车刀的一点二线三面
1-副切削刃 2-前刀面 3-刀头 4-刀体 5-主切削刃 6-主后刀面 7-副后刀面 8-刀尖
切断刀的标注角度
指认车刀角度
测试题？
解释车刀各刀具角度的概念？ 前副示角偏。γ角o、κrˊ后、角刃α倾o、角主λs偏并角用κ图r 示、表
刀具几何参数的合理选择
刀具几何参数的合理选择
❖ 概念：
❖ 1.刀具几何参数的合理选择：
是指在保证加工质量的前提下，选择能提高切削 效率，降低生产成本，获得最高刀具耐用度的刀具几 何参数。
车刀不对准工件中心对角度的影响
五、车刀刃磨
无论硬质合金车刀(焊接)或高速钢
车刀，在使用之前都要根据切削条
件所选择的合理切削角度进行刃磨
，一把用钝了的车刀，为恢复原有
的几何形状和角度，也必须重新刃
磨。
重
三分手艺、七分刀
要
性
徒弟的手、师傅的刀
1.磨刀步骤(图a～d)
⑴磨前刀面 把前角和刃倾角磨正确。 ⑵磨主后刀面 把主偏角和主后角磨正确。 ⑶磨副后刀面 把副偏角和副后角磨正确。 ⑷磨刀尖圆弧 圆弧半径约0.5～2mm左右。 ⑸研磨刀刃 车刀在砂轮上磨好以后，再用油石加些机油研磨车 刀的前面及后面，使刀刃锐利和光洁。这样可延长车刀的使用寿命。 车刀用钝程度不大时，也可用油石在刀架上修磨。硬质合金车刀可 用碳化硅油石修磨。
常用车刀
本课内容
❖ 一.常用车刀的种类和用途
❖二.刀具材料
❖三.车刀组成
❖四.车刀的安装
了解
❖五.车刀的刃磨
六.车刀角度及切削参数的选择
了解
一.常用车刀的种类和用途
1.传统焊接刀具
直头车刀
弯头车刀
75°强力车刀
90°偏刀
切断刀或切槽刀
扩孔刀（通孔）
扩孔刀（不通孔）
螺纹车刀
2.硬质合金可转位（不重磨）车刀
❖ ④ 其它刀具参数
❖ 负倒棱（如右图角度γo1） 的刀具可以取较大的前 角。
❖ 大前角的刀具常与负刃 倾角相匹配以保证切削 刃的强度与抗冲击能力。
❖ 总之，前角选择的原则 是在满足刀具耐用度的 前提下，尽量选取较大 前角。
问题？
1、强度和韧性大的刀具材料选择大的还是小的 前角，而脆性大的刀具又如何选择？
❖ 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。 如加工高温合金时，αo＝10o～15o。
❖ ③、选择后角的原则：
❖ 在不产生摩擦的条件下，应适当减小后角。
❖ 3．主偏角、副偏角的选择 ❖ （1）主偏角的选择 ❖ A、主偏角κr的增大或减小对切削加工有利的一
❖ 硬质合金可转位（不重磨）车刀在现代机械加工中广泛应用，其刀片用机械 夹固式装夹在刀杆上，当刀片一个刀刃磨钝后，只需将刀片转过一个角度，即 可用新的切削刃进行切削，从而大大缩短了换刀和磨刀时间，提高了刀杆的利 用率，节约了成本。
二.刀具材料
❖ 1、刀具材料应具备的性能
❖ (1)高硬度和好的耐磨性
❖ 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 平—面—之在间正的交夹平角面。po内，主后刀面与切削
❖ 主偏角κr
——主切削刃在基面上的投影与进给方 向的夹角。
❖ 刃倾角λs
——在切削平面ps内，主切削刃与 基面pr的夹角。
❖ 其他角度：
副前角γoˊ、 副后角αoˊ、 副偏角κrˊ、 刃倾角λsˊ
❖ A、减小刀具后刀面与加工表面的摩擦； ❖ B、当前角固定时，后角的增大与减小能
增大和减小刀刃的锋利程度，改变刀刃的 散热，从而影响刀具的耐用度。
❖ ②、后角的选择考虑因素 ：
❖ A、切削厚度
❖ 当切削厚度hD（和进给量f）较小时，切削刃要求 锋利，因而后角αo应取大(负后角)些。
❖ 如高速钢立铣刀，每齿进给量很小，后角取到16o。 车刀后角的变化范围比前角小；
或成一小段直线称过渡刃。
刀体
前刀面A
刀头
副切削刃 S '
副后刀面A'
主切削刃
刀尖： S
主后刀面 A
一尖二刃三刀面
四.车刀的安装
车削前必须把选好的车刀正确安装在方刀架上，车刀安 装的好坏，对操作顺利与加工质量都有很大关系。安装车刀 时应注意下列几点：
⑴车刀刀尖应与工件轴线等高： ⑵车刀不能伸出太长： ⑶垫刀片选择合理： ⑷车刀刀杆应与车床主轴轴线垂直。 ⑸车刀位置装正后，应交替拧紧刀架螺丝。
主要成分为Wc+Tic+Tac(Nbc)+Co，用黄色作标志，又称通用硬质 合金，相当于原钨钛钽类通用合金(YW)。主要用于加工黑色金属和有色 金属。此类硬质合金的耐热性为1000—1100℃。 ❖ 3)K类硬质合金：
主要成分为Wc+Co，用红色作标志，又称通用硬质合金，相当于原 钨钴(YG)。主要用于加工短切屑的黑色金属(如铸铁)、有色金属和非金 属材料。此类硬质合金的耐热性为800℃。
面
❖ 在背吃刀量ap与进给量f 不变时，主偏角κr减小 将使切削厚度hD减小，切削宽度bD增加，参加 切削的切削刃长度也相应增加，切削刃单位长度 上的受力减小，散热条件也得到改善。
❖ 主偏角κr减小时，刀尖角增大，刀尖强度提高， 刀尖散热体积增大。
❖① 刀具材料
❖ 强度和韧性大的刀具材料可以选择大的前角，而脆性大的 刀具甚至取负的前角。
❖ 下图是不同刀具材料韧性的变化
立方氮化硼刀具 陶瓷刀具 硬质合金刀具
高速钢刀具
刀具韧性增强，前角取大
❖ ② 工件材料
❖ 加工钢件等塑性材料时，切屑沿前刀面流出时和前刀面接 触长度长，压力与摩擦较大，为减小变形和摩擦，一般采 用选择大的前角。
❖ 粗车时，切削厚度hD较大，为保证切削刃强度， 取较小后角(正后角)， αo ＝4o～8o；
❖ 精车时，为保证加工表面质量，αo ＝8o～12o。 ❖ 车刀合理后角在f ≤0.25㎜/r时，可选αo＝10o～12o；
在f >0.25㎜/r时， αo ＝5o～8o。
❖ B、工件材料
❖ 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(正后角)。
刀具材料的硬度必须高于被加工材料的硬度才能切下金属。一般刀具材料的 硬度应在60HRC以上。刀具材料越硬，其耐磨性就越好。
❖ (2)足够的强度与冲击韧度
强度是指在切削力的作用下，不致于发生刀刃崩碎与刀杆折断所具备的性能 。冲击韧度是指刀具材料在有冲击或间断切削的工作条件下，保证不崩刃的能力 。
❖ (3)高的耐热性
车削刀具几何角度
3.刀具角度的正负
❖ 前角γo ：
前刀面与切削平面之间的夹角为锐角，前角为正，夹角为钝角，前角为负值。
❖ 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时刃倾角为零。
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。
耐热性又称红硬性，是衡量刀具材料性能的主要指标，它综合反映了刀具 材料在高温下仍能保持高硬度、耐磨性、强度、抗氧化、抗粘结和抗扩散的能力 。
❖ (4)良好的工艺性和经济性
2、常用刀具材料
目前，车刀广泛应用硬质合金刀具材料，在某些情况下也应用高速钢刀具材料。
(1)高速钢 高速钢是一种高合金钢，俗称白钢、锋钢、风钢等。其强度、冲击韧度、
(3)立方氮化硼 (4)金刚石
(5)陶瓷
硬质合金分类
按GB2075—87(参照采用ISO标准)，可将硬质合金分为P、M、K三 类。 ❖ 1)P类硬质合金：
主要成分为Wc+Tic+Co，用蓝色作标志，相当于原钨钛钴类(YT)。 主要用于加工长切屑的黑色金属，如钢类等塑性材料。此类硬质合金的 耐热性为900℃。 ❖ 2)M类硬质合金：
❖ 粗加工时，一般取较小的前角；
❖ 精加工时，宜取较大的前角，以减小工件变 形与表面粗糙度；
❖ （2）前刀面形状、刃区形状及其 参数的选择
❖ ①、前刀面形状 ❖ A、正前角锋刃平面型 （右图） ❖ 特点：刃口较锋利，但强度差，
γo不能太大，不易折屑 主要用于高速钢刀具，精加工。
❖ B、带倒棱的正前角平面型（右图） ❖ 特点：切削刃强度及抗冲击能力强，
六、车刀角度及切削百度文库数的选择
刀具几何角度
1.正交平面参考系时各参考面 ：（右图）
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
——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。
正交平面参考系
2. 刀具的标注角度
(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
2.磨刀注意事项
❖ ⑴磨刀时，人应站在砂轮的侧前方，双手握 稳车刀，用力要均匀。
❖ ⑵刃磨时，将车刀左右移动着磨，否则会使 砂轮产生凹槽。
❖ ⑶磨硬质合金车刀时，不可把刀头放入水中 ，以免刀片突然受冷收缩而碎裂。磨高速钢 车刀时，要经常冷却，以免失去硬度。
❖ 加工脆性材料时，切屑为碎状，切屑与前刀面接触短，切 削力主要集中在切削刃附近，受冲击时易产生崩刃，因此 刀具前角相对塑性材料取得小些或取负值，以提高刀刃的 强度。
❖ ③ 加工条件
❖ 粗加工时，一般取较小的前角；
❖ 精加工时，宜取较大的前角，以减小工 件变形与表面粗糙度；
❖ 带有冲击性的断续切削比连续切削前角 取得小。
❖ 前刀面：切削时，切屑流出所经过的表面。 ❖ 主后刀面：切削时，与工件加工表面相对的表面。 ❖ 副后刀面：切削时，与工件已加工表面相对的表面。 ❖ 主切削刃：前刀面与主后刀面的交线。它可以是直线或曲线，担负着主
要的切削工。 ❖ 副切削刃：前刀面与副后刀面的交线。一般只担负少量的切削工作。 ❖ 刀尖：主切削刃与副切削刃的相交部分。为了强化刀尖，常磨成圆弧形
❖ 2.刀具几何参数内容：
<1>刀具几何角度（如前角、后角、主偏角等）、 <2>刀面形式（如平面前刀面、倒棱前刀面等） <3>切削刃形状（直线形、圆弧形） <4>选择刀具考虑的因素： <5>工件材料、刀具材料、切削用量、工艺系统刚性等工艺条 件以及机床功率等。
❖ 3.在一定切削条件下的基本选择方法 ：
工艺性很好，是制造复杂形状刀具的主要材料。如：成形车刀、麻花钻头、铣刀、 齿轮刀具等。高速钢的耐热性不高，约在640℃左右其硬度下降，不能进行高速切 削。
(2)硬质合金 以耐热高和耐磨性好的碳化物，钴为粘结剂，采用粉末冶金的方法压制成
各种形状的刀片，然后用铜钎焊的方法焊在刀头上作为切削刀具的材料。硬质合金 的耐磨性和硬度比高速钢高得多，但塑性和冲击韧度不及高速钢。
同样条件下可以采用较大的前角， 提高了刀具耐用度。
主要用于硬质合金刀具和陶瓷刀具，加 工铸铁等脆性材料。
❖ 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。
2、加工塑性材料时，一般选择大的还是小的前 角。
3、加工脆性材料时，刀具前角相对塑性材料如 何选择？
4、粗加工和精加工时刀具的前角有何区别？
解答
❖ 强度和韧性大的刀具材料可以选择大的前角， 而脆性大的刀具甚至取负的前角。
❖ 加工钢件等塑性材料时，一般采用选择大的 前角。
❖ 加工脆性材料时，因此刀具前角相对塑性材 料取得小些或取负值，以提高刀刃的强度。