刀具切削部分的几何形状和角度解析

刀具几何形状参数对切削力的影响分析引言：切削力是刀具加工过程中的重要参数，对加工质量、切削效率和刀具寿命有着重要影响。

刀具的几何形状参数是切削力大小的决定因素之一。

本文将分析刀具几何形状参数对切削力的影响，并提出一些优化措施，以提高加工效率和刀具寿命。

一、刀具几何形状参数的类型1. 刀尖几何形状参数：常见的刀尖几何形状参数包括切割角、刃倒角、刃倾斜角等。

这些参数可以影响刀具与工件间的接触情况，进而影响切削力的大小和方向。

2. 刀尖半径：刀尖半径是刀具边界上一个曲率半径，它可以影响切削力的大小和方向，一般来说，刀尖半径越大，切削力越小。

3. 刀片后角：刀片后角是指刀片后角与工件间的夹角，它可以影响切削力的大小和切屑形态。

较小的刀片后角可以减小切削力，改善切削效果。

二、刀具几何形状参数对切削力的影响1. 刀尖几何形状参数的影响：刀尖几何形状参数可以影响刀具与工件的接触情况，进而影响切削力。

例如，增加切割角可以增加刀具与工件之间的摩擦力，从而增加切削力。

而增加刃倒角可以减小刀具与工件之间的接触面积，从而减小切削力。

刃倾斜角的改变也会影响切削力的大小和方向。

2. 刀尖半径对切削力的影响：刀尖半径主要影响了刀具接触压力的分布。

较大的刀尖半径可以减小切削区域的压力，从而减小切削力。

然而，过大的刀尖半径可能导致刀具易于磨损，减少工具使用寿命。

3. 刀片后角对切削力的影响：刀片后角的改变可以影响切削力的大小，但也会对切削质量产生影响。

在一定范围内，较小的刀片后角会减小切削力，并提升切削质量；然而，过小的刀片后角可能导致切削力不稳定和切削质量下降。

三、刀具几何形状参数的优化方法1. 刀尖几何形状参数的优化：选择合适的切割角、刃倒角和刃倾斜角，可以在保证切削力不过大的前提下，提高切削效果和工具寿命。

优化刀尖几何形状参数的方法包括结构设计与材料选择等。

2. 刀尖半径的优化：根据具体加工要求，选择适当的刀尖半径，以平衡切削力与刀具寿命之间的关系。

班级：过073 姓名：谢若思学号：070342切削刀具的几何角度在金属切削加工中，刀具的完善程度，对切削效率、加工质量和产品成本有很大的影响。

为完善的改革金切刀具，研究刀具的几何参数是很重要的；刀具几何参数、刀具材料和刀具结构是研究金切工具的三项基本内容。

一、刀具合理的几何参数在保证加工质量和刀具经济耐用度的前提下，能够满足提高生产效率、降低成本的刀具几何参数，称为刀具的合理几何参数。

它包括：①切削刃的形状：如直线刃、折线刃、圆弧刃、月牙弧刃、波形刃等，刀尖（及过渡刃）的形状也属于刃形问题。

②切削区的剖面型式及参数：切削刃的剖面型式，又简称为刃区型式。

常用的是锋刃，也可以在切削刃区磨出负倒棱、消振棱等。

③刀面型式及参数：如前刀面上磨出断屑槽、卷屑槽，后刀面上双重刃磨或铲背等。

④刀具的切削角度：即前角γ0、后角α0、主偏角κr、副偏角κr’、刃倾角λs等。

二、选择刀具合理几何参数的一般性原则1.要考虑工件的实际情况选择刀具合理的几何参数，要考虑工件的实际情况，主要是工件材料的化学成分、制造方法、热处理状态、力学与物理性能（包括硬度、抗拉强度、延伸率、冲击韧性、导热系数、熔点等），还有毛坯表层情况、工件的形状、尺寸、精度和表面质量要求等。

2.要考虑刀具材料和刀具结构选择刀具合理几何参数时，主要是考虑刀具材料的化学成分、力学与纹理性能（包括硬度、抗弯强度、冲击值、耐磨性、热硬性和导热系数），还有刀具的结构型式，是整体式、焊接式或机夹式等。

3.要注意各个几何参数之间的联系刀具的刃形、刃区、刀面和角度之间是相互联系的，应该综合起来考虑它们之间的作用与影响，分别确定其合理数值。

例如，选择前角γ0时，要考虑卷屑槽型、有无倒棱及刃倾角的正负大小等，联系这些情况，优选合理的前角值，不要割裂它们之间的内在联系，孤立地选择某一参数。

4.要考虑具体的加工条件选择合理几何参数，也要考虑加工条件，这就是机床、夹具的情况，系统刚度及功率大小，切削用量和切削液性能等。

切削金属时，刀具切入工件，刀具角度是用来确定刀具切削部分几何形状的重要参数。

一、车刀切削部分的组成三面二刃一刀尖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。

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）主切削刃刀具的前刀面与主后刀面的交线称为主切削刃。

5）副切削刃刀具的前刀面与副后刀面的交线称为副切削刃。

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。

二、测量车刀切削角度的辅助平面为了确定和测量车刀的几何角度，需要选取三个辅助平面作为基准，这三个辅助平面是切削平面、基面和正交平面。

1）切削平面——切于主切削刃某一选定点并垂直于刀杆底平面的平面。

2）基面——过主切削刃的某一选定点并平行于刀杆底面的平面。

3）正交平面——垂直于切削平面又垂直于基面的平面。

可见这三个坐标平面相互垂直，构成一个空间直角坐标系。

三、车刀的主要几何角度及选择1）前角(γ0 ) 选择的原则前角的大小主要解决刀头的坚固性与锋利性的矛盾。

因此首先要根据加工材料的硬度来选择前角。

加工材料的硬度高，前角取小值，反之取大值。

其次要根据加工性质来考虑前角的大小，粗加工时前角要取小值，精加工时前角应取大值。

前角一般在-5°～25°之间选取。

通常，制作车刀时并没有预先制出前角（γ0），而是靠在车刀上刃磨出排屑槽来获得前角的。

排屑槽也叫断屑槽，它的作用大了去了折断切屑，不产生缠绕；控制切屑的流出方向，保持已加工表面的精度；降低切削抗力，延长刀具寿命。

２）后角(α0 )选择的原则首先考虑加工性质。

精加工时，后角取大值，粗加工时，后角取小值。

其次考虑加工材料的硬度，加工材料硬度高，主后角取小值，以增强刀头的坚固性；反之，后角应取小值。