刀具的几何形状及主要角度.

车刀几何角度的选择方法

车刀几何角度的选择方法 车刀几何角度是指车刀切削部分各几何要素之间，或它们与参考平面之间构成的两面角或线、面之间的夹角。它们分别决定着车刀的切削刃和各刀面的空间位置。根据“一面二角”理论可知，车刀的独立标注角度有六个，它们分别是：确定车刀主切削刃位置的主偏角Kr和刃倾角λs；确定车刀前刀面Ar与后刀面Aa的前角ro和后角ao；确定副切削刃及副后刀面Aa′的副偏角Kr′和副后角ao′。 这些几何角度对车削过程影响很大，其中尤其以主偏角Kr、前角ro、后角ao和刃倾角λs的影响更为突出，科学合理地选择车刀的几何角度，对车削工艺的顺利实施起着决定性作用。下面就从车刀几何角度对切削力、切削热和刀具的耐用度的影响分析着手，本着使切削轻便、质量稳定，延长刀具使用寿命的宗旨，确定科学的车刀几何角度的一般性原则。 一、车刀几何角度对切削力的影响 在金属切削时，刀具切入工件，将多余材料从工件上切除会产生强烈的力的作用，这些力统称为切削力。切削力主要来源于被加工材料在发生弹性和塑性变形时的抗力和刀具与切屑及工件表面之间的摩擦作用。根据切削力产生的作用效果的不同，可将切削力分解成三个相互垂直方向的分力。它们分别是：主切削力Fz，进给抗力Fx和切深抗力Fy，其中Fz是切削总力Fr沿主运动切向分解而得，是计算车刀强度，设计机床零件，确定机床功率的主要依据；Fx也叫轴向力，它是Fr 沿工件轴向的分力，是设计进给机构，计算车刀进给功率所必需的；Fy也叫径向力，它是Fr沿着工件径向的分力，它不消耗机床功率，但是当机床或工艺系统刚度不

足时，易引起振动。 1、前角ro对切削力的影响 前角ro增大，剪切角Φ随着增大，金属塑性变形减小，变形系数ξ减小，沿前刀面的摩擦力减小，因此切削力减小。但对于脆性材料而言，前角ro的变化则不会对车削力产生较大的影响，这是因为脆性材料在车削时，切屑变形和加工硬化都很小，变形抗力自然会随之减小。同时，实验还证明，前角ro的增大，对切削分力Fx、Fy的影响程度也不一样，当主偏角Kr较大时，对Fx的影响较明显，而当主偏角Kr较小时，则对Fy的降低幅度更大些。 2、主偏角Kr对切削力的影响 主偏角Kr的改变，使得切削面积的形状和切削分力Fxy的作用方向改变，从而使切削力也随之变化。实验证明，主偏角Kr增大，切削厚度也随之增大，切削变厚，切削层的变形减小，因此主切削力也随之减小，如图3所示。但当Kr增大到60°－75°后，Fz又随着Kr的增大而有所回升，这是因为此时刀尖圆弧所占的切削工作比例增大，使切屑变形和排屑阻力增大，又使主切削力Fz增大。根据切削力分解公式：Fy＝FxycosKr；Fx＝FxysinKr可知，主偏角Kr增大，使Fy减小，Fx增大，这有利于减轻工件的变形和系统的振动。因此，在工程上我们往往采用较大主偏角的车刀切削细长轴类零件，来减小径向分力Fy。 3、刃倾角λs对切削力的影响 刃倾角λs对主切削力Fz影响很小，但对进给抗力Fx和切深抗力Fy的影响较大。当λs减小时，使刀具受到的正压力的方向发生了变化，从而改

硬质合金车刀几何角度选择原则

●硬质合金车刀合理前角、后角的参考值 (1)前角的选择 增大前角，可减小切削变形，从而减小切削力、切削热，降低切削功率的消耗，还可以抑制积屑瘤和鳞刺的产生，提高加工质量。但增大前角，会使楔角减小、切削刃与刀头强度降低，容易造成崩刃，还会使刀头的散热面积和容热体积减小，使切削区局部温度上升，易造成刀具的磨损，刀具耐用度下降。 选择合理的前角时，在刀具强度允许的情况下，应尽可能取较大的值，具体选择原则如下： 1)加工塑性材料时，为减小切削变形，降低切削力和和切削温度，应选较大的前角，加工脆性材料时，为增加刃口强度，应取较小的前角。工件的强度低，硬度低，应选较大的前角，反之，应取较小的前角。用硬质合金刀具切削特硬材料或高强度钢时，应取负前角。 2)刀具材料的抗弯强度和冲击韧性较高时，应取较大的前角。如高速钢刀具的前角比硬质合金刀具的前角要大；陶瓷刀具的韧性差，其前角应更小。 3)粗加工、断续切削时，为提高切削刃的强度，应选用较小的前角。精加工时，为使刀具锋利，提高表面加工质量，应选用较大的前角。当机床的功率不足或工艺系统的刚度较低时，应取较大的前角。对于成形刀具和在数控机床、自动线上不宜频繁更换的刀具，为了保证工作的稳定性和刀具耐用度，应选较小的前角或零度前角。 (2)后角的选择 增大后角，可减小刀具后刀面与已加工表面间的摩擦，减小磨损，还可使切削刃钝圆半径减小，提高刃口锋利程度，改善表面加工质量。但后角过大，将削弱切削刃的强度，减小散热体积使散热条件恶化，降低刀具耐用度。实验证明，合理的后角主要取决于切削厚度。其选择原则如下： 1)工件的强度、硬度较高时，为增加切削刃的强度，应选较小后角。工件材料的塑性、韧性较大时，为减小刀具后刀面的摩擦，可取较大的后角。加工脆性材料时，切削力集中在刃口附近，应取较小的后角。 2)粗加工或断续切削时，为了强化切削刃，应选较小的后角。精加工或连续切削时，刀具的磨损主要发生在刀具后刀面，应选用较大的后角。 3)当工艺系统刚性较差，容易出现振动时，应适当减小后角。在一般条件下，为了提高刀具耐用度，可增大后角，但为了降低重磨费用，对重磨刀具可适当减小后角。 为了使制造、刃磨方便，一般副后角等于主后角。下表1给出了硬质合金车刀合理后角的参考值。 表1 硬质合金车刀合理前角、后角的参考值

刀具角度选用原则

刀具几何角度的作用及选择原则 答： 1是前角； 2是后角； 3是副偏角； 4是刀尖角； 5是主偏角； 6是副后角； 7是副前角； 8是刃倾角 名称：前角 作用：加大前角，刀具锋利，切削层的变形及前面摩擦阻力小，切削力和切削温度可减低，可抑制或消除积屑瘤，但前角过大，刀尖强度降低； 选择原则：

（1）工件材料的强度、硬度低，塑性好时，应取较大的前角；反之应取较小的前角；加工特硬材料（如淬硬钢、冷硬铸铁等）甚至可取负的前角 （2）刀具材料的抗弯强度及韧性高时，可取较大的前角 （3）断续切削或精加工时，应取较小的前角，但如果此时有较大的副刃倾角配合，仍可取较大的前角，以减小径向切削力 （4）高速切削时，前角对切屑变形及切削力的影响较小，可取较小前角 （5）工艺系统钢性差时，应取较大的前角 名称：后角 作用：减少刀具后面与工件的切削表面和已加工表面之间的摩擦。前角一定时，后角愈锋利，但会减小楔角，影响刀具强度和散热面积。选择原则： （1）精加工时，切削厚度薄，磨损主要发生在后刀面，宜取较大后角；粗加工时，切削厚度大，负荷重，前、后面均要发生磨损、宜取较小后角 （2）多刃刀具切削厚度较薄，应取较大后角

（3）被加工工件和刀具钢性差时，应取较小后角，以增大后刀面与工件的接触面积，减少或消除振动 （4）工件材料的强度、硬度低、塑性好时，应取较大的后角，反之应取较小的后角；但对加工硬材料的负前角刀具，后角应稍大些，以便刀刃易于切入工件； （5）定尺寸刀具（如内拉刀、铰刀等）应取较小后角，以免重磨后刀具尺寸变化太大； （6）对进给运动速度较大的刀具（如螺纹车刀、铲齿车刀等），后角的选择应充分考虑到工作后角与标注后角之间的差异； （7）铲齿刀具（如成形铣刀、滚刀等）的后角要受到铲背量的限制，不能太大，但要保证侧刃后角不小于2°。 名称：主偏角 作用： （1）改变主偏角的大小可以调整径向切削分力和轴向切削分力之间的比例，主偏角增大时，径向切削分力减小，轴向切削分力增大；（2）减小主偏角可减小削厚度和切削刃单位长度上的负荷；同时主切削刃工作长度和刀尖角增大，刀具的散热得到改善，但主偏角过小会使径向切削分力增加，容易引起振动。 选择原则：

刀具几何参数的选择

2.4 刀具磨损和刀具耐用度 2.4.1 刀具的磨损形式及原因 （1）刀具的正常磨损形式 1）前面磨损 前面上形成月牙洼磨损（速度高，厚度大，形成月牙洼） 2）后面磨损 后面的磨损形式是磨成后角等于零的磨损棱带。后面磨损棱带的中间部位 表示。（B区），磨损比较均匀，其平均宽度以VB表示，而且最大宽度以VB max 3）前后面同时磨损或边界磨损（速度底，切削厚度较小的塑性金属及加工脆性金属时） 非正常磨损：刀具在切削的过程中突然或者过早的损现象叫~ 。又叫破损。常常分为两类：1.脆性破损（硬质合金和陶瓷刀具时）2.塑性破损（高速刚）（2）刀具磨损的原因 1）硬质点磨损（磨粒磨损）（碳化物，氧化物等） 工件材料中的杂质在刀具表面上擦伤，划出一条条的沟纹造成的机械磨损。 2）粘结磨损 在一定的压力和温度作用下，在切屑与前面、已加工表面与后面的磨擦面上，产生塑性变形，形成粘结点，这些粘结点又因相对运动而破裂，粘结点的破裂也常常发生在刀具一方面被工件材料带走，从而形成刀具的粘结磨损。 3）扩散磨损 切削过程中，刀具表面与工件由于高温与高压的作用，两磨擦表面上的化学元素有可能互相扩散到对方去，使两者的化学成分发生变化，从而削弱了刀具材料的性能，加速了刀具的磨损。扩散速度随切削温度的升高而增加。 4）化学磨损（氧化磨损，相变磨损） 化学磨损是在一定温度下，刀具材料与某些周围介质起化学作用，在刀具表面形成一层硬度较低的化合物，而被切屑带走，加速了刀具的磨损。由于切屑不易进入刀具与切屑的接触区，故氧化磨损容易在主、副切削刃的工作面处形成。

3.2 刀具合理几何参数的选择 3.2.1 概述 刀具几何参数包括：刀具角度、刀面形式、切削刃形状等。 刀具合理的几何参数，是指在保证加工质量的前提下，能够获得最高刀具耐用度，从而达到提高切削效率或降低生产成本目的的几何参数。刀具合理几何参数的选择决定于工件材料、刀具材料、刀具类型及其他具体工艺条件。 3.2.2 前角及前面形状的选择 （1）前角的功用及合理前角的选择 1）前角的主要功用 ①影响切削区的变形程度 ②影响切削刃与刀头的强度 ③影响切屑形态和断屑效果 ④影响已加工表面质量 2）增大或减小前角各有利弊，前角有一个合理的数值。 3）合理前角的选择原则 ①工件 ropt塑>ropt脆，ropt低强度纲>ropt高强度钢 ②刀具 ropt硬

刀具主要几何角度及选择

--- ---- 嶺Sr吵叶#-------------------------- 刀具主要几何角度及选择 金属切削刀具切削部分的结构要素、几何角度与斧头等刀具有许多共同的特征。如图1，各种多齿刀具或复杂刀具，就其一个刀齿而言，都相当于一把斧头的刀头。现以熟悉的车刀为例说明刀具主要几何角度。 图 1 刀具的切削部分 1?车刀切削部分的组成 车刀切削部分由前刀面、主后刀面、副后刀面、主切削刃、副切削刃和刀尖组成（如图2）

TJJt 左厨刀而 图2 硬质合金外园车刀 (1)前刀面刀具上切屑流过的表面 (2)主后刀面刀具上与工件上的加工表面相对着并且相互作用的表面，称为主后刀面 (3)副后刀面刀具上与工件上的已加工表面相对着并且相互作用的表面，称为副后刀面 (4)主切削刃刀具上前刀面与主后刀面的交线称为主切削刃 (5)副切削刃刀具上前刀面与副后刀面的交线称为副切削刃

= ”*-F” F = - = - FF ” - - F r””*”彳 F = * = -”-* = ”= -F- F== - . H- (6) 刀尖主切削刃与副切削刃的交点称为刀尖。刀尖实际是一小段曲线或直线，称修圆刀 尖和倒角刀尖。 2?车刀切削部分的主要角度 (1 )测量车刀切削角度的辅助平面 赧定主运动方向 运动方向 基百Pr

= ”*-F” F = - = - FF ” - - F r””*”彳 F = * = -”-* = ”= -F- F== - . H-

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刀具几何参数

第一. 合理的刀具几何参数是提高刀具切削性能的重要因素，传统的刀具合理几何参数的研究方法一般是先设计并选择不同的刀具几何参数及工艺参数，并借助于一定的测试手段，来进行实际的切削实验。用这种方法来进行研究，往往要经历一个很长的过程，耗时、耗力、实验成本高。所以刀具合理几何参数的选择是切削理论与实践的重要课题。所谓刀具的合理的(或者最佳)几何参数 是在保证加工质量的前提下，能够满足生产效率高、加工成本高的刀具几何参数。一般的说，选定刀具几何参数的合理值问题，本质上是多变量函数针对某一目标计算求解最佳值的问题，但是，由于影响切削加工效益的因素太多，而且影响因素之间又是相互作用的，因而建立数学模型的难度很大。实用的优化或最佳化工作，只能在固定若干因素后，改变少量参数，取得实验数据，并且采用适当方法(例如方差分析法、回归分析法)进行处理，得出优选结论。 可见，选择合理的刀具几何参数的重要性，所以利用相关软件进行直接模拟优化结构、几何参数有其极其重要的现实意义。 刀具角度包括主切削刃的前角、后角、主偏角、刃倾角和副切削刃的副后角、副偏角等。不同的角度对刀具具体切削过程的影响是不同的。 1、前角变化对切削过程中的切削力、切屑变形等有很大的影响，其中前角对切削力的影响最大。有人曾研究认为:前角每变化一度，主切削力约改变1.5%。在切削过程中，切削力随着前角的增大而减小。这是因为当前角增大时，剪切角也随之增大，金属塑性变形减小，变形系数减小，沿前刀面的摩擦力也减小，因此切削力降低。这种变化趋势在较低速的切削中尤为明显。通过前述有限元分析，将刀具上沿接触长度上各节点的应力值相加可以获得主切削力，而在构成主切削力的各节点应力值中，刀刃部分具有最大等效力值的节点贡献最大。因此可以这么说，为其前角变化对于切削力的影响，可以通过研究刀具前刀面上具有最大等效应力的节点的应力状况而表现出来。所以，我们选取刀具接触长度上节点的最大等效应力作为刀具前角优化的标准。 2、后角的主要功用是减小切削过程中刀具后刀面与加工表面之间的摩擦。后角的大小还影响作用在后刀面上的力，后刀面与工件的接触长度以及后刀面的西华大学硕士学位论文

实验一_刀具几何角度的测量

实验一 刀具几何角度的测量 一、实验目的： 1．学习测量车刀几何角度的方法及仪器使用。 2．加深对车刀几何角度的定义和理解。 二、实验内容和要求 1．使用车刀量角台，测量给定外圆车刀的前角γo 、后角α 0 、主偏角K r 和副偏角'r K ，并将测量结果记入实验报告；了解刃倾角λs 定义和作用。 2．每人测两把车刀，切断刀和外圆各一把。 ⒊ 根据测量结果，绘制车刀简图，并回答问题。 三、仪器及工具 图1 BR-CLY 车刀量角仪 ８７ 摇　臂　轴定位螺钉序号 名 称 车 刀 量 角 台 序号 名 称 底 盘支 脚小 刻 度 盘工 作 台导 条小 指 针指 针转 动 轴螺 钉 螺 钉 轴大 刻 度 盘大 指 针升 降 螺 母滑 体立 柱定 位 块

2、所配车刀规格： 配四把车刀：400车刀(车外圆、平端面、倒角)、900车刀(精车刀、车外圆、平端面)、750车刀(精车刀、车外圆、平端面)、切断刀(切断、切槽)。精度：7～8级左右 四、车刀量角台结构介绍与测量方法 l．量角台的主要测量参数及其范围 车刀量角台能够测量主剖面和法剖面内的前角、后角、主偏角、副偏角及刃倾角。 测量范围：前角测量范围0-45度后角测量范围0-30度 刃倾角测量范围0-45度主（副偏测量范围0-45度。 外形尺寸（㎜） 185×250×240 2．车刀量角仪的使用方法（以40°外圆车刀为例） （1）测量主偏角：主偏角是在基面上测量的主切削刃与车刀进给方向之间的夹角。测量时，车刀放在工作台上，用刀台的侧面和底面定位。此时刀台底面表示基面，刀台侧面表示车刀轴线，量刀板正面表示车刀进给方向。以顺时针方向旋转矩形工作台，同时推动车刀沿刀台侧面（紧贴）前进，使主切削刃与量刀板正面密合。此时工作台指针指向盘形工作台上的刻度值即为主偏角。（如图所示）

刀具的几何角度教案

刀具的几何角度及选择教案 【授课班级】：数控班； 【教学目的】：1、掌握切削用量和车刀切削部分的组成； 2、掌握车刀的几何角度及选择方法； 【教学方法】：讲解法、提问法、讨论法； 【教学准备】：多媒体课件、刀具； 【教学重点】：切削加工的相关知识（切削运动、切削用量）； 【教学难点】：车刀切削部分的组成、车刀的几何角度及选择； 【导入新课】：刀具按加工方法和具体用途可分为车刀、铣刀、拉刀、绞刀、孔加工刀具、齿轮刀具等几大类型。 【新授】： 一、概述 切削加工：用切削刀具，在工具（刀具）与工件的相对运动中，切除工件上的多余材料，得到预想的工件形状、尺寸和表面质量的加工方法。 二、零件表面的形成及切削运动 a)车外圆面b)磨外圆面c)钻孔d)车床上镗孔 e)刨平面f)铣平面g)车成形面h)铣成形面 1、表面的形成 零件的表面主要有以下几种组成：外圆面、内圆面、平面、和成形面

(1)外圆面和内圆面是以某一直线为母线，以圆为轨迹，作旋转运动时所形成的表面。 (2)平面是以一直线为母线，以另一条直线为轨迹，作平移运动所形成的表面。 (3)成形面是以曲线为母线，以圆或直线为轨迹，作旋转或平移运动时所形成的表面。 2、切削运动 (1)主运动――主要完成切削的运动，消耗功率最多，一种加工主运动只有一个。 (2)进给运动――使切削加工保持连续进行，一种加工可以有一种（或以上）的进给运动。（进给运动可以是连续的也可以是间歇的）实际的切削运动是一个合成运动。合成切削速度： 三、切削用量 1、切削速度ν：在单位时间内，工件和刀具沿主运动方向的相对位移。（m/s或m/min）,车削时一般算工件最大切削直径处的线速度。计算公式： ν=πdw n/1000×60 （m/s）或ν=πdw n/1000（m/min） dw——待加工表面直径（mm）；n——工件转速(r/min) 2、进给量f：刀具在进给运动方向上相对工件的位移量，车削时为（mm/r）；刨削时为（mm/str）(毫米/往复行程)，其他切削加工也可以用进给速度（mm/s、mm/min、m/min），和每齿进给量（mm/z）来衡量。 3、背吃刀量（切削深度）ap:工件已加工表面和待加工表面的垂直距离（mm）。 四、车刀切削部分的几何形状 1、车刀切削部分的组成（以外圆车刀为例） 由三个刀面，两条切削刃和一个刀尖组成。 （1）前刀面――刀具上切屑流过的表面（AУ）。 （2）后刀面――刀具上与过渡表面相对的是主后刀面( Aа)。与已加工表面相对的是副后刀面(Aа’)。 （3）切削刃――前刀面与主后刀面相交形成的交线称为主切削刃（S），它完成主要的切削工作。前刀面与副后刀面相交形成的是副切削刃( S’) 它完成部分的切削工作，并最终形成己加工表面。 （4）刀尖――主、副切削刃的连接部位。 2、车刀的主要角度及选用 （1）刀具静止参考系――选定适当组合的基准坐标平面作为参考系。

刀具几何角度的选择刀具切削部分的几何角度

刀具几何角度的选择刀具切削部分的几何角度刀具几何角度的选择刀具切削部分的几何角度，对于不锈钢切削加工的生产率、刀具耐用度、被加工表面粗糙度、切削力以及加工硬化等方面都有很大的影响，合理选择和改进刀具几何参数是保证加工质量、提高效率、降低成本的有效途径。 (1)车刀前角γ0的选择前角的大小决定刀刃的锋利与强度。增大前角可以减小切屑的变形，从而减小切削力和切削功率，降低切削温度，提高刀具耐用度。但是增大前角会使楔角减小，降低刀刃强度，造成崩刃，使刀具耐用度下降。车削不锈钢时，在不降低刀具强度的条件下，应把前角适当取大一些。在刀具前角大时其塑性变形小，切削力和切削热降低，减轻加工硬化趋势，提高刀具耐用度，一般刀具前角宜取12?,20?。 (2)车刀后角α0的选择在切削过程中，后角可以减小后刀面与切削表面的摩擦。若后角过大，则楔角减小，使散热条件恶化，刀具刃口强度下降，降低刀具耐用度;若后角过小，摩擦严重，则会使刃口变钝，增大切削力，增高切削温度，加剧刀具磨损。在一般情况下，后角变化不大，但必须有一个合理的数值，以利于提高刀具的耐用度。车削不锈钢时，由于不锈钢的弹性和塑性都比普通碳素钢大，所以刀具后角过小会使切断表面与车刀后角的接触面积增大，摩擦产生的高温区集中于车刀后角，加快车刀磨损，降低被加工表面光洁度，所以车削不锈钢时的车刀后角要比车削普通碳钢时稍大一些，但后角过大 又会降低刀刃强度，直接影响车刀的耐用度，因此，一般情况下车刀后角宜取6?,10?。 (3)车刀主偏角Kr的选择当切削深度ap和进给量f不变时，减小主偏角Kr可使散热条件得到改善，减少刀具损坏，使刀具切入、切出平稳。但主偏角减小又会

刀具合理几何参数的选择

刀具合理几何参数的选择是切削刀具理论与实践的重要课题。中国有句谚语说：“工欲善其事，必先利其器”，刀具正是切削加工的直接作用工具，它的完善程度对切削加工的现状和发展起着决定性的作用。CIRP的一项研究报告指出：“由于刀具材料的改进，刀具的允许切削速度每隔十年几乎提高一倍；由于刀具结构和几何参数的改进，刀具使用寿命每隔十年几乎提高二倍。”这也说明了选择刀具合理几何参数的重要意义。 什么是刀具的合理(或最佳)几何参数呢？ 在保证加工质量的前提下，能够满足刀具使用寿命长、生产效率高、加工成本低的刀具几何参数，称为刀具的合理几何参数。 一般地说，选定刀具几何参数的合理值问题，本质上是多变量函数针对某一目标计算求解最佳值的问题。但是，由于影响切削加工效益的因素很多，而且影响因素之间又是相互作用的，因而建立数学模型的难度甚大。实用的优化或最佳化工作，只能在固定若干因素后，改变少数参量，取得实验数据，并且采用适当方法(例如方差分析法、回归分析法等)进行处理，得出优选结果。 二、刀具合理几何参数的基本内容 刀具的合理几何参数包含以下四个方面基本内容： 1.刃形 刃形即是切削刃的形状。从简单的直线刃发展到折线刃、圆弧刃、月牙弧刃、波形刃、阶梯刃及其他适宜的空间曲线刃，同时也明确了一定的切削加工条件必定对应有某种适宜的刃形。这是刀具几何构形趋于合理的一种标志。刀尖形状的变革，也是刃形变革的内容之一。 刃形直接影响切削层的形状，影响切削图形的合理性；刃形的变化，将带来切削刃各点工作角度的变化。因此，选择合理的刃形，对于提高刀具使用寿命、改善已加工表面质量、提高刀具的抗振性和改变切屑形态等，都有直接的意义。以切断刀为例(图10—1)，说明

实验一_刀具几何角度的测量

实验一刀具几何角度的测量 一、实验目的： 1．学习测量车刀几何角度的方法及仪器使用。2．加深对车刀几何角度的定义和理解。二、实验容和要求 1．使用车刀量角台，测量给定外圆车刀的前角 γo 、后角α0、主偏角K r 和副 偏角'r K ，并将测量结果记入实验报告；了解刃倾角λs 定义和作用。 2．每人测两把车刀，切断刀和外圆各一把。⒊ 根据测量结果，绘制车刀简图，并回答问题。三、仪器及工具 1、BR-CLY 车刀量角仪（如图1） 图1 BR-CLY 车刀量角仪 ７８ ８ ７ 摇　臂　轴定位螺钉序号 名 称 车 刀 量 角 台 序号 名 称 底 盘支 脚小 刻 度 盘工 作 台导 条小 指 针指 针转 动 轴螺 钉 螺 钉 轴大 刻 度 盘大 指 针升 降 螺 母滑 体立 柱定 位 块

2、所配车刀规格： 配四把车刀：400车刀(车外圆、平端面、倒角)、900车刀(精车刀、车外圆、平端面)、750车刀(精车刀、车外圆、平端面)、切断刀(切断、切槽)。精度：7～8级左右 四、车刀量角台结构介绍与测量方法 l．量角台的主要测量参数及其围 车刀量角台能够测量主剖面和法剖面的前角、后角、主偏角、副偏角及刃倾角。 测量围：前角测量围0-45度后角测量围0-30度 刃倾角测量围0-45度主（副偏测量围0-45度。 外形尺寸（㎜） 185×250×240 2．车刀量角仪的使用方法（以40°外圆车刀为例） （1）测量主偏角：主偏角是在基面上测量的主切削刃与车刀进 给方向之间的夹角。测量时，车刀放在工作台上，用刀台的侧面 和底面定位。此时刀台底面表示基面，刀台侧面表示车刀轴线， 量刀板正面表示车刀进给方向。以顺时针方向旋转矩形工作台， 同时推动车刀沿刀台侧面（紧贴）前进，使主切削刃与量刀板正 面密合。此时工作台指针指向盘形工作台上的刻度值即为主偏 角。（如图所示）

刀具合理几何参数的选择

刀具的几何参数包括刀具的切削角度，刀面的形式(如平前刀面，带卷屑断屑槽的前刀面、波形刀面等)以及切削刃的形状(直线形、折线形、圆弧形等)。 刀具的几何参数对切屑变形、切削力、切削温度和刀具磨损都有显著影响，从而影响切削加工生产率、刀具耐用度、加工质量和加工成本。 刀具的合理几何参数．是指在保证加工质量的前提下，能够获得最高刀具耐用度，从而能达到提高切削效率，降低加工成本目的的几何参数。 选择刀具合理几何参数主要取决于工件材料、刀具材料、刀具类型，也与切削用量、工艺系统刚性和机床功率等因素有关。 第一节前角及前刀面形状的选择 一、前角的功用及选择 前角是刀具上重要的几何参数之一，它的大小决定切削刃的锋利程度和强固程度，直接影响切 削过程。前角有正前角和负前角之分。 取正前角的目的是为了减小切屑被切下时的弹塑性变形和切屑 流出时与前面的摩擦阻力，从而可减小切削力和切削热，使切削轻 快，提高刀具寿命，并提高已加工表面质量。但前角过大时，楔角 过小，会削弱切削刃部的强度并降低散热能力，反而会使刀具寿命 降低。由图可知，加工不同材料时，前角太大或太小，刀具耐用度 都较低。在一定加工条件下，存在一个耐用度为最大的前角，即合 理前角。 取负前角的目的在于改善刃部受力状况和散热条件，提高切削 刃强度和耐冲击能力。负前角刀具通常在用脆性 刀具材料加工高强度高硬度工件材料而当切削刃强度不够、易 产生崩刃时才采用。 前角的合理数值选取原则 刀具合理前角的选择主要取决于刀具材料、工件材料的种类与性质： 1．刀具材料：强度和韧性较高时可选择较大的前角。高速钢的强度高，韧性好；硬质合金脆性大，怕冲击，易崩刃。因此，高速钢刀具的前角可比硬质合金刀具选得大一些，可大5°～10°。陶瓷刀具的脆性更大，故前角应选择得比硬质合金还要小一些。选择要充分注意增加切削刃强度，常取负值(多在－4°～－15°范围)以改善刀具受力时的应力状态，并选负的刃倾角(取0°～－10°)与之配合以改善切入时承受冲击的能力。立方氮化硼由于脆性更大，都采用负前角高速切削。 2．工件材料 1）加工塑性材料时，切屑呈带状，沿刀具前面流出时和前面接触长度较长，摩擦较大，为减小变形和摩擦，一般都采用正前角。工件材料塑性愈大，强度和硬度愈低时，前角应选得愈大。如加工 铝及铝合金取γo=25°～35°，加工低碳钢常取γo=20°～25°。当工件材料强度较大、硬度较高时，前角宜取小值，如正火高碳钢取γo=10°～l5°。当加工高强度钢时，为增强切削刃，才取负前角。 2）加工脆性材料(如灰铸铁)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γo=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。 3．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

刀具几何角度的认识及测量

刀具几何角度的认识及测量 一、实验目的 1. 掌握测量车刀几何角度的方法。 2. 进一步理解车刀各几何角度的定义及其标注方法。 3. 认识端铣刀、麻花钻、铰刀、扩孔钻、齿轮滚刀等典型刀具的角度。 二、实验要求 1.熟悉所给的车刀结构和万能车刀量角台的使用方法。 2.用万能车刀量角台测量车刀的六个基本角度：γo、αo、λs、κr、κr’、αo’ 3.绘图表示所给外圆车刀的几何角度。 4.观察了解实验中所用各种典型刀具的刀具结构和角度。 图1 万能车刀量角台 三、实验方法和步骤 1.万能车刀量角台的使用方法 本实验所用万能车刀量角台结构如图1所示。 测量每个角度时，应首先利用量角台的可调部分找到度量平面位置和构成该角的平面（或直线）的位置。 本量角台有紧固手柄2和8。本体3上有B、A刻线，可分别与立柱4的垂直刻线5和回转盘6 的任意刻度重合。 松开手柄2，可使本体3连同刻度板9一起绕立柱4 的轴线回转，还可以将刻度板调到适当高度。松开手柄8，可使回转盘6连同刻度板一起绕水平轴线回转。刻度板还可在支撑板7的水平槽内滑动。在底座1的上方，刻度板可调到任意位置，即可调到与底座的顶面（刀杆定位面）平行，也可以调到与底座顶面垂直或斜交。刻度板所在平面，可用来代表所测量

角度的度量平面（基面，切削平面，主剖面——即正交平面）。 指度片10可绕其轴在刻度板上转动，其作用是用来指示所测角度的值。刻度板每格为2°。当刻度板位于主剖面（正交平面）位置，而指度片尖端对准刻度板0°刻线时，此时指度片E边和F（或F’）边分别平行和垂直于底座顶面，即E边代表基面，F(或F’)边代表切削平面。若将E、F(或F’)的任意一边与被测刀面或刀刃贴合（以不漏光为限）时，即可按定义测得所需的角度值。可见，指度片上的E或F(或F’)边在0°位置和它与刀面或刀刃贴合时的位置，分别代表了构成所测角度的两个平面（或两条直线）。 底座上有两个定位销11，在测量主偏角和副偏角时，是用来对刀杆侧面定位的。当本体上刻线B与立柱的刻线5重合，刻度板调到与底座顶面平行而指度片尖端对准0°时，则指度片的E边即与两定位销连线垂直。被测车刀一侧面紧贴两定位销，则此时E边即代表车削时的纵向进给方向（平面）。 2.实验步骤 （1）测量前角γo和后角αo： 将车刀放在台面上，调整刻度板和指度片使其位于主剖面（正交平面）内，并使指度片上E 边与前刀面贴合，则指度片尖端所指数值（即与0°间的夹角）即为前角γo的数值。 使指度片F边与后刀面贴合，即可读出后角αo的数值。 （2）测量刃倾角λs： 调整指度片，使其位于切削平面内，并使E边与主切削刃贴合，即可读出刃倾角λs 的数值。 （3）测量副后角αo’： 调整指度片，使其位于副剖面内，使F边与副后刀面贴合，可读出副后角αo’的数值。（4）测量主偏角κr和副偏角κr’： 调整回转盘，使指度片的E 边代表纵向进给方向，然后将车刀放在底座上，并使其侧面与两定位销靠紧，旋转指度片，使E边与主切削刃（或副切削刃）贴合，即可读出主偏角κr（或副偏角κr’）的数值。 （5）根据所测得六个基本角度的数值，在实验报告上绘图表示所给外圆车刀的角度。（6）其它种类刀具的切削部分都可以看作一把车刀的切削部分，观察端铣刀，麻花钻，铰刀，齿轮滚刀等典型刀具的刀具角度。 四、思考题 1. 当刃倾角λs=0时，主切削刃与基面之间是什么关系？ 2. 确定车刀切削部分的结构需要几个基本角度？哪几个？ 3. 端铣刀、麻花钻、铰刀、扩孔钻、齿轮滚刀等典型刀具的角度有哪些不同？

关于刀具几何角度的综合剖析

关于刀具几何角度的综合剖析 本文提出了对刀具几何角度综合剖析的思路。使学生既能加深对单个角度的理解;又能进一步理解角度之间的联系和同名角度的异同点。从而整体把握刀具几何角度概念和意义。 在《刀具》课程中，刀具几何角度这部分内容属于教学重点。因为它是各类刀具设计、选择、使用、刃磨的基础知识。如果不掌握刀具的几何角度，就不能很好地学习后续课程。同时，刀具几何角度又是该课程的教学难点。因为，角度分析是空间概念不易理解;而且角度又多，各有功用;角度之间又有换算关系等。教学时学生感到头绪繁多、眼花缭乱，会产生畏难心理。一些学生可能就望而却步，甚至放弃学习，影响学业。 其实，刀具几何角度的学习，有其脉络和条理。学生只要掌握其内在规律，按照一定的方法深入理解。就可以由表及里、由浅入深、由此及彼，从而达到整体把握刀具几何角度的全貌和实质。为以后的学习和工作打下扎实的基础。 一、理解基本角度——理解角度明定义辅助平面是关键 基本角度分别是：在正交平面内的前角、后角;在切削平面内的刃倾角;在基面内的主偏角、副偏角。教学时很多学生感到一时难以掌握。关键在于未能重视和领会坐标平面和测量平面的概念。而只是死记硬背角度定义，结果只是停留在表面上的记忆而已。 其实首先应明了刀具是放在一定的测量系内确定角度的。例如：正交平面测量系包括基面、切削平面、正交平面等。对于某一平面的理解，如基面定义是：过切削刃上选定点，垂直于假定主运动方向的平面。理解时必须把握两点： 1)基面是过切削刃上的选定点; 2)垂直于假定主运动方向。 所谓假定主运动方向：即是假定装刀高度在工件的中心高上。这时主运动方向是垂直向下的。此时定义的基面是一个通过主刀刃上选定点的水平面。同理，切削平面是一个通过主刀刃上选定点的且垂直于基面的一个铅垂面。而正交平面是同时垂直于基面和切削平面的一个剖面。三个辅助平面在空间是两两垂直。 必须清楚三个辅助平面在空间的方位以及相互位置关系。由此不难理解基本角度。比如，在正交平面内：前刀面与基面的夹角为前角;后刀面与切削平面的夹角为后角。所以学习基本角度的前提是理解辅助平面。 二、派生角度——角度之间有联系明确数量和功用 派生角度是：刀尖角、楔角。因为前角、后角和楔角之和等于90°。楔角数值随前角、后角的变化而变化;又因为主偏角、副偏角和刀尖角之和等于180°。刀尖角数值随着主偏角、副偏角的变化而变化。这是角度数值之间的对应关系。但无论楔角还是刀尖角都是有其自身的意义和功用。决不是可有可无的。比如：车削螺纹时，刀尖角的准确与否直接影响螺纹的牙形角;还有，刀尖角、楔角的大小对刀刃的强度有极大的影响。

刀具的几何形状及主要角度.

教案

Ⅱ、刀具切削部分的名称（以车刀为例）（8ˊ） 1、前（刀）面Aγ：切屑流经的表面 2、主后（刀）面Aα：切削时刀具上与工件过渡表面相对的表面 3、副后（刀）面Aˊα：切削时刀具上与工件已加工表面相对的表面 4、主切削刃S：前面与主后面的交线，切削时起主要切削作用 5、副切削刃Sˊ：前面与副后面的交线，切削时起辅助作用 6、刀尖：指主切削刃与副切削刃的连接处相当少的一部分削刃。分修圆 刀尖和倒角刀尖 Ⅲ、参考系（三个辅助平面）（5ˊ） 1、作用：用于定义和规定刀具角度的各基准坐标平面，只是假定参考， 事实看不见，摸不着 2、三个辅助平面 A、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 B、主切削平面P S：主切削刃选定点的切线与该点切削速度方向所构成的 平面 C、正交平面P0：过主切削刃选定点与基面，主切削平面两两垂直的平面 讲解 三维演 示、讨 论 PPT播 放 三维演 示、讲 解 PPT播 放 全体参与 全体参与

三、小结Ⅳ、刀具切削部分的主要角度及其作用（12ˊ） 1、前角γ0:前面和基面间的夹角 2、后角α0：后面与切削平面间的夹角 3、主偏角κr：主切削刃与进给方向在基面上投影的夹角 4、副偏角κrˊ：副切削刃与进给方向的反方向在基面上投影的夹角 5、刃倾角入s：主切削刃与基面间的夹角 6、楔角?：前面与后面间的夹角 7、刀尖角εr：主切削刃与副切削刃在基面中投影的夹角 车刀主要角度的平面图（5ˊ） 小结：学生归纳制表P249 （5ˊ） 角度定义测量平面作用 前角γ0 前面和基面间的 夹角 正交平面 1、使切削刃锋利 2、切 削省力3、便于排屑 后角α0 后面与切削平面 间的夹角 正交平面 改变车刀主后刀面与 工件间的摩擦状况 主偏角κr 主切削刃与进给 方向之间的夹角 基面 改变主切削刃与刀头 的受力和散热情况 副偏角κrˊ 副切削刃与进给 方向的反方向间 的夹角 基面 改变副切削刃与工件 已加工表面之间的摩 擦状况 刃倾角入s 主切削刃与基面 间的夹角 主切削平面 影响刀尖强度，并控制 切屑的流出方向 楔角? 前面与后面间的 夹角 正交平面 影响刀具的强度和切 削力的大小 刀尖角εr 主切削刃与副切 削刃在基面中投 影的夹角 基面 影响刀尖的强度和刀 尖的散热情况 三维演 示、讨 论 PPT播 放 提问法 PPT归 纳 全体参与 个别提问 个别提问

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 名称：前角 作用：加大前角，刀具锋利，切削层的变形及前面屑摩擦阻力小，切削力和切削温度可减低，可抑制或消除积屑瘤，但前角过大，刀尖强 度降低； 选择原则： （1）工件材料的强度、硬度低，塑性好时，应取较大的前角；反之应取较小的前角；加工特硬材料（如淬硬钢、冷硬铸铁等）甚至可取负 的前角 （2）刀具材料的抗弯强度及韧性高时，可取较大的前角 （3）断续切削或精大工时，应取较小的前角，但如果此时有较大的副刃倾角配合，仍可取较大的前角，以减小径向切削力 （4）高速切削时，前角对切屑变形及切削力的影响较小，可取较小前角 （5）工艺系统钢性差时，应取较大的前角 名称：后角 作用：减少刀具后面与工件的切削表面和已加工表面之间的摩擦。汉前角一定时，后角愈锋利，但会减小楔角，影响刀具强度和散热面积 选择原则： （1）精加工时，切削厚度薄，磨损主要发生在后刀面，宜取较大后角；粗加工时，切削厚度大，负荷重，前、后面均要发生磨损、宜取较 小后角 （2）多刃刀具切削厚度较薄，应取较大后角 （3）被加工工件和刀具钢性差时，应取较小后角，以增大后刀面与工件的接触面积，减少或消除振动 （4）工件材料的强度、硬度低、塑性好时，应取较大的后角，反之应取较小的后角；但对加工硬材料的负前角刀具，后角应稍大些，以便刀 刃易于切入工件 （5）定尺寸刀具（如内拉刀、铰刀等）应取较小后角，以免重磨后刀具尺寸变化太大 （6）对进给运动速度较大的刀具（如螺纹车刀、铲齿车刀等），后角的选择应充分考虑到工作后角与标注后角之间的差异 （7）铲齿刀具（如成形铣刀、滚刀等）的后角要受到铲背量的限制，不能太大，但要保证侧刃后角不小于2° 名称：主偏角 作用： （1）改变主偏角的大小可以调整径向切削分力和轴向切削分力之间的比例，主偏角增大时，径向切削分力减小，轴向切削分力增大 （2）减小主偏角可减小削厚度和切削刃单位长度上的负荷；同时主切削刃工作长度和刀尖角增大，刀具的散热得到改善，但主偏角过小会 使径向切削分力增加，容易引起振动 选择原则： （1）工件材料强度、硬度高时，应选择较小的主偏角

刀具习题及答案

《金属切削原理与刀具》试题（1） 一、填空题（每题2分，共20分） 1．刀具材料的种类很多，常用的金属材料有、、；非金属材料有、等。 2．刀具的几何角度中，常用的角度有、、、、和六个。 3．切削用量要素包括、、三个。 4．由于工件材料和切削条件的不同，所以切削类型有、、和四种。 5．刀具的磨损有正常磨损的非正常磨损两种。其中正常磨损有、和三种。 6．工具钢刀具切削温度超过时，金相组织发生变化，硬度明显下降，失去切削能力而使刀具磨损称为。 7．加工脆性材料时，刀具切削力集中在附近，宜取和。 8．刀具切削部分材料的性能，必须具有、、和。 9．防止积削瘤形成，切削速度可采用或。 10．写出下列材料的常用牌号：碳素工具钢、、；合金工具钢、；高速工具钢、。 二、判断题：（在题末括号内作记号：“√”表示对，“×”表示错）（每题1分，共20分） √1．钨钴类硬质合金（YG）因其韧性、磨削性能和导热性好，主要用于加工脆性材料，有色金属及非金属。 √2．刀具寿命的长短、切削效率的高低与刀具材料切削性能的优劣有关。 √3．安装在刀架上的外圆车刀切削刃高于工件中心时，使切削时的前角增大，后角减小。 ×4．刀具磨钝标准VB表中，高速钢刀具的VB值均大于硬质合金刀具的VB值，所以高速钢刀具是耐磨损的。 √5．刀具几何参数、刀具材料和刀具结构是研究金属切削刀具的三项基本内容。 √6．由于硬质合金的抗弯强度较低，冲击韧度差，所取前角应小于高速钢刀具的合理前角。 √7．切屑形成过程是金属切削层在刀具作用力的挤压下，沿着与待加工面近似成45°夹角滑移的过程。 ×8．积屑瘤的产生在精加工时要设法避免，但对粗加工有一定的好处。 ×9．切屑在形成过程中往往塑性和韧性提高，脆性降低，使断屑形成了内在的有利条件。 √10．一般在切削脆性金属材料和切削厚度较小的塑性金属材料时，所发生的磨损往往在刀具的主后刀面上。 √11．刀具主切削刃上磨出分屑槽目的是改善切削条件，提高刀具寿命，可以增加切削用量，提高生产效率。 √12．进给力是纵向进给方向的力，又称轴向力。 √13．刀具的磨钝出现在切削过程中，是刀具在高温高压下与工件及切屑产生强烈摩擦，失去正常切削能力的现象。 √14．所谓前刀面磨损就是形成月牙洼的磨损，一般在切削速度较高，切削厚度较大情况下，加工塑性金属材料时引起的。 √15．刀具材料的硬度越高，强度和韧性越低。 √16．粗加工磨钝标准是按正常磨损阶段终了时的磨损值来制订的。 √17．切削铸铁等脆性材料时，切削层首先产生塑性变形，然后产生崩裂的不规则粒状切屑，称为崩碎切屑。 √18．立方氮化硼是一种超硬材料，其硬度略低于人造金刚石，但不能以正常的切削速度切削淬火等硬度较高的材料。 √19．加工硬化能提高已加工表面的硬度、强度和耐磨性，在某些零件中可改善使用性能。

图解刀具几何形状.

巧用Pro/E，图解刀具几何形状 杨大成 （北仑职高机电组） 摘要：刀具几何参数对金属切削效益起着及其重要的作用，但用普通方法很难精确表达，本文综合运用Pro/E的Part和Drawing模块进行精确图解表达。 关键词：刀具角度刀具参考系主视图基面 1、引言 金属切削刀具是切削加工中重要的工具，常用的有高速钢（如W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2）、粉末高速钢、涂层高速钢（如PVD方法镀层）、细晶粒与涂层硬质合金（如添加TaC、NbC的YG类）、复合陶瓷（如Si3N4基）、立方氮化硼（如PCBN）与人造金刚石等超硬刀具材料，常见的有车刀、钻头、铰刀、镗刀、铣刀、拉刀、螺纹刀具、齿轮刀具等，各种类型的刀具都具备各自的刀具角度、刀具参考系。弄清每个定义很重要，却有一定难度。随着计算机技术应用领域的拓展，各类CAD/CAM软件的普及，有了许多新的解决方法，下面就是我尝用Pro/Engineer2001在刀具静止参考系中以车刀为例进行图解剖析。 2、图解刀具几何形状 1、运用Part模块，在Feature\Create的Solid及Surface子命令下，建立普通外圆车刀模型。 （1）刃磨主后面Aa，与工件过渡表面相对的表面。 （2）刃磨副后面A’a，与工件已加工表面相对的表面。

（3）刃磨前刀面Ar，刀具上切屑流过的表面。 (4)主切削刃S，前刀面与主后面交线。 副切削刃S’，前刀面与副后面交线。 刀尖，主副切削刃汇交的一小段切削刃。 2、运用Part模块，利用Datum plane建立刀具静止参考系。静止参考系是指为了测量、刃磨和在图样上标注角度而确定的坐标系。 （1）基面Pr，过切削刃选定点PNT1，平行或垂直于刀具在制造、刃磨及测量时适合于安装或定位的一个平面或轴线的平面。 （2）假定工作平面Pf，过切削刃选定点PNT1并垂直于基面，且平行或垂直于刀具在制造、刃磨及测量时适合于安装或定位的一个平面或轴线的平面。