刀具角度

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第一章 金属切削加工的基础知识 第二节 金属切削刀具

1.2.1 刀具切削部分的基本定

*刀具结构及其几何形状

刀具分类：按工种：车刀、铣刀、刨刀、滚刀等

按功能： 车刀、切断刀、螺纹刀、偏刀、尖刀、镗孔刀、成形刀等

刀具的形式：整体式、焊接式、机械安装式（压板压紧）

切削部分

在金属切削加工中,刀具虽然种类繁多,形状各不相间,但它们切削部分的几何形状与要素总是以普通外圆车刀切削部分的几何形状为基本形态。无论刀具结构如何复杂,都是由普通外圆车刀切削部分演变或组合而成的。

（1）前刀面(Aγ),直接作用于被切金属层,并控制切屑经过时流出方向的刃面,简称前面。

（2）主后刀面(Aα)同工件的加工表面相互作用和相对着的刀面,简称后面,

（3）副后刀面(Aα′)同工件已加工表面相互作用和相对着的刀面,简称副后面,

（4）主切削刃(S) 前刀面与主后刀面的交线,简称主刃。它担负着主要切削工作。

（5）副切削刃(S′) 前刀面与副后刀面的交线,简称副刃。它配合主刃完成切削工作,并最终形成已加工表面。

（6）刀尖 主切削刃与副切削刃的联接部位,或者是切削刃(刃段)之间转折的尖角过渡部分。它是切削负荷最重、条件最恶劣的地方。为了增加刀尖的强度与耐磨性,多数刀具都在刀尖处磨出直线或圆孤形过渡刃。

*刀具的静止参考系（ Pr — Ps — Po 系 — 正交平面参照系）

（1）静止参照系的假设条件：

假定运动条件：进给量 f=0

假定安装条件：刀尖与工件回转中心等高；

刀杆方向与进给方向垂直。

（2）辅助平面：

切削平面 Ps ： 过切削刃上一点，与加工表面相切的平面。

基面 Pr ： 过切削刃上同一点，与切削速度相垂直的平面。

正交平面 Po （主剖面）： 过切削刃上同一点，与切削平面和基面相垂直的平面。

实验时间星期二

实验地点实验南楼202

实验一、刀具认识及刀具角度三维测量

一、实验目的

1. 熟悉外圆车刀刀头部分的构造，掌握刀具参考系及参考平面的确定方法；

2. 了解万能角度尺的结构，并掌握其使用方法；

3. 一般了解生产中常用各种金属切削刀具的形状、结构、切削加工原理及用途。

二、实验设备

外圆车刀、外圆车刀模型、万能角度尺；

生产中常用的各种金属切削刀具实物。

三、实验原理及方法

㈠ 一般了解生产中常用各种金属切削刀具

由实验指导教师向学生展示生产中常用各种金属切削刀具，并讲授刀具的形状、结构、切削加工原理及用途。

㈡ 外圆车刀几何角度的测量

1. 测量原理

根据刀具几何角度的定义利用量具进行测量。

2．测量方法

将量具的测量平面置于刀具代测角度所在的平面上，调整量具的测量边，使其与相应平面重合，读数即可。（用万能角度尺测量外圆车刀的具体方法见附录二）

四、实验步骤

1．实验准备（预习）

复习有关刀具参考系、参考平面的知识：掌握刀具角度的标注方法；熟悉刀具基本角度（γ0、α0、λs、κr、κr’）的定义；阅读本实验指导书，重点了解万能角度尺的使用方法及刀具角度的测量方法。

2．实验

1 ① 测量刀具角度并作记录； ② 认真考察各种常用金属切削刀具的外形、刀具结构和切削原理，了解各类刀具的生产用途。

3．完成实验报告

五、思考题

1、 主剖面参考系中，参考平面：基面、切削平面和主剖面的定义是什么？

2、 车刀的刃倾角在哪个参考平面中测量？刃倾角在切削中起什么作用？

3、 车刀的前刀面的型面有哪几种？各起何种作用？

4、 拉刀的刀齿结构有何特点？粗切齿、过渡齿、精切齿和校正齿各起何作用？

2 附录一 万能角度尺的使用方法

万能角度尺是在实际生产中常用的角度测量量具，其测量范围0～320°，测量精度为2′。它由基尺、直尺、直角尺及夹持件组成，见图1－2所示。在基尺上，游尺可绕原点转动。游尺上的“0”线所对主尺上的刻度，就是基面与测量边之间的夹角。读数方法与游标卡尺相似。

金属切削刀具是制造业中常用的工具，正确的切削角度对切削质量有着重要的影响。在金属加工过程中，常用的五个切削角度包括：刀尖倒角角度、主偏角、副偏角、前角和后角。

一、刀尖倒角角度

刀尖倒角角度是指刀具前端倒角的角度，它的大小会影响切削的刀尖强度和耐磨性。一般来说，刀尖倒角角度越小，刀尖强度越高，耐磨性也越好。常见的刀尖倒角角度为15度至45度不等，选用合适的刀尖倒角角度能够减小切屑厚度、改进切削刚度和提高刀具寿命。

二、主偏角

主偏角又称前角，是指切削刃与工件表面的夹角。主偏角的大小直接影响着刀具的切削力和切屑的形态。通常情况下，主偏角越小，切削力越小，切削刚度越大。然而，主偏角过小也容易导致刀具容易断裂和刀尖易磨损。在实际加工中需要根据不同的工件材料和加工条件来选择合适的主偏角。

三、副偏角

副偏角又称侧倾角，是指刀具刃部与切削面的夹角。副偏角的大小影响着切屑的流动和刀具的耐磨性。一般情况下，副偏角越小，切屑流动越顺畅，切屑的形态也更好。但过小的副偏角容易导致刀具刃部的磨损加剧。在选择副偏角时需要兼顾切屑形态和刀具的耐磨性。

四、前角

前角是刀具刃部与工件表面接触时形成的角度，它的大小直接影响着切削时的切削力和切屑的形态。一般情况下，前角越大，切削力越小，切屑流动也更加顺畅。然而，过大的前角容易导致刀具刃部的磨损加快。在实际加工中需要根据工件材料和加工条件来选择合适的前角。

五、后角

后角是刀具刃部背面与工件表面形成的角度，它的大小影响着刀具刃部的强度和切削力。一般情况下，后角越大，刀具刃部强度越高，切削力也相对较小。然而，过大的后角会导致刃部切削过程中的摩擦增大，从而影响切削质量。在选择后角时需要根据实际情况进行合理的选择。

总结：

金属切削刀具的切削角度对切削质量和刀具寿命有着重要的影响。正确选择刀尖倒角角度、主偏角、副偏角、前角和后角，可以有效地改善切削过程中的刀具性能，提高加工质量，降低成本，增加经济效益。在实际加工中，需要根据具体的工件材料和加工条件来合理选择切削角度，以达到最佳的加工效果。在金属加工领域，切削是一项重要的工艺，而刀具的切削角度直接关系到切削过程的效率和质量。正确选择和控制刀具的切削角度，可以提高加工质量，降低成本，并且增加生产效率。在实际应用中，五个常用的切削角度包括刀尖倒角角度、主偏角、副偏角、前角和后角都需谨慎考虑和合理设计。

1．车刀切削部分的组成

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。

（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

图3 测量车刀的辅助平面

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，如图3所示。

1）切削平面Ps 切削平面是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Pr 基面是过主切削刃某一选定点并平行于刀杆底面的平面。

3）正交平面P0 主剖面是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。

图4 车刀的主要角度

(2) 车刀的主要几何及其选择

1）前角前角在正交平面内测量的前刀面与基面间的夹角。前角的正负方向按图示规定表示，即刀具前刀面在基面之下时为正前角，刀具前刀面在基面之上时为负前角。前角一般在-5°～ 25°之间选取。

前角选择的原则：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。

２）后角在正交平面内测量的主后刀面与切削平面间的夹角。后角不能为零度或负值，一般在6°～12°之间选取。

后角选择的原则：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。