刀具主要几何角度及选择

HEATS · 发表于 2010-9-12 11:01:31

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金属切削刀具切削部分的结构要素、几何角度与斧头等刀具有许多共同的特征。如图1，各种多齿刀具或复杂刀具，就其一个刀齿而言，都相当于一把斧头的刀头。现以熟悉的车刀为例说明刀具主要几何角度。

图1 刀具的切削部分

1．车刀切削部分的组成 　

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（如图2）。

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。 . ^& R) p1 @, n, G) W

（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P_r 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。

3）主偏角

在基面内测量的主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角。主偏角一般在30°～ 90°之间选取。

主偏角的选用原则：首先考虑车床、夹具和刀具组成的车工工艺系统的刚性，如车工工艺系统刚性好，主偏角应取小值，这样有利于提高车刀使用寿命和改善散热条件及表面粗造度。其次要考虑加工工件的几何形状，当加工台阶时，主偏角应取90°，加工中间切入的工件，主偏角一般取60 °。

图5 刃倾角的符号

　４）副偏角

在基面内测量的副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向的夹角。副偏角一般为正值。

副偏角的选择原则：首先考虑车刀、工件和夹具有足够的刚性，才能减小副偏角；反之，应取大值；其次，考虑加工性质，粗加工时，副偏角可取10°～15°，粗加工时，副偏角可取5°左右。

５）刃倾角λ_s 在切削平面内测量的主切削刃与基面间的夹角。当主切削刃呈水平时，λ_s =0°；刀尖为主切刃上最高点时，λ_s＞0°；刀尖为主切削刃上最低点时，λ_s＜0°（如图5所示）。刃倾角一般在-10°～5°之间选取。

刃倾角的选择原则：主要看加工性质，粗加工时，工件对车刀冲击大，λ_s ≥0°，精加工时，工件对车刀冲击力小，λ_s ≤0°，一般取λ_s =0°。

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