机械制造技术基础第二章 第一节切削运动及刀具结构

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2.2.3 刀具工作角度
• 在横向进给切削或切断 工件时，随着进给量f值的增 加和加工直径d的减小，工作 后角不断减小，刀尖接近工 件中心位置时，工作后角的 减小特别严重，很容易因后 面和工件过渡表面剧烈摩擦 使刀刃崩碎或工件被挤断， 切削中应引起充分重视。因 此，切断工件时不宜选用过 大的进给量f，或在切断接近 结束时，应适当减小进给量 或适当加大标注后角。
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2.2.3 刀具工作角度
当工件材料和加工性质不同时，常用硬质合金车刀的 合理前角如表2-1所示。
表2-1 合理前角 粗 车 精 车 硬质合金车刀合理前角的参考值 合理前角 粗 车 精 车
工件材料 低碳钢 中碳钢 合金钢 淬火钢
工件材料 灰铸铁 铜及铜合金 铝及铝合金 钛合金 ≤1.177 GP a
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2.1.1 切削运动
3、合成切削运动
刀具与工件间的相对切削运 动是主运动和进给运动的合成运 动。切削刃上选定点相对于工件 的主运动的瞬时速度，称为切削 速度，以vc表示。切削刃上选定点 相对于工件的进给运动的瞬时速 度，称为进给速度，以vf表示。合 成切削运动的瞬时速度用ve表示。 则ve＝vc＋vf 。
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2.2.2 刀具静止角度参考系及其坐标平面
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2.2.2 刀具静止角度参考系及其坐标平面
刀具静止角度
2.
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2.2.2 刀具静止角度参考系及其坐标平面
刀具在正交平面参考系中定义的标注角度有： （1）前角 γo ：前刀面与基面间的夹角（正交平面中测量） 作用：影响切屑的变形程度； 影响刀刃强度
后角α0：后刀面与切削平面间的夹角（正交 平面中测量）
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2.2.2 刀具静止角度参考系及其坐标平面

2. 进给量 f
vc =πd n/1000 vc = 2Lnr /1000
(mm/r 或 mm/双行程)
进给速度 vf =n f = n fz z （mm/s 或 mm/min)
3. 背吃刀量（切削深度） ap
车削外圆时
ap = (dw-dm)/2
钻孔时
ap = dm/2
•25
例题：
车外圆时工件加工前直径为62mm，加工后直径为56 mm，工件转速为4r/s，刀具每秒钟沿工件轴向移动2mm，
2）金刚石（最硬、耐磨性好，耐热性较差 800℃ 加工陶瓷、硬质合金、有色金属等，不适于铁系金属加工
3）立方氮化硼 硬度仅次于金刚石，化学稳定性、耐热性好，加工淬火钢等
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切削运动
•22
加工表面
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切削用量
•24
切削用量三要素
1. 切削速度 v
(m/s 或 m/min)
主运动为旋转运动 往复运动
YG (K) 类
分 短切屑黑色金属 类 有色金属非金属
WC+ Co
YT (P)类
加工长切屑的 黑色金属
WC+ TiC+ Co
YW (M)类
钢材、铸铁等 有色金属非金属 WC+ TiC+ TaC+ Co
•19
牌号 YG3 YA6 YG6X YG6 YG8 YT30 YT15 YT5 YW1 YW2 YN05 YN10
实际切角度参考系
(1)正交平面参考系
pr、ps、po
基并(面垂2)直Pp法rr 、于通平切p过面s削、切参速削考pn度刃系方上向的的选平定面点
切削平面Ps 通过切削刃上的选 定(点3)并进与给工平件面加背工平表面面参相考切系的

是刀具完成的，如车削、钻削等。
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▪ (3)合成切削运动
工件加工新表面的形成是靠刀具与工件之间的切削运动实现的。当进 给运动连续进行时，主运动和进给运动的合成运动是实际切削运动。
由于进给速度常常比主运动速度小得多，故常将主运动看成是切削运 动。
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2．工件切削中的表面
kre=kr G； kre’=kr ’ + G
式中 G——进给剖面 Pf 与工作进给剖面 Pfe 之间的夹角，在基面Pr内测量。
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三、刀具材料
1. 刀具材料应具备的切削性能
切削时刀具要承受高温、高压、摩擦和冲击的作用，刀具削
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(2)纵车
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γfe =γf十η αfe =αf – η
tan f d w
上述角度变换可以换算到主剖面内：
tanηo=tanη·sinkr γoe =γo十ηo αoe =αo – ηo
由上式可知η值与进给量 f 和工件直径 dw 有关。一般外圆车削的η值不超过30’～40’，
作，并最终形成加工表面，也称为副刀刃。
▪(6)刀尖 连接主切削刃和副切 削刃的一段刀刃，它可以是一 段小的圆弧，也可以是段直线。
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▪ （二）刀具的标注角度 ▪ 1.刀具标注角度的参考系
刀具要从工件上切除材料．就必须具有一 定的切削角度。切削角度决定了刀具切削部 分各表面之间的相对位置。
为了确定和测量刀具的角度，必须引入一 个由三个参考平面组成的空间坐标参考系。
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▪ (1)基面Pr 通过主切削刃上某一指定点．并与该点切削速度方 向相垂直的平面。

表2-1列出了几种常用高速钢的力学性能。
(3)粉末冶金高速钢 粉末冶金高速钢是在用高压惰性气体(氩气或氮气)把 钢水雾化成粉末后，再经过热压、锻轧成材。 特点及适用范围： 有效地解决了熔炼高速钢的碳化物共晶偏析问题，结 晶组织细小均匀。与熔炼高速钢相比，粉末冶金高速钢材 质均匀，韧性好，硬度高，热处理变形小，质量稳定，刃 磨性能好，刀具寿命较高。可用它切削各种难加工材料， 特别适合于制造各种精密刀具和 形状复杂的刀具。
常用来制造形状复杂、要求热处理变形小的低速刀具， 如丝锥、板牙、铰刀等。
3．高速钢
高速钢是加入了较多的钨(w)、钼(Mo)、铬(Cr)、钒 (v)等合金元素的高合金工具钢。 高速钢的性能：
具有较高的硬度(62～67HRC)和耐热性；高的耐热性， 温度高达500～650℃时仍能进行切削；高强度 (抗弯强度 是一般硬质合金的2～3倍，陶瓷的5～6倍)；韧性好，可 在有冲击、振动的场合应用；制造工艺性好，容易磨出锋 利的切削刃。 高速钢的应用：适于制造各类刀具，尤其适于制造钻 头、拉刀、成形刀具、齿轮刀具等形状复杂的刀具。
二、刀具角度
以外圆车刀为例，给出刀具几何参数方面的有关定义。 (一)刀具切削部分的构造 (1)前刀面 (2)主后刀面
(3)副后刀面
(4)主切削刃
(5)副切削刃
(6)刀尖
(二)刀具的标注角度 1．刀具标注角度的参考系
(1)基面Pr
通过主切削刃上某一指定点，并与 该点切削速度方向相垂直的平面。
(2)切削平面Ps
车外圆时(图2-2)，如车刀主切削刃为直线 hD=fsinkr (2-5)
2．切削层公称宽度bD
切削层公称宽度bD：沿过渡表面度量的切削层尺寸 (以下简称为切削宽度)。如车刀主切削刃为直线