刀具几何角度
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）。
第一章刀具几何角度及切削要素
5.正交平面与法平面系的角度换算
正交平面－通过切削刃上某点，垂直于切削刃在基面 上投影的平面
法平面－通过切削刃上某点，垂直于切削刃的平面
Po内测量的角度： γ0， α0， β0 Pn内测量的角度，γn ，αn ，βn
tanγn = tanγocosλs tan αncosλs = tan α0
垂直于基面的任一剖面与正交平面角度换算
● 45度弯头车刀
12前面：γ0，λs 12后面：α0，κr 23副后面：α’0，κ’r 14副后面：α’0，κ’r
四、 刀具的工作角度 (在工作状态下的切削角度)
讨论2个问题
★刀具工作坐标系是如何建立的 ★当标注角度已知的时候，如何计算工作角度
以刀具与工件的相对 位置、相对运动为基础所 建立的工作参考系定义的 角度
一、 切削层参数
★切削层
★切削厚度hD ★切削宽度bD
1. 切削层
工件（刀具）每转 一圈,刀具切削刃从工 件上切削下来转化为切 屑的金属层,称为切削 层
2. 切削公称厚度hD
垂直与工件过渡表面方向切削层的尺寸 ➢ 当λs ＝0时的外圆车刀纵车：
hD = f sin κr
3. 切削宽度bD
沿着工件过渡表面方向切削层的尺寸，等于 主切削刃工作长度在基面的投影
第一章
刀具几何角度及切削 要素
Tool angles and element factors of cut
主要内容
一、切削运动与切削用量 二、刀具切削部分的基本定义及参考系 三、刀具角度 四、切削层参数与切削方式
什么叫做金属切削加工？
➢ 金属切削加工 用金属切削刀具从工件上切除多余的金属，
从而获得在形状、尺寸精度、表面质量上都符合 预定要求的加工。 ➢ 切削加工工艺系统
刀具几何角度45°切断刀主要角度标注
一、一面二角分析法
表示空间任意一个平面方位的定向角度只需两个，所以判断刀具切削部分需要标注的独立角度数量可用一面二角分析法确定。
即刀具需要标注的独立角度数量是刀面数量的二倍。
分析任何一种刀具，包括钻头、铣刀、等复杂刀具几何参数时，都可将复杂的刃形分为一个个切削刃，每个切削刃应有前、后两个刀面、每个刀面应标注两个独立角度。
例如用γo和λs 两角确定前面的方位，用αo、Кr两角可确定后面的方位，用Кr和λs两角可确定主切削刃的方位。
二、切断刀分析与标注
如图所示的切断刀有一条切削刃，两个刀尖、两条副切削刃组成。
其中两条副切削刃与主切
削刃同时处在一个前刀面上，因此，这把切断刀共有4个刀
面。
4×2=8，需要标注的独立角度共有8个。
习惯上标注左
切削刃上的主偏角、刃倾角，而右刃角度是派生角度。
因此，
切断刀各刀面的定向角是：
前面定向角：γo、λsL；后面定向角：αo、КrL；左
副后面定向角α`oL、КrL`；右副后面定向角α`oR、
КrR`
三、法平面参考系角度标
注
四、
其它参考系
1、假定工作平面参考系由P r、P f、P p三个平面组成。
其中：
(1) 假定进给平面P f 过切削刃选定点平行于假定进给运动方向并垂直于基面的平面。
(2) 假定切
深平面(背平面)P p过过切削刃选定点既垂直假定工作平面又垂直于基面的平面。
刀具几何角度的作用及选择原则
刀具几何角度的作用及选择原则刀具的几何角度对加工质量、切削力和切削温度等有很大的影响，正确的选择刀具几何角度可以提高切削效率和工件表面质量。
本文将从切削角、主偏角、切削刃前角和切削刃后角四个方面来探讨刀具几何角度的作用及选择原则。
一、切削角切削角是刀具主切削面与工件切削表面的夹角，一般分为正的和负的两种情况。
1.正切削角：也称为刀具顶角，是指刀具主切削面与工件切削表面夹角大于90°的情况。
正切削角有利于降低切削力和切削温度，减少刀具磨损。
因此，在切削硬材料或脆性材料时，一般选择正切削角。
但是正切削角也会增大刀具与工件接触面积，增加切削力，从而需要更大的功率投入。
2.负切削角：也称为刀具反角，是指刀具主切削面与工件切削表面夹角小于90°的情况。
负切削角能降低切削力和切削温度，提高切削稳定性和切削质量。
因此，在切削软材料或难切削材料时，一般选择负切削角。
然而，负切削角的刀具易产生振动，增加切削噪声，且不易控制切削深度。
在实际应用中，切削角的选择应根据材料的性质、切削目标和加工条件综合考虑，一般需要通过试切试验来确定最佳切削角。
二、主偏角主偏角是刀具俯仰角，是指刀具主切削面与铣削切削方向之间的夹角。
主偏角的大小会直接影响刀具的切削力和切削质量。
1.大主偏角：大主偏角可以降低刀具的切削力和切削温度，提高切削稳定性和切削质量。
大主偏角适用于切削精度要求高、切削深度相对较小、切削速度相对较低的情况。
2.小主偏角：小主偏角可以提高刀具的切削效率和切削速度，适用于切削深度相对较大、切削速度相对较高的情况。
然而，小主偏角容易导致切屑的卡刀现象，增加刀具磨损和加工表面粗糙度。
主偏角的选择应结合切削效率和切削质量的要求，同时考虑刀具的刚度和加工条件等因素。
三、切削刃前角切削刃前角是刀具切削刃前的锥度角，主要影响刀具的切削稳定性和切削质量。
1.大切削刃前角：大切削刃前角可以增加切削深度和切削范围，提高切削效率和切削速度。
刀具几何角度测量实验报告
刀具几何角度测量实验报告实验报告：刀具几何角度测量摘要：本实验旨在通过测量刀具几何角度来了解刀具的性能及其对加工质量的影响。
实验采用光学显微镜和测量仪器进行刀具几何角度的测量，实验结果显示，切削角、主偏角和微观前后角对切削力和面粗糙度有着较大的影响，通过调整刀具几何角度来优化加工效果是十分必要的。
引言：刀具是机械加工中关键的工具之一，其性能直接影响加工质量和加工效率。
刀具几何角度作为刀具的重要性能参数，包括切削角、主偏角、微观前后角等，在切削加工过程中发挥着重要的作用。
为了更好地了解刀具几何角度的影响，本实验采用光学显微镜和测量仪器进行几何角度的测量与分析。
实验方法：本实验使用一台光学显微镜和测量仪器对刀具进行测量，其中主要包括以下步骤：1. 准备刀具及测量仪器：选择一把常用平面铣刀、高感度液压感应测力仪、三次元测量仪和激光扫描显微镜等测量仪器。
2. 测量几何角度：使用光学显微镜和测量仪器对刀具的切削角、主偏角、微观前后角等几何角度进行测量和记录。
3. 分析实验结果：对实验所得数据进行统计分析，分析切削角、主偏角、微观前后角等几何角度的影响，并结合实际加工情况进行讨论。
实验结果：通过实验所得数据的统计分析，我们发现：1. 切削角对切削力有着重要的影响，当切削角变大时，切削力也相应地增大。
2. 主偏角对刀具的刃口强度和切削性能有着显著的影响，当主偏角变大时，刀具的刃口强度会相应变弱，加工效果也会受到影响。
3. 微观前后角是影响切削力和面粗糙度的重要因素，过大或者过小都会对加工过程产生影响。
结论：通过对刀具几何角度的测量与分析，我们发现，刀具几何角度对切削力、面粗糙度和加工效果均有着显著的影响，在实际加工中需要加以注意和调整，以便更好地利用刀具的性能优势，优化加工效果。
此外，我们也认识到，几何角度的测量和调整对提高刀具性能的重要性和必要性。
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：。
第一章 刀具几何角度及切削要素
在假定工作平面 中度量标注，其正、负规定与 相同。 Pf
o • (9) 侧后角 。又称进给后角，它是后面 与切削平面间 的夹
A f 角，在假定工作平面 中度量标注。 的正、负规定与 相同。
f Pf Ps • (10) 背前角 。又称切深前角，它是前面 与基面 间的夹角，
o 在背平面 中度量标注，其正、负规定与 相同。
v
• 切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度称为切削
速度，单位为m/s或m/min。
• 当主运动为旋转运动时，可按下式计算
•
πdn v 1000
• 式中：d ——切削刃选定点处刀具或工件的直径(mm)； • ——主运动转速(r/min或r/s)。
• n 切削刃上各点的切削速度有可能不同，考虑到刀具的磨损
Pr
Pr s • (3) 刃倾角 ：主切削刃 与基面 S 间的夹角，在主切削平
S s
面 中度量标注。以过刀尖处的 为基准，当 位于 Ps Pr
之
S 上时(其时刀尖位置最低)，规定 ＜0°；当 位于 之下 Pr
时(其时刀尖位置最高)，规定 ＞0°；当 位于 内，则 S Pr s =0°。可简记为“抬头为正，低头为负”。 S Pr s
当主运动与进给运动同时进行时，刀具切 削刃上某一点相对工件的运动称为合成切削运 动，其大小与方向用合成速度向量ve表示。如图 1.3所示，合成速度向量等于主运动速度与进给 运动速度的向量和。即
ve=vc+vf
图1.3 切削时合成切削速度
第二节 刀具切削部分的基本定义
一、刀具的组成
• 由夹持部分(刀柄)和切削部 分(刀头)两大部分组成。
• 车削和刨削时，背吃刀量就是工件上已加工表面和待加工表
刀具几何角度测量实验报告
刀具几何角度测量实验报告一、实验目的刀具几何角度是刀具设计、制造和使用中的重要参数，准确测量刀具几何角度对于保证刀具的切削性能、提高加工质量和效率具有重要意义。
本次实验的目的在于：1、掌握刀具几何角度的基本概念和定义。
2、熟悉常用的刀具几何角度测量仪器和工具的使用方法。
3、学会正确测量刀具的前角、后角、主偏角、副偏角和刃倾角等几何角度。
4、通过实验数据的处理和分析，加深对刀具几何角度对切削性能影响的理解。
二、实验原理刀具的几何角度包括前角、后角、主偏角、副偏角和刃倾角等，这些角度的定义和测量方法如下：1、前角（γo）：前刀面与基面之间的夹角。
在正交平面参考系中，前角的测量是在前刀面与基面的交线上，测量前刀面与基面之间的夹角。
2、后角（αo）：后刀面与切削平面之间的夹角。
在后刀面与切削平面的交线上，测量后刀面与切削平面之间的夹角。
3、主偏角（κr）：主切削刃在基面上的投影与进给方向之间的夹角。
4、副偏角（κ'r）：副切削刃在基面上的投影与背离进给方向之间的夹角。
5、刃倾角（λs）：主切削刃与基面之间的夹角。
测量刀具几何角度通常使用万能角度尺、刀具角度测量仪等工具。
三、实验设备和工具1、实验所用刀具：车刀、铣刀等。
2、测量仪器：万能角度尺、刀具角度测量仪。
3、其他工具：游标卡尺、千分尺、量角器等。
四、实验步骤1、准备工作熟悉实验所用的刀具和测量仪器。
检查测量仪器的精度和零位是否准确。
2、测量前角（γo）将刀具平放在工作台上，使前刀面朝上。
使用万能角度尺或刀具角度测量仪的测量爪与前刀面和基面接触，读取测量仪器上的角度值，即为前角。
3、测量后角（αo）将刀具翻转，使后刀面朝上。
按照测量前角的方法，测量后刀面与切削平面之间的夹角，得到后角。
4、测量主偏角（κr）将刀具的主切削刃平放在工作台上，使主切削刃在基面上的投影清晰可见。
使用量角器或刀具角度测量仪测量主切削刃在基面上的投影与进给方向之间的夹角，即为主偏角。
第1章 刀具几何角度
a）
b）
c）
刃倾角对排屑方向的影响
• 派生角度：
• 刀尖角：在基面Pr内测量的主切削平面与副切 削平面间的夹角，记为εr，
• εr=180°-（ r ＋ r ' ）；
• 余偏角：在基面Pr内测量的主切削平面PS与背 平面PP间的夹角，记为ψr，
• ψr=90°- r ；
• 楔角：在正交平面Po内测量的前刀面Aγ与后刀 面间的夹角，记为βo，
（1）当 i 0, pi ps , i s （2）当 i 90 0 , pi po , i o
（3）当 i 1800 r , pi p f , i f
tan f tan o sin r tan s cos r
（4）当 i 900 r , pi pp , i p
1. 切削运动
为了切除多余的金属， 刀具和工件之间必须有相对运 动，即切削运动。切削运动可 分为主运动和进给运动。
1）主运动
切削运动
是刀具与工件之间最主要的相对运动，消耗功率最大，速
度最高。有且仅有一个。
运动形式：旋转运动（车削、镗削的主轴运动）
直线运动（刨削、拉削的刀具运动）
运动主体：工件（车削）；刀具（铣削）。
正交平面参考系：
由基面Pr、切 削平面Ps和正平 面Po构成的空间
三面投影体系称 为正交平面参考 系。
三、刀具的标注角度 1.正交平面参考系中的刀具标注角度
(1) 在基面Pr上刀具标注角度有：
主偏角kr──在过主切削刃选定点的基面内， 主切削刃与进给方向间的夹角；
副偏角kr′──在过副切削刃选定点的基面内， 副切削刃和进给方向间所夹的锐角；
刀具的几何形状及主要角度
刀具的几何形状及主要角度
一 、刀具切削部分的几何形状 各种刀具都是由切削部分 刀头 和被夹持部分(刀体 刀柄)两部分 各种刀具都是由切削部分(刀头 和被夹持部分 刀体或刀柄 两部分 切削部分 刀头)和被夹持部分 刀体或 组成. 二者既可以是一体的，也可以是由不同材料连接起来. 组成 二者既可以是一体的，也可以是由不同材料连接起来
普通车刀切削部分的组成
２．参考系
作用：用于定义和规定刀具角度的各基准坐标平面， 作用：用于定义和规定刀具角度的各基准坐标平面，只是假定参 事实看不见， 考，事实看不见，摸不着
基
面
通过主切削刃上的某 一点， 一点，与主运动方向 相垂直的平面
切削平面
通过主切削刃上的某一 点，于加工表面相切并 垂直于基面的平面
前角γ 前角 0――前刀面与基面间的 前刀面与基面间的 夹角 前角大，刃口锋利， 前角大，刃口锋利，切屑变 切削力小，切削轻快。 小，切削力小，切削轻快。但 易产生崩刃。 易产生崩刃。
后角α 后角 0――主后刀面与切削平 主后刀面与切削平 面间的夹角 增大后角可减少摩擦， 增大后角可减少摩擦，提高工 件加工质量和刀具耐用度， 件加工质量和刀具耐用度，并 使切削刃锋利。 使切削刃锋利。
Ⅲ、参考系 1、作用 2、三个辅助平面 基面Pr 主切削平面PS 正交平面P0
Ⅳ 、车刀主要角度及作用归纳表 车刀主要角度及作用归纳表
角度 定义 测量平面 作用
前角γ0
前面和基面间的夹 角 后面与切削平面间 的夹角 主切削刃与进给方 向之间的夹角 副切削刃与进给方 向的反方向间的夹 角 主切削刃与基面间 的夹角
正交平面
通过主切削刃上的某一点，并 通过主切削刃上的某一点， 同时垂直于基面和切削平面的 平面
刀具几何角度的基本定义与标注及工作角度
汇报人：XX
目录
• 刀具几何角度概述 • 刀具标注方法 • 工作角度及其影响因素 • 刀具几何角度的优化设计 • 刀具几何角度的测量与调整 • 刀具几何角度的应用实践
01
CATALOGUE
刀具几何角度概述
定义与重要性
定义
刀具几何角度是指刀具切削部分 各表面的倾斜角度和刀尖形状。
刀具几何形状
刀具的刃形、刃倾角等几何形状因素也会对 工作角度产生影响。
04
CATALOGUE
刀具几何角度的优化设计
优化设计原则与目标
原则
在满足切削性能的前提下，尽可能减小刀具的结构尺寸和重量，提高刀具的刚性和耐用度。
目标
通过优化刀具的几何角度，改善切削力、切削热和刀具磨损等状况，从而提高切削效率和加工质量。
案例三
针对难加工材料的切削，通过采 用具有大前角和大后角的刀具优 化设计，有效减少了切削刃的磨 损和破损，提高了切削稳定性和 加工精度。
05
CATALOGUE
刀具几何角度的测量与调整
测量方法与工具介绍
测量方法
通常采用投影法、坐标法、光学法等 进行测量。
测量工具
主要包括投影仪、万能角度尺、光学 分度头等。
工件表面质量
工作角度对工件表面的粗糙度、残 余应力等有直接影响。
04
影响工作角度的因素分析
刀具材料
不同材料的刀具具有不同的强度和韧性，需 要相应调整工作角度以适应其特性。
切削用量
切削速度、进给量和切削深度等切削用量参 数的变化会导致工作角度的调整。
工件材料
工件材料的硬度、韧性等物理特性对工作角 度的选择有重要影响。
《刀具几何角度》课件
刀具几何角度是切削加工中非常重要的概念。本课件将详细介绍切削角度、 主偏角度、前角度和后角度、刀尖倒角等内容，并探讨它们对加工质量的影 响。
一、引言
刀具几何角度在切削加工过程中起着至关重要的作用。本章节将对刀具几何 角度的重要性进行简要介绍。
二、切削角度
切削角度的定义
切削角度是刀具与工件接触 面法线方向和主切削方向之 间的夹角。
切削角度的种类
介绍了切削角度的种类以及 它们在刀具物理结构上的表 现。
切削角度对加工质量的 影响
探讨了切削角度对加工表面 质量、切屑形态和切削力的 影响。
三、主偏角度
1
主偏角度的定义
主偏角度是刀具的切削刃和加工表面法线之间的夹角。
2
主偏角度的分类
介绍了主偏角度的分类以及它们在加工中的作用。
3
主偏角度与材料成形性能的关系
探讨了主偏角度与材料的切削性能和切屑形态之间的关系。
四、前角度和后角度
前角度和后角度的概念
前角度是刀具切削刃前面形成 的角度，后角度是刀具切削刃 后面形成的角度。
前角度和后角度的特点
描述了前角度和后角度在切削 过程中起到的作用以及它们的 特点。
前角度和后角度的选择和 重要性
讨论了前角度和后角度的选择 对加工表面质量和切削性类
刀尖倒角是切削刃前端形成的倒 角，其作用和分类进行了详细描 述。
刀尖倒角的作用和影响
探讨了刀尖倒角对切削力和加工 表面质量的影响。
刀尖倒角的加工方法和标准
介绍了刀尖倒角的加工方法和标 准，保证加工质量和安全性。
六、总结
通过对刀具几何角度的详细介绍，可以更好地理解其在切削加工中的重要性， 并为进一步研究提供指导。
刀具角度的标注
1.75°内孔车刀几何角度：主偏角Kr二75。
，副偏角Kr'二15。
，前角丫0二10。
后角a 0二8,副后角a 0'二8,刃倾角入S二5°
答案:
2. 75°外圆车刀几何角度：主偏角K T二75°，副偏角KJ二15°,前角丫o二10.,后角a o二8,副后角a o二8,刃倾角入S二—5°
答案:
3.60°内孔车刀几何角度：主偏角Kr二60,副偏角Kr'二15°,前角丫0二10。
后角
a 0二8,副后角a 0'二8,刃倾角入s = — 5
答案:
4. 90°外圆车刀几何角度：主偏角Kr二90°,副偏角Kr - 15°,前角丫0二10。
后角a 0二8,副后角a 0'二8,刃倾角入s二5°
答案：
5. 45°内孔车刀几何角度: 主偏角Kr二45°,副偏角Kr1 - 15。
，
前角丫o二10°,后角日o二10°,副后角曰o二10°,刃倾角入S二-5°答案:
F O-P D
6. 45°端面车刀几何角度：主偏角Kr二45°,副偏角Kr'二45°,前角丫0二5后角
a 0二8,副后角a 0'二8,刃倾角入S二5°
答案：
5. 45°内孔车刀几何角度: 主偏角Kr二45°,副偏角Kr1 - 15。
，。
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
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作业
1．谓何前角、后角、主偏角、副偏角和刃倾角？ 2．何谓积屑瘤？它对切削加工有何影响？如何
控制？
种堆积物叫积屑瘤
有利方面
保护刀具 积屑瘤硬 度很高
可代替切削刃 进行切屑，减 少刀具的磨损
增加工 作前角
积屑瘤的存在， 可减小切削变
使刀具的实际工 形和切削力，
作前角增大
使切削轻快
不利方面
影响工件尺 寸精度
时大时小，时有时无，使切削 力产生波动而引起振动
积屑瘤的顶端突出于切削刃之外， 使实际的切削深度不断变化
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
第二节 切削刀具及其材料
一、 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。
带状 切屑
一般加工塑性材料（钢、
铝）、采用大的前角，
小的切削厚度，最高切
呈连绵不断的带状或螺旋 削速度，会形成此类切
状,与刀具接触的底层光滑，屑。切削过程平稳，切
背面呈毛绒在状
削力变化小，工件表面
光洁; 必须采取断屑措
施
挤裂 切屑
切屑背面呈较大的锯齿状， 底面有不贯穿的裂纹
一般加工中等硬度 钢材时，切削速度 较低，切削深度和 进给量较大时产生
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。
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
（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 与工件正在被切削加工的表面 （过渡表面）相对的刀面。
（3)副后刀面 与工件已切削加工的表面相对 的刀面。
2.刀刃
（1）主切削刃 前刀面与主后刀面在空间的交线。
（2）副切削刃 前刀面与副后刀面在空间的交线。
3．刀尖
1)前角γO 前面与基面之间的夹角。
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。
3、金属切削过程的基本理论
1）、切削过程中的变形
金属切削过程实质是工件受到刀具 的切割和推挤以后产生弹性和塑性 变形，使切削层与工件分离的过程
（1）、金属切削过程中的变形 规律
特点：摩擦引起 刀和切屑界面的 温度骤然升高
特点：主要的 变形区，产生 大量的切削热
特点：工件出 现加工硬化现
象的根源
服强度时，产生塑性 变形而滑移
切削层
切
的金属
弹性变形 塑性变形 挤裂 切离
屑
切削层的金 属受到刀具 前刀面的推 挤后产生弹 性变形
刀具继续切入时，材 料内部的应力、应变 继续增大，当切应力 达到其断裂强度时， 金属材料被挤裂
沿刀 具前 刀面 流出
2. 切屑的种类
挤裂切屑 单元切屑
切屑
带状切屑 崩碎切屑
区域。
摩擦区Lf
摩擦区Lf分为粘接区Lf1和滑动区Lf2 粘接区Lf1：切屑与前刀面压力很大，加上 高温，材料塑性增加，底层的金属与前刀面 发生粘接现象，形成滞留层，发生内部二次 剪切滑移，当内摩擦减小到零时，切屑横截
面的流动速度趋于一致。
2）、积屑瘤与鳞刺
切削塑性金属时，在刀具切削 刃口附近粘接着一块剖面呈三 角状或鼻状的金属块，包围着 切削刃且覆盖部分前刀面，这
2、二是假定刀具的刃磨和安装基准面垂 直于切削速度方向(或平行少基面)，对车刀 来说，规定其刀尖安装在工件的中心高度上， 刀杆中心线垂直于工件的回转轴线。
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。
由以下三个在空间 相互垂直的参考平 面构成。
单元 屑
在节状切屑的整个剪切面 上，切应力超过了材料的 破裂强度时，整个单元被 切离形成粒状切屑
在加工塑性较差 的材料时，采用 较小的前角或负 前角的刀具并以 极低的切削速度、 大的切削深度和 进给量进行切削 时形成的
崩碎 切屑
切削层金属发生弹性变形 后，一般不经过塑性变形 就突然崩裂而形成形状不 规则的崩碎切屑
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。
★标注坐标系的假定条件
1、假定没有进给运动，只考虑主运动，并 且限定主运动的方向垂直于水平面，方向向 上。
（2）、鳞刺
鳞刺：在已加工表面上产生与 切削速度方向垂直的横向裂纹
和呈鳞片状的毛刺
鳞刺的产生是由于少量金属材 料的粘接层积接，剪切应力的 大小和方向不断变化，当应力 的大小达到材料的强度极限，
导致切屑与母体发生撕裂。
切屑的形成过程及切屑种类
1. 切屑形成过程
随着切应力、切应变 逐渐增大，达到其屈
影响工件表 面粗造度
积屑瘤破裂后会划伤表面，加 快刀具磨损
会形成硬点和毛刺，使工件表面粗 造度值增大
3. 积屑瘤的控制 工件材料
影响积屑瘤 的因素
切削用量 刀具角度
切削液等
要避免在中温、中速加工塑性材料
控制措施
增大前角可减小切削变形，降低切削 温度，减小积屑瘤的高度
采用润滑性能优良的切削液可减少 甚至消除积屑瘤
第一变形区：产生弹性变形，剪切应力 达到材料的屈服极限，金属内部产生滑 移，外部表现为塑性变形，塑性变形增 大，韧性降低，强度和脆性增加，一直
到滑移
第二变形区：切削金属层通过剪切平 面OM后形成切屑，沿刀具前刀面流出 过程中，受到前刀面挤压使切屑层底 部继续产生滑移变形的区域，又称摩
擦区
第三变形区：工件过渡表面和已加 工表面受切削刃钝圆部分和后刀面 的挤压，摩擦产生微量塑性变形的
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 主切削刃与基面之间的夹角。
•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
工件材料脆性越大， 刀具前角越小，切削 深度和进给量越大， 越易产生此类切削
(1)切屑的形态可随切削条件不同而改变
(2)可控制切削条件，使切屑形态向有利于生产的
方面转化，保证切削加工的顺利进行和工件的加工
质量
使粒状切屑、
增大前角
节状切屑向带 状切屑转化
提高切 削速度
减小进给量
有利于
使切削过 程平稳
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。