车刀种类和角度选择原则详解

六、车刀角度及切削参数的选择
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

(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
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 。
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

(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、 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。
刀体 前刀面A 副切削刃
' 副后刀面 A
S
刀头 '
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。


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 或成一小段直线称过渡刃。

2．后角及形状的选择 （1）后角的选择
①、后角的作用
： 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； 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。
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？ 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。 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， 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。
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 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。 所以，主偏角κr减小，能提高刀具耐用度。

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。
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。
<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
：
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
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
（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。
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
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？ 前角γo、后角αo、主偏角κr 、 副偏角κrˊ、刃倾角λs并用图示表 示。
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。 2.刀具几何参数内容：

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
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。
(a)
(b) (c) 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
(d)
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。
(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： 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℃。
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。

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。
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
立方氮化硼刀具 陶瓷刀具 硬质合金刀具 高速钢刀具
Leabharlann Baidu
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。 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。

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
——在正交平面po内，主后刀面与切削 平面之间的夹角。

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
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 要 性
三分手艺、七分刀 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。

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)。 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。