刀具基本定义
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第一讲_刀具的基本定义及车刀简介
切削用量
衡量切削运动量的大小。 包括三要素 切削速度Vc 进给量f(或进给速度Vf) 背吃刀量ap
12
切削速度VC
m/min 指主运动的线速度，以车削为例：
VC =
π ⋅ dw ⋅ n
1000
（m/min)
n——工件或刀具的转速，[n]为r／min d——工件或刀具观察点的旋转直径，[d]为mm 一般取dw
3
一.金属切削加工的基本知识
金属切削加工——利用刀具切除被加工零件多余的材 —— 料，形成已加工表面。 金属切削加工的目的—— 使被加工零件的尺寸精度、 形状和位置精度、表面质量达到设计与使用要求。 两个基本条件 ——切削运动 刀具 是机械制造工业中最基本的加工方法，在国民经 济中占有重要地位。
4
22
刀 尖
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。 其他各类刀具，如刨刀、钻头、铣刀等， 都可以看成是车刀的演变和组合。
23
2. 刀具标注角度 刀具要从工件上切下金属，必须具有 一定的角度，也正是由于切削角度才决定 了刀具切削部分各表面的空间位置。要确 定和测量刀具角度，必须引入一个空间坐 标参考系。
当θ＝90°－K r时，切深前角tgγ p = tgγ 0 ⋅ cos K r + tgλs ⋅ sin K r 当θ＝180°－K r时，进给前角tgγ f = tgγ 0 ⋅ sin K r − tgλs ⋅ cos K r
求极值得最 大前角：
tgγ max = tg 2γ 0 + tg 2 λs = tg 2γ f + tg 2 λ p
刀具基础知识 (2)精选全文完整版
“工欲善其事,必先利其器”，公司的各种零配件,当形状,尺寸精度、表面质量要求较高时，都需经车钳加工作业。
而刀具是对零件进行切削的，它的性能和质量的优劣，都直接影响加工效率、加工精度和表面质量，也将直接决定产品的品质、性能和生产成本。
一、刀具常识1．刀具的种类繁多，形状各异。
但就刀具切屑部分而言，都可看成车刀刀头的演变。
它具有下述表面和切刃：前刀面——切下的切屑沿其流出的表面；主后刀面——和工件加工表面相对的表面；副后刀面——和工件已加工表面相对的表面；主切削刃——前刀面和主后刀面的交线，它担任主要切削工作；副切削刃——前刀面和副后刀面的交线，它完成一小部分切削工作；刀尖——主切削刃与副切削刃的交点。
(车刀切削剖分的组成) (r o为主前角,a o为主后角)2．刀具几何角度的定义：（包括前角和后角）前角是指前刀面与基面之间的夹角；分为主前角，法前角、进给剖面前角、切深剖面前角。
前角大刃口锋利，切削层的塑性变形和摩擦阻力小，切削力和切削热降低。
但前角过大将使切削刃强度降低，散热条件变坏，刀具寿命下降，甚至会造成崩刃。
后角是主后刀面与切削平面之间的夹角；分为主后角、法后角、进给剖面后角、切深剖面后角。
后角的作用是减少刀具后刀面与工件之间的摩擦。
但后角过大会降低切削刃强度，并使散热条件变差。
从而降低刀具寿命二、刀具材料刀具的材料系指刀具切削部分的材料。
刀具切削部分在工作中不仅受到巨大的切削压力和很高的切削温度，而且受冲击载荷和摩擦力的作用。
因此刀具材料的正确选择对生产的产品的品质和生产成本有着重要的影响。
1．刀具的材料应满足下面的要求：1)硬度和耐磨性高；一般说来，刀具的材料硬度较高，耐磨性就越高。
2)有足够的强度和韧性3)耐磨性高4)有良好的工艺性能；工艺性能主要包括刀具材料的热处理性能、可磨性能、锻造性能及高温性变形性能等。
2.常用的刀具材料有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石、立方氮化硼等。
刀具和材料基本定义
刀具和材料基本定义刀具和材料是制造工业中不可或缺的两个基本要素。
刀具是用于加工和切削材料的工具，而材料则是用于制造产品的基本物质。
在现代制造业中，刀具和材料的选择和应用对产品质量、生产效率和成本等方面产生重大影响。
下面将介绍刀具和材料的基本定义。
刀具刀具是一种用于加工和切削材料的工具。
它可以是手持的、固定在机械设备上的或者是自动化机器人所使用的。
刀具一般由刀身和刀具柄组成。
刀身是切削工具的主要部分，它具有切割、研磨和冷却等功能。
刀具柄用于连接刀具和切削设备，并传递加工力和运动。
刀具可以根据用途进行分类，其中包括但不限于以下几种常见的刀具类型：1.钻头：用于在材料中钻孔。
2.锯片：用于切割材料，常见于木工和金属加工。
3.切削刀具：包括切削刀片、铣刀和车刀等，用于在材料上进行切削和车削。
4.保持和测量工具：包括量具和千分尺等，用于测量和保持材料。
材料材料是用来制造产品的基本物质。
常见的材料包括金属、塑料、陶瓷、木材和复合材料等。
不同的材料具有不同的物理和化学性质，因此有不同的加工方法和使用环境。
材料可以根据原子构成进行分类，其中包括但不限于以下几种常见的材料类型：1.金属材料：包括铁、铝、钢、铜等，具有良好的导电性和热导性。
2.塑料材料：包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等，具有良好的绝缘性和可塑性。
3.陶瓷材料：包括陶瓷砖、陶瓷刀具等，具有优异的耐高温和耐腐蚀性。
4.木材：包括常见的硬木和软木，具有良好的强度和耐久性。
5.复合材料：由两种或多种不同材料组合而成，具有优异的力学性能和特定的功能。
刀具和材料的选择是制造工业中至关重要的决策。
合适的刀具和材料能够显著提高加工效率和产品质量。
同时，刀具和材料的选择还应考虑到成本、环境影响和可持续发展等因素。
因此，在制造过程中，需要对刀具和材料的性能、寿命和成本等进行综合评估，以选择最佳的刀具和材料组合。
刀具的基本知识
刀具的基本知识刀具:无论是手工加工还是机械加工,所有加工物体用的工具,称之为刀具。
铣刀:具有圆柱体外形,并在圆周及底部带有切削刃,使其进行旋转运动来切削加工工件的切削刀具。
铣刀按其铣削用途可以分为:圆柱形铣刀主要用于卧式铣床加工平面。
螺旋齿圆柱铣刀仅用于铣削宽度不大的平面。
选用较大螺旋角铣刀时，可适当提高进给量。
面（端）铣刀用于立式铣床、端面铣床或龙门铣床上,加工各种平面,刀杆刚性好，同时参加工作的刀齿多，加工表面质量较高，生产率较高。
立铣刀用于加工沟槽和台阶面等，刀齿在圆周和端面上，工作时不能沿轴向进给。
当立铣刀上有通过中心的端齿时,可轴向进给。
铣削宽度较大时，应选用较大直径，以提高铣削效率。
三面刃铣刀用于加工各种沟槽和台阶面,其两侧面和圆周上均有刀齿。
两把铣刀配装时，两刀应错开半个齿，以分散切削力减小振幅。
角度铣刀用于铣削成一定角度的沟槽，有单角和双角铣刀两种。
锯片铣刀用于加工深槽和切断工件，其圆周上有较多的刀齿。
为了减少铣切时的摩擦,刀齿两侧有15′~1°的副偏角。
此外,还有键槽铣刀、燕尾槽铣刀、T形槽铣刀和各种成形铣刀。
前刀面:刀具上切屑流过的表面。
后刀面：与工件上切削中产生的表面相对的表面。
主切削刃：前刀面和后刀面的交线，担负主要切削。
前角:前刀面与基面所成的夹角。
后角:后刀面与刀削平面所成的夹角。
螺旋角：主刀刃与轴线之间所成的夹角。
由于机床切削状态,实际加工状态不同，螺旋方向和切削刃方向也就不同。
轴线右旋左旋主刀刃圆柱铣刀的铣削方式：顺铣:铣刀的旋转方向和切削的进给方向是相同的。
逆铣:铣刀的旋转方向和切削的进给方向是相反的。
顺铣时，切削力将工件压向工作台，逆铣时切削力使工件离开工作台。
由于顺铣的切削效果最好，通常首选顺铣，只有当机床存在螺纹间隙问题或者有顺铣解决不了的问题时，才考虑逆铣。
面铣刀的铣削方式：对称铣削：铣刀位于工件宽度的对称线上。
因此对铣削具有冷硬层的淬硬钢有利，其切入边为逆铣，切出边为顺铣。
刀具基本知识
1.崩刀 2.碎断 3.剥落 4.裂纹破损。
七、刀具的状态监控
如前所述,刀具损坏的形式主要是磨 损和破损。在现代化的生产系统 如FMS、 CIMS等 中,当刀具发生非正常的磨损或 破损时,如不能及时发现并采取措施,将导 致工件报废,甚至机床损坏,造成很大的损 失。因此,对刀具状态进行监控非常重要。
刀具破损和刀具磨损一样,也是刀具失效的一种形 式。刀具在一定的切削条件下使用时,如果它经受不住 强大的应力 切削力或热应力 ,就可能发生突然损坏,使 刀具提前失去切削能力,这种情况就称为刀具破损。破 损是相对于磨损而言的。从某种意义上讲,破损可认为 是一种非正常的磨损。刀具的破损有早期和后期 加工 到一定的时间后的破损 两种。刀具破损的形式分脆性 破损和塑性破损两种。硬质合金和陶瓷刀具在切削时, 在机械和热冲击作用下,经常发生脆性破损。脆性破损 又分为：
4 车间内某一工序的生产率限制了整个车间的生产率的提高时,该 工序的刀具寿命要选得低些；当某工序单位时间内所分担到的全 厂开支 M较大时,刀具寿命也应选得低些。
5 大件精加工时,为保证至少完成一次走刀,避免切削时中途换刀, 刀具寿命应按零件精度和表面粗糙度来确定。
九、影响刀具耐用度Ｔ因素
1、切削用量 切削用量对刀具耐用度Ｔ的影响规律如同对切 削温度的影响。
3、粉末冶金高速钢
用高压氩气或氮气雾化熔融的高速钢水, 直接得到细小的高速钢粉末,高温下压制成致 密的钢坯,而后锻压成材或刀具形状。适合于 制造切削难加工材料的刀具、大尺寸刀具 如 滚刀、插齿刀 、精密刀具、磨加工量大的复 杂刀具、高动载荷下使用的刀具等。
硬质合金
由难熔金属化合物 如WC、TiC 和金属粘结剂 Co 经粉末冶金法制成。
一 刀具材料应具备的性能
七、刀具的状态监控
如前所述,刀具损坏的形式主要是磨 损和破损。在现代化的生产系统 如FMS、 CIMS等 中,当刀具发生非正常的磨损或 破损时,如不能及时发现并采取措施,将导 致工件报废,甚至机床损坏,造成很大的损 失。因此,对刀具状态进行监控非常重要。
刀具破损和刀具磨损一样,也是刀具失效的一种形 式。刀具在一定的切削条件下使用时,如果它经受不住 强大的应力 切削力或热应力 ,就可能发生突然损坏,使 刀具提前失去切削能力,这种情况就称为刀具破损。破 损是相对于磨损而言的。从某种意义上讲,破损可认为 是一种非正常的磨损。刀具的破损有早期和后期 加工 到一定的时间后的破损 两种。刀具破损的形式分脆性 破损和塑性破损两种。硬质合金和陶瓷刀具在切削时, 在机械和热冲击作用下,经常发生脆性破损。脆性破损 又分为：
4 车间内某一工序的生产率限制了整个车间的生产率的提高时,该 工序的刀具寿命要选得低些；当某工序单位时间内所分担到的全 厂开支 M较大时,刀具寿命也应选得低些。
5 大件精加工时,为保证至少完成一次走刀,避免切削时中途换刀, 刀具寿命应按零件精度和表面粗糙度来确定。
九、影响刀具耐用度Ｔ因素
1、切削用量 切削用量对刀具耐用度Ｔ的影响规律如同对切 削温度的影响。
3、粉末冶金高速钢
用高压氩气或氮气雾化熔融的高速钢水, 直接得到细小的高速钢粉末,高温下压制成致 密的钢坯,而后锻压成材或刀具形状。适合于 制造切削难加工材料的刀具、大尺寸刀具 如 滚刀、插齿刀 、精密刀具、磨加工量大的复 杂刀具、高动载荷下使用的刀具等。
硬质合金
由难熔金属化合物 如WC、TiC 和金属粘结剂 Co 经粉末冶金法制成。
一 刀具材料应具备的性能
刀具基础知识
--基面Pr、切削平面Ps、正交平面Po
返回内容
建立参考系条件
不考虑进给 运动；
规定车刀刀 尖与工件轴 线等高；
刀柄的中心 线垂直于进 给方向。
返回参考系
刀具静止参考系
基面Pr 切 削 平 面Ps 正交平 面Po
刀具静止参考系
基 面 Pr ： 是 通 过 切 削刃选定点的平面， 它垂直于假定的主运 动方向。
后角αo： 是主后刀面 与切削平面 间的夹角， 在正交平面 内测量 。
刀具标注角度
刀具标注角度
主偏角Ｋｒ： 是切削平面与 假定进给方向 的夹角，在基 面内测量。
副偏角Ｋｒ/： 是副切削平面 与进给反方向 的夹角，在基 面内测量。
刀具标注角度
刀具标注角度
刃倾角λs： 是主切削 刃与基面 间的夹角， 在切削平 面内测量。
刀具角度作用
刀具角度的作用
刃倾角：大小不仅影响刀尖的强度，而且影 响切屑的流向 。
返回刀具角度
6、刀具材料
刀具材料是指刀体即刀具切削部分的材料。 普通刀具材料 --碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质
合金和涂层刀具材料等。 超硬刀具材料 --目前用得较多的有陶瓷、人造聚晶金刚石
和立方氮化硼等 。
返回内容
普通刀具材料
高速钢：热处理后的硬度为63 ~ 70HRC。主 要用于制造各种复杂刀具，如钻头、铰刀、拉 刀、铣刀、齿轮刀具及各种成形刀具。高速钢 常用的牌号有W18Cr4V, W6Mo5Cr4V2和W 9Mo3Cr4V等。
硬质合金：是由高硬难熔金属碳化物粉末，以 钴为粘接剂，用粉末冶金的方法制成的。它的 硬度可达74 - 82HRC。目前多用于制造各种简 单刀具，如车刀、铣刀、刨刀的刀片等。
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建立参考系条件
不考虑进给 运动；
规定车刀刀 尖与工件轴 线等高；
刀柄的中心 线垂直于进 给方向。
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刀具静止参考系
基面Pr 切 削 平 面Ps 正交平 面Po
刀具静止参考系
基 面 Pr ： 是 通 过 切 削刃选定点的平面， 它垂直于假定的主运 动方向。
后角αo： 是主后刀面 与切削平面 间的夹角， 在正交平面 内测量 。
刀具标注角度
刀具标注角度
主偏角Ｋｒ： 是切削平面与 假定进给方向 的夹角，在基 面内测量。
副偏角Ｋｒ/： 是副切削平面 与进给反方向 的夹角，在基 面内测量。
刀具标注角度
刀具标注角度
刃倾角λs： 是主切削 刃与基面 间的夹角， 在切削平 面内测量。
刀具角度作用
刀具角度的作用
刃倾角：大小不仅影响刀尖的强度，而且影 响切屑的流向 。
返回刀具角度
6、刀具材料
刀具材料是指刀体即刀具切削部分的材料。 普通刀具材料 --碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质
合金和涂层刀具材料等。 超硬刀具材料 --目前用得较多的有陶瓷、人造聚晶金刚石
和立方氮化硼等 。
返回内容
普通刀具材料
高速钢：热处理后的硬度为63 ~ 70HRC。主 要用于制造各种复杂刀具，如钻头、铰刀、拉 刀、铣刀、齿轮刀具及各种成形刀具。高速钢 常用的牌号有W18Cr4V, W6Mo5Cr4V2和W 9Mo3Cr4V等。
硬质合金：是由高硬难熔金属碳化物粉末，以 钴为粘接剂，用粉末冶金的方法制成的。它的 硬度可达74 - 82HRC。目前多用于制造各种简 单刀具，如车刀、铣刀、刨刀的刀片等。
单元二,刀具基本定义
计算方法：
由上述分析得知： 切削厚度和切削宽度均与刀具主偏角 有关。
而切削层横截面积则与刀具主偏角 及刀尖圆弧半径有关。
（随着主偏角的减小，其切削厚度减小， 但切削宽度将增大）
金属切削刀具的分类
根据机床和加工表面形式划分：
刨 刀 各种铣刀
内孔切削刀具： 钻头、扩孔钻、铰刀、镗刀等 螺纹切削刀具： 丝锥、板牙、螺纹车刀、螺纹铣刀等
2、法平面参考系
指通过切削刃 上选定点与切削 刃相垂直的假想 平面。
3、假定工作平面参考系
假定工 作平面
组成
注：以上各参 背平面 考坐标系均建立于 刀具切削刃上某选 定点，当切削刃选定点产生变化时，则坐 标参考平面也随之而改变位置。
刀具角度的定义：
刀具几何角度是确定刀面在坐标上方 位的角度，是指明刀面、切削刃与假定 参考平面内的夹角。
三面两刃一尖：
是组成金切刀具刀头的基本结构
外圆车刀刀头结构图
刀尖
指当刀具切割工件表面金属层后， 切屑流过的表面。同时也是产生最大切 削力的表面。
是指在切削过程中，刀具与工件上 被切削层过渡表面相对应的表面。
指在切削过程中，刀具与工件上已 加工表面相对应的表面。
（前刀面与主后刀面、副后刀面之间所包含的刀具 实体部分）
刀具材料必须具有一定的切削性能 （硬度、耐磨及耐热） 刀具必须具有适当的几何参数 （切削角度）
如图所示一短轴零件：
怎么加工？ 用什么方法加工 用什么机床来加工 用什么刀具来加工 用什么切削方式加工
一、切削运动
任何一种切削方式都必须具备一个相 对（或多个）运动所组成。
毛坯件 切屑 切削余量
切削后的几何形状
1、正交平面参考系
2.第一章_刀具基本定义
同正交平面静止参考系 切削平面 Ps Pƒ 通过切削刃选定点，平行于假定进给 运动方向并垂直于基面的平面
假定工作平 假定工作平面、背平面静 止参考系 背平面
Pp
通过切削刃选定点，垂直于假定工作 平 面和基面的平面。
量的基面与前刀面之间 的夹角 侧后角α 背后角 背后角α 侧后角 ƒ（背后角 p）： 假定工作平面中（背平 面）测量的切削平面与 后刀面之间的角
①主偏角 r 基面中测量的主切削刃与假定进给运动方向之间的夹角称为主偏角。 主偏角κ 主偏角 ②刃倾角 s 切削平面中测量的主切削刃与过刀尖所作基面之间的夹角称为刃倾角。 刃倾角λ 刃倾角 ③前角 O 正交平面中测量的前刀面与基面之间的夹角称为前角。 前角γ 前角 ④后角 O 正交平面中测量的后刀面与切削平面之间的夹角称为后角。 后角α 后角 ⑤副偏角 r‘ 基面中测量的副切削刃与假定进给运动方向之间的夹角称为副偏角。 副偏角κ 副偏角 ⑥副后角 O’ 副正交平面中测量的副后刀面与副切削平面之间的夹角称为副后角。 副后角α 副后角 ⑦楔角 O 正交平面中测量的前、后刀面之间的夹角称为楔角βO=90o-（γO +αO） 楔角β 楔角 ⑧刀尖角 r 基面中测量的主、副切削刃之间的夹角称为刀尖角。 刀尖角ε 刀尖角 o ‘ r =180 －（κr+κr ）
2）角度的标注 角度，如图 所 示。
γ
α α
向
λ
主剖面参考系刀具静止角度
（二）法剖面参考系刀具静止角度 1.主偏角 主偏角 3.法前角 法前角 5.刃倾角 刃倾角 进给、 （ 三）进给、切深剖面参考系刀具静止角度 1.主偏角 主偏角 3.进给前角 进给前角 5.切深前角 切深前角 2.副偏角 副偏角 4.进给后角 进给后角 6.切深后角 切深后角 2.副偏角 副偏角 4.法后角 法后角
第二章 刀具基本定义
主剖面Po：测量平面
Pr和Ps的概念已讲过，这里主要讲主剖面Po：
（1）概念：过切削刃上选定点，同时垂直于基面Pr和切削平面Ps的平面，或者说垂直于切削刃在基面Pr上的投影。
（2）特点：Po⊥Ps⊥Pr Po包含切削速度Vc的方向。
通过以上分析我们知道，用坐标平面和测量平面与刀具各刀面间形成相应的角度，从而可以确定各刀面在空间的位置。例：前刀面Ar的位置是由前刀面Ar和基面Pr在主剖面Po内形成的角度确定；后刀面Aα由后刀面Aα与切削平面在主剖面Po内形成的角度确定。
前角γo：在主剖面Po内，前面与基面Pr之间的夹角；
前角γo的正负的判定：前面高于基面Pr时为负；前面低于基面Pr时为正；前面与基面Pr重合时为零。
后角αo：在主剖面Po内，后面与切削平面Ps间的夹角；
楔角βo：在主剖面Po内，前、后面间的夹角。βo=90o-(γo+αo)；是一个函数角；
刃倾角λs正负的判定：以刀尖点为基准点
刀尖点是刀刃的最高点，则刃倾角λs为正；
刀尖点是刀刃的最低点，则刃倾角λs为负；
刀刃与基面重合或平行，则刃倾角λs为零；
以上四点，分别阐述了在主剖面系中四个平面即基面Pr、主剖面Po、副剖面Poˊ、切削平面Ps内要度量的角度。由于主刀刃与副刀刃在一个前面上，当前角γo和刃倾角λs确定时，副前角γoˊ也就确定了，因此它是函数角，不做标注。
对于一把外圆车刀，在主剖面系中要表达的有：
在基面Pr内——主偏角кr 、副偏角кrˊ
6个独立的角度 在主剖面Po内——前角γo、后角αo
（做标注） 在副剖面Poˊ内——副后角αoˊ
在切削平面Ps内——刃倾角λs
2个函数角 在基面Pr内——刀尖角εr
刀具的基础知识
刀具的基础知识一、刀具的基本概念刀具是机械制造中用于切削加工的工具，又称切削工具。
广义的切削工具既包括刀具，还包括磨具。
绝大多数的刀具是机用的，但也有手用的。
由于机械制造中使用的刀具基本上都用于切削金属材料，所以“刀具”一词一般就理解为金属切削刀具。
切削木材用的刀具则称为木工刀具。
二、刀具的发展刀具的发展在人类进步的历史上占有重要的地位。
中国早在公元前20世纪，就已出现黄铜锥和紫铜的锥、钻、刀等铜质刀具。
战国后期(公元前三世纪)，由于掌握了渗碳技术，制成了铜质刀具。
当时的钻头和锯，与现代的扁钻和锯已有些相似之处。
然而，刀具的快速发展是在18世纪后期，伴随蒸汽机等机器的发展而来的。
1783年，法国的勒内首先制出铣刀。
1792年，英国的莫兹利制出丝锥和板牙。
有关麻花钻的发明最早的文献记载是在1822年，但直到1864年才作为商品生产。
那时的刀具是用整体高碳工具钢制造的，许用的切削速度约为5米/分。
1868年，英国的穆舍特制成含钨的合金工具钢。
1898年，美国的泰勒和．怀特发明高速钢。
1923年，德国的施勒特尔发明硬质合金。
在采用合金工具钢时，刀具的切削速度提高到约8米/分，采用高速钢时，又提高两倍以上，到采用硬质合金时，又比用高速钢提高两倍以上，切削加工出的工件表面质量和尺寸精度也大大提高。
由于高速钢和硬质合金的价格比较昂贵，刀具出现焊接和机械夹固式结构。
1949~1950年间,美国开始在车刀上采用可转位刀片，不久即应用在铣刀和其他刀具上。
1938年，德国德古萨公司取得关于陶瓷刀具的专利。
1972年，美国通用电气公司生产了聚晶人造金刚石和聚晶立方氮化硼刀片。
这些非金属刀具材料可使刀具以更高的速度切削。
1969年，瑞典山特维克钢厂取得用化学气相沉积法，生产碳化钛涂层硬质合金刀片的专利。
1972年，美国的邦沙和拉古兰发展了物理气相沉积法，在硬质合金或高速钢刀具表面涂覆碳化钛或氮化钛硬质层。
表面涂层方法把基体材料的高强度和韧性，与表层的高硬度和耐磨性结合起来，从而使这种复合材料具有更好的切削性能。
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教学单元2 刀具基本定义
2.1 知识引入 2.2 切削运动、切削用量与切削层参数 2.3 刀具在静止参考系内的切削角度 2.4 刀具的工作角度
教学单元2 刀具基本定义
金属切削加工过程是工件和刀具相互作用的过程。刀具要从 工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，使工件得到符合技术要求的形状、尺寸精度和表面质量。 为了实现这一切削过程，必须具备以下三个条件:①工件与刀 具之间要有相对运动，即切削运动;②刀具材料必须具有一定 的切削性能;③刀具必须具有适当的几何参数，即切削角度等。 本章内容主要是阐明与切削运动及刀具几何角度有关的基本 概念和定义，为后续各单元学习和研究切削过程的基本理论 及其应用作准备。
普通外圆车刀是最典型的简单刀具，其他种类的刀具都可以 看做是它的变形或组合。下面以车刀为代表来介绍刀具切削 部分的基本定义及常用车刀的绘制。
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2.3 刀具在静止参考系内的切削 角度
一、刀具切削部分的组成
如图2-6所示，车刀由切削部分和夹持部分(刀杆)两大部分组成。 车刀的切削部分由三个表面、两条刀刃和一个刀尖组成。 (1)前刀面 直接与切屑接触的表面，用Ar表示。 (2)主后刀 面与工件上过渡表面相对着的表面，用Aα表示。 (3)副后刀面 与工件上已加工表面相对着的表面，用A’α表示。 (4)主切削刃 前刀面与后刀面的交线，承担主要切削工作，用S表示。 (5)副切削刃 前刀面与副后刀面的交线，其靠刀尖处起微量切削作用，
2.进给运动 使主运动能够继续切除工件上多余的金属，以便形成工件表
面所需的运动，称为进给运动。例如车削外圆时车刀的纵向 连续直线进给运动(如图2-2所示)。其他切削加工方法中也是 由工件或刀具来完成进给运动的，但进给运动可能不止一个。 它的运动形式可以是直线运动、旋转运动或两者的组合，但 无论哪种形式的进给运动，它消耗的功率都比主运动要小。
二、切削用量
切削用量是切削速度、进给量和背吃刀量(切削深度)的总称， 也称为切削用量三要索，如图2-4所示。切削用量是表示主运 动及进给运动大小的参数，主要用于调整机床、编制工艺路 线等。切削用量直接影响加工质量、刀具寿命、机床功率损 耗及生产率等。
1.切削速度 切削速度是主运动速度vc，是指切削刃选定点相对工件主运
1.主运动 使工件与刀具产生相对运动以进行切削的最基本的运动，称
为主运动。
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2.2 切削运动、切削用量与切削层 参数
这个运动的速度最高，消耗功率最大。例如，车削外圆时的 工件旋转运动是主运动(如图2-2所示)。其他切削加工方法中 的主运动也同样是由工件或由刀具来完成的，其形式可以是 旋转运动或直线运动，但每种切削加工方法的主运动通常只 有一个。
以最大的切削速度为准。如车削外圆时计算刀刃上所对应的
最大点的速度，钻削时计算钻头外径处的速度。这是因为从
刀具方面考虑，速度大的地方，发热多，磨损快，应当予以
注意。
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2.2 切削运动、切削用量与切削层 参数
2.进给速度vf和进给量f以及每齿进给fz
进给速度vf是刀刃上选定点相对于工件的进给运动的速度， 其单位为mm/min.进给量f是工件或刀具的主运动每转或每一 行程时，工件和刀具两者在进给运动方向上的相对位移量，
其单位是mm/r
每齿进给fz是多刃切削刀具(如铣、铰、拉)转一周，则有z个 齿进行切削，多刃切削刀具在每转一齿角时，工件和刀具的
相对位移量，单位是mm/z
进给速度vf与进给量f的关系有:
vf=fn
进给速度vf与每齿进给fz的关系有:
vf= fz×n×z
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2.2 切削运动、切削用量与切削层 参数
用来确定刀具几何角度的参考系有两类:一类称为刀具静止参 考系，是刀具设计时标注、刃磨和测量的基准，用此定义的 刀具角度称刀具标注角度;另一类称为刀具工作参考系，是确 定刀具切削工作时角度的基准，用此定义的刀具角度称刀具 工作角度。
建立刀具标注角度参考系时不考虑进给运动的影响，且假定 车刀刀尖与工件中心等高，车刀刀杆中心线垂直于工件轴线 安装。
面积。
AD=hDbD=apf
分析以上三式可知:切削厚度与切削宽度随主偏角大小变化。
当kr=90°时，hD=f,bD=ap，只与切削用量ap，f有关，不受主 偏角的影响。但切削层横截面的形状则与主偏角、刀尖圆弧
半径大小有关。随主偏角的减小，切削厚度将减小，而切削
宽度将增大。
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2.3 刀具在静止参考系内的切削 角度
2.法平面参考系(图2-8(a)) 法平面参考系由基面pr、切削平面ps和法平面pn组成(非正交
参考系)。法平面pn是指过切削刃上某选定点与切削刃垂直的 平面。
3.假定工作平面参考系(图2-8(b)) 假定工作平面参考系由基面pr、假定工作平面pf和背平面pp组
成。其中，假定工作平面pf是指过切削刃上某选定点，平行 于假定进给运动方向并垂直于基面pr的平面。背平面pp是指 过切削刃上某选定点，垂直于假定工作平面pf和基面pr的平 面。
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2.1 知识引入
车削如图2-1所示的零件，试分析车削
63
0 0.05
外圆、切螺纹退
刀槽、加工螺纹表面车削运动的组成。如果以189 m/min精车
该外圆，车床主轴的旋转速度应该是多少?若每转进给为0. 1
mm/r，则刀架的移动速度是多少?
刀具是如何具备切削能力的?刀具的几何形状如何来描述?如 果以0. 2 mm/r的进给量车削外圆，试问刀具几何角度将发生 怎样的变化?如果在实际加工前由于安装误差，刀尖低于工件 中心线1.5 mm，试问该刀具的几何角度又将会发生怎样的变 化?
动的瞬时速度，单位m/min。
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2.2 切削运动、切削用量与切削层 参数
当主运动为旋转运动时，切削速度由下式确定
式中d—工件直径或刀c具 (1砂0d0n轮0 )直径，位为:r/min
对于旋转体工件或旋转类刀具，在转速一定时，由于切削刃 上各点的回转半径不同，因而切削速度不同。在计算时，应
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2.3 刀具在静止参考系内的切削 角度
需要指出的是，以上刀具各标注角度参考系均适用于选定点 在主切削刃上，如果切削刃选定点选在副切削刃上时，则所 定义的是副切削刃标注角度参考系的参考平面，应在相应的 符号右上角标“’”以使区别，并在各参考平面名称之前冠 以“副”。如副切削平面p’s，副正交平面p’0等。
具有修光性质，用S’表示。
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2.3 刀具在静止参考系内的切削 角度
(6)刀尖 主切削刃和副切削刃的交点。通常以圆弧或短直线 形出现，以提高刀具的使用寿命。
由于切削刃不可能刃磨得很锋利，总有一些刃口圆弧，如刀 楔的放大部分图2-7(a)所示。刃口的锋利程度用切削刃钝圆半 径rn表示，一般工具钢刀具rn为0.01~0.02 mm，硬质合金刀具 rn为0.02--0.02 mm
平面，车刀的基面可理解为平行刀具底面的平面(图2-9)。基 面垂直于切削速度方向，用pr表示。 (2)切削平面过切削刃选定点与切削刃相切并垂直于基面的平 面，用ps表示。
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2.3 刀具在静止参考系内的切削 角度
(3)正交平面过切削刃选定点同时垂直于切削平面与基面的平 面，又称主剖面，用p0表示。
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2.2 切削运动、切削用量与切削层 参数
一、切削运动
车削外圆是金属切削加工中常见的加工方法，现以它为例来 分析工件与刀具间的切削运动。图2-2表示车削外圆时的情况， 工件旋转，车刀连续纵向直线进给，于是形成工件的外圆柱 表面。
在其他各种切削加工方法中，刀具或工件同样必须完成一定 的切削运动。通常切削运动按其所起作用可分为以下两种:
切削层形状、尺寸直接影响着切削过程的变形、刀具承受的 负荷以及刀具的磨损。为简化计算，切削层形状、尺寸规定 在刀具基面中度量，即切削层公称横截面中度量。
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2.2 切削运动、切削用量与切削层 参数
切削层尺寸是指在刀具基面中度量的切削层厚度与宽度，它
与切削用量ap、f大小有关。切削层横截面及其厚度、宽度的 定义与符号如下:
待加工表面即将被切去金属层的表面: 过渡表面(加工表面)切削刃正在切削的表面: 已加工表面已经切去多余金属而形成的新表面。 这些定义也适用于其他切削加工。不同形状的切削刃与不同
的切削运动组合，即可形成各种工件表面，如图2-3所示。
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2.2 切削运动、切削用量与切削层 参数
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2.2 切削运动、切削用量与切削层 参数
总之，任何切削加工方法都必须有一个主运动，可以有一个 或几个进给运动。主运动和进给运动可以由工件或刀具分别 完成，也可以由刀具单独完成(例如在钻床上钻孔或铰孔)。
在切削运动作用下，工件上的切削层不断地被刀具切削并转 变为切屑，从而加工出所需要的工件新表面。在这一表面形 成的过程中，工件上有三个不断变化着的表面(如图2-2所示):
为了提高刃口强度以满足不同加工要求，在前、后刀面上均 可磨出倒棱面Aγ1、Aα1，如图2-7(a)所示。bγ1是前刀面Aγ1的 倒棱宽度; bα1是后刀面Aα1的倒棱宽度。
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2.3 刀具在静止参考系内的切削 角度
为了改善刀尖的切削性能，常将刀尖做成修圆刀尖或倒角刀 尖，如图2-7(b)所示。其参数有:刀尖圆弧半径(它是在基面上 测量的刀尖倒圆的公称半径)、倒角刀尖长度bc、刀尖倒角偏 角kγ1。
不同类型的刀具，其刀面、切削刃数量不同，但组成刀具的 最基本单元是两个刀面汇交形成的一个切削刃，简称两面一 刃。任何复杂的刀具都可将其分为一个基本单元进行分析。
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2.3 刀具在静止参考系内的切削 角度
2.1 知识引入 2.2 切削运动、切削用量与切削层参数 2.3 刀具在静止参考系内的切削角度 2.4 刀具的工作角度
教学单元2 刀具基本定义
金属切削加工过程是工件和刀具相互作用的过程。刀具要从 工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，使工件得到符合技术要求的形状、尺寸精度和表面质量。 为了实现这一切削过程，必须具备以下三个条件:①工件与刀 具之间要有相对运动，即切削运动;②刀具材料必须具有一定 的切削性能;③刀具必须具有适当的几何参数，即切削角度等。 本章内容主要是阐明与切削运动及刀具几何角度有关的基本 概念和定义，为后续各单元学习和研究切削过程的基本理论 及其应用作准备。
普通外圆车刀是最典型的简单刀具，其他种类的刀具都可以 看做是它的变形或组合。下面以车刀为代表来介绍刀具切削 部分的基本定义及常用车刀的绘制。
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2.3 刀具在静止参考系内的切削 角度
一、刀具切削部分的组成
如图2-6所示，车刀由切削部分和夹持部分(刀杆)两大部分组成。 车刀的切削部分由三个表面、两条刀刃和一个刀尖组成。 (1)前刀面 直接与切屑接触的表面，用Ar表示。 (2)主后刀 面与工件上过渡表面相对着的表面，用Aα表示。 (3)副后刀面 与工件上已加工表面相对着的表面，用A’α表示。 (4)主切削刃 前刀面与后刀面的交线，承担主要切削工作，用S表示。 (5)副切削刃 前刀面与副后刀面的交线，其靠刀尖处起微量切削作用，
2.进给运动 使主运动能够继续切除工件上多余的金属，以便形成工件表
面所需的运动，称为进给运动。例如车削外圆时车刀的纵向 连续直线进给运动(如图2-2所示)。其他切削加工方法中也是 由工件或刀具来完成进给运动的，但进给运动可能不止一个。 它的运动形式可以是直线运动、旋转运动或两者的组合，但 无论哪种形式的进给运动，它消耗的功率都比主运动要小。
二、切削用量
切削用量是切削速度、进给量和背吃刀量(切削深度)的总称， 也称为切削用量三要索，如图2-4所示。切削用量是表示主运 动及进给运动大小的参数，主要用于调整机床、编制工艺路 线等。切削用量直接影响加工质量、刀具寿命、机床功率损 耗及生产率等。
1.切削速度 切削速度是主运动速度vc，是指切削刃选定点相对工件主运
1.主运动 使工件与刀具产生相对运动以进行切削的最基本的运动，称
为主运动。
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2.2 切削运动、切削用量与切削层 参数
这个运动的速度最高，消耗功率最大。例如，车削外圆时的 工件旋转运动是主运动(如图2-2所示)。其他切削加工方法中 的主运动也同样是由工件或由刀具来完成的，其形式可以是 旋转运动或直线运动，但每种切削加工方法的主运动通常只 有一个。
以最大的切削速度为准。如车削外圆时计算刀刃上所对应的
最大点的速度，钻削时计算钻头外径处的速度。这是因为从
刀具方面考虑，速度大的地方，发热多，磨损快，应当予以
注意。
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2.2 切削运动、切削用量与切削层 参数
2.进给速度vf和进给量f以及每齿进给fz
进给速度vf是刀刃上选定点相对于工件的进给运动的速度， 其单位为mm/min.进给量f是工件或刀具的主运动每转或每一 行程时，工件和刀具两者在进给运动方向上的相对位移量，
其单位是mm/r
每齿进给fz是多刃切削刀具(如铣、铰、拉)转一周，则有z个 齿进行切削，多刃切削刀具在每转一齿角时，工件和刀具的
相对位移量，单位是mm/z
进给速度vf与进给量f的关系有:
vf=fn
进给速度vf与每齿进给fz的关系有:
vf= fz×n×z
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2.2 切削运动、切削用量与切削层 参数
用来确定刀具几何角度的参考系有两类:一类称为刀具静止参 考系，是刀具设计时标注、刃磨和测量的基准，用此定义的 刀具角度称刀具标注角度;另一类称为刀具工作参考系，是确 定刀具切削工作时角度的基准，用此定义的刀具角度称刀具 工作角度。
建立刀具标注角度参考系时不考虑进给运动的影响，且假定 车刀刀尖与工件中心等高，车刀刀杆中心线垂直于工件轴线 安装。
面积。
AD=hDbD=apf
分析以上三式可知:切削厚度与切削宽度随主偏角大小变化。
当kr=90°时，hD=f,bD=ap，只与切削用量ap，f有关，不受主 偏角的影响。但切削层横截面的形状则与主偏角、刀尖圆弧
半径大小有关。随主偏角的减小，切削厚度将减小，而切削
宽度将增大。
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2.3 刀具在静止参考系内的切削 角度
2.法平面参考系(图2-8(a)) 法平面参考系由基面pr、切削平面ps和法平面pn组成(非正交
参考系)。法平面pn是指过切削刃上某选定点与切削刃垂直的 平面。
3.假定工作平面参考系(图2-8(b)) 假定工作平面参考系由基面pr、假定工作平面pf和背平面pp组
成。其中，假定工作平面pf是指过切削刃上某选定点，平行 于假定进给运动方向并垂直于基面pr的平面。背平面pp是指 过切削刃上某选定点，垂直于假定工作平面pf和基面pr的平 面。
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2.1 知识引入
车削如图2-1所示的零件，试分析车削
63
0 0.05
外圆、切螺纹退
刀槽、加工螺纹表面车削运动的组成。如果以189 m/min精车
该外圆，车床主轴的旋转速度应该是多少?若每转进给为0. 1
mm/r，则刀架的移动速度是多少?
刀具是如何具备切削能力的?刀具的几何形状如何来描述?如 果以0. 2 mm/r的进给量车削外圆，试问刀具几何角度将发生 怎样的变化?如果在实际加工前由于安装误差，刀尖低于工件 中心线1.5 mm，试问该刀具的几何角度又将会发生怎样的变 化?
动的瞬时速度，单位m/min。
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2.2 切削运动、切削用量与切削层 参数
当主运动为旋转运动时，切削速度由下式确定
式中d—工件直径或刀c具 (1砂0d0n轮0 )直径，位为:r/min
对于旋转体工件或旋转类刀具，在转速一定时，由于切削刃 上各点的回转半径不同，因而切削速度不同。在计算时，应
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2.3 刀具在静止参考系内的切削 角度
需要指出的是，以上刀具各标注角度参考系均适用于选定点 在主切削刃上，如果切削刃选定点选在副切削刃上时，则所 定义的是副切削刃标注角度参考系的参考平面，应在相应的 符号右上角标“’”以使区别，并在各参考平面名称之前冠 以“副”。如副切削平面p’s，副正交平面p’0等。
具有修光性质，用S’表示。
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2.3 刀具在静止参考系内的切削 角度
(6)刀尖 主切削刃和副切削刃的交点。通常以圆弧或短直线 形出现，以提高刀具的使用寿命。
由于切削刃不可能刃磨得很锋利，总有一些刃口圆弧，如刀 楔的放大部分图2-7(a)所示。刃口的锋利程度用切削刃钝圆半 径rn表示，一般工具钢刀具rn为0.01~0.02 mm，硬质合金刀具 rn为0.02--0.02 mm
平面，车刀的基面可理解为平行刀具底面的平面(图2-9)。基 面垂直于切削速度方向，用pr表示。 (2)切削平面过切削刃选定点与切削刃相切并垂直于基面的平 面，用ps表示。
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2.3 刀具在静止参考系内的切削 角度
(3)正交平面过切削刃选定点同时垂直于切削平面与基面的平 面，又称主剖面，用p0表示。
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2.2 切削运动、切削用量与切削层 参数
一、切削运动
车削外圆是金属切削加工中常见的加工方法，现以它为例来 分析工件与刀具间的切削运动。图2-2表示车削外圆时的情况， 工件旋转，车刀连续纵向直线进给，于是形成工件的外圆柱 表面。
在其他各种切削加工方法中，刀具或工件同样必须完成一定 的切削运动。通常切削运动按其所起作用可分为以下两种:
切削层形状、尺寸直接影响着切削过程的变形、刀具承受的 负荷以及刀具的磨损。为简化计算，切削层形状、尺寸规定 在刀具基面中度量，即切削层公称横截面中度量。
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2.2 切削运动、切削用量与切削层 参数
切削层尺寸是指在刀具基面中度量的切削层厚度与宽度，它
与切削用量ap、f大小有关。切削层横截面及其厚度、宽度的 定义与符号如下:
待加工表面即将被切去金属层的表面: 过渡表面(加工表面)切削刃正在切削的表面: 已加工表面已经切去多余金属而形成的新表面。 这些定义也适用于其他切削加工。不同形状的切削刃与不同
的切削运动组合，即可形成各种工件表面，如图2-3所示。
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2.2 切削运动、切削用量与切削层 参数
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2.2 切削运动、切削用量与切削层 参数
总之，任何切削加工方法都必须有一个主运动，可以有一个 或几个进给运动。主运动和进给运动可以由工件或刀具分别 完成，也可以由刀具单独完成(例如在钻床上钻孔或铰孔)。
在切削运动作用下，工件上的切削层不断地被刀具切削并转 变为切屑，从而加工出所需要的工件新表面。在这一表面形 成的过程中，工件上有三个不断变化着的表面(如图2-2所示):
为了提高刃口强度以满足不同加工要求，在前、后刀面上均 可磨出倒棱面Aγ1、Aα1，如图2-7(a)所示。bγ1是前刀面Aγ1的 倒棱宽度; bα1是后刀面Aα1的倒棱宽度。
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2.3 刀具在静止参考系内的切削 角度
为了改善刀尖的切削性能，常将刀尖做成修圆刀尖或倒角刀 尖，如图2-7(b)所示。其参数有:刀尖圆弧半径(它是在基面上 测量的刀尖倒圆的公称半径)、倒角刀尖长度bc、刀尖倒角偏 角kγ1。
不同类型的刀具，其刀面、切削刃数量不同，但组成刀具的 最基本单元是两个刀面汇交形成的一个切削刃，简称两面一 刃。任何复杂的刀具都可将其分为一个基本单元进行分析。
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2.3 刀具在静止参考系内的切削 角度