《刀具的几何角度》
刀具的几何角度
——刀具几何形体与角度参数
航院第二组
刀具几何形体与角度参数 • 刀具切削部分几何形体要素
1-刀柄 2-切削部分 3-副切削刀 4-副后刀面 5-刀尖 6-后刀面 7-前刀面 8-主切削刀 9-底面
刀具几何形体与角度参数 • 刀具切削部分几何形体要素 • 结构要素
• 前刀面：直接作用于被切削的金属层，并控制切 屑沿其流过的刀面
• 刀尖：主副切削刃衔接处很短的一段切削刃，也 称为过渡刀。为了强化刀尖，许多刀具在刀尖磨 出直线或圆弧
刀具几何形体与角度参数 • 刀具切削部分几何形体要素 常用刀尖：交点刀尖、圆弧刀尖、倒角刀尖
刀具几何形体与角度参数 • 刀具角度的参考系
为了保证切削顺利进行并获得预期的质量，刀具切削部分必 须具有合理的几何形状。刀具切削部分的几何形状主要由刀 面和刀刃的方位角度来表示，确定角度须将刀具置于参考系 中，它是一组用于定义和规定刀具角度的各基准坐标平面。
• 刀具标注角度参考系：在预先给出的假定工作条件下， 由主运动方向确定，即“静止参考系”(“静止参考系” 并不是真正静止的，而是将刀具和工件、运动联系起来 的特定参考系) • 刀具工作角度参考系：由合成切削运动方向确定
刀具几何形体与角度参数 • 刀具角度的参考系 • 刀具标注角度参考系确定方法 • 假定运动条件：给出假定主运动、进给运动 方向；假定进给速度小，可以用主运动向量 近似代替合成速度向量 • 假定安装条件：假定刀具的安装位置恰好使 其底面或轴线与参考系的平面平行或垂直
刀具几何形体与角度参数 • 刀具角度的参考系
• 刀具工作角度参考系 (a)后刀面和加工表面之间间隙适当，切削正常 (b)刀具背棱顶在加工表面，切削刃无法进入，切削条件被破 坏 (c)后刀面与已加工表面完全接触，摩擦严重
浅谈如何选择刀具的几何角度
金属切削刀具是切削加工中的重要工具，也是切削加工中影响生产率、加工质量与成本的最活跃的因素。
刀具角度是确定刀头几何形状与切削性能的重要参数，是各类刀具设计、选择、使用、刃磨的基础。
全面掌握刀具的角度，对提高生产率、保证加工质量、降低生产成本起着决定性的作用。
一、了解刀具的组成刀具可分为夹持部分和切削部分，刀具切削部分（以车刀为例）号称“三面两刃一尖”，即前刀面、主后刀面、副后刀面、主切削刃、副切削刃和刀尖。
前刀面Ａγ：切屑流出的表面。
主后刀面Ａα：切削时刀具上与工件过渡表面相对的表面。
Ｃ、副后刀面Ａ′α：切削时刀具上与工件已加工表面相对的表面。
主切削刃Ｓ：前刀面与主后刀面的交线，切削时起主要切削作用。
副切削刃Ｓ′：前刀面与副后刀面的交线，切削时起辅助作用。
刀尖：指主切削刃与副切削刃的连接处相当少的一部分切削刃，分为修圆刀尖和倒角刀尖。
二、识别刀具角度的几个辅助平面用于定义和规定刀具角度的各辅助基准坐标平面，只是假定参考，事实上看不见，摸不着。
其中包括：切削平面Ｐｓ ——通过切削刃上一点，并与加工表面相切的平面；基面Ｐｒ ——过主切削刃选定点，并与该点的切削速度方面垂直的平面；主截面Ｐｏ ——过主切削刃选定点与基面，主切削平面两两垂直的平面。
三、认识刀具的几何角度1.前角（γo）——刀具前刀面与基面的夹角，在主截面内测量前角的大小决定了刀具的锋利程度，前角越大，刀具越锋利。
前角大，切削层的塑性变形小，刀具和切屑摩擦阻力小，切削力和切削热可降低；但前角过大，会使切削刃和刀头强度降低，散热条件恶化，刀具寿命下降；有时为了增加刀具强度、断屑，常采用较小前角。
2.主后角（αo）——主后刀面与切削平面之间的夹角，简称后角后角的大小决定了刀刃的强度，并配合前角改变切削刃的锋利程度。
增加后角，可以减少刀具的后刀面或副后刀面与工件之间的摩擦，但后角过大，会减弱切削刃强度，并恶化散热条件，使刀具寿命下降。
3.副后角（α＇o）——副后刀面与副切削平面的夹角它在副截面上测量产生，其作用与主后面相似（注：副截面是指κ垂直于副切削刃且垂直于基面的平面）。
第一章刀具几何角度及切削要素
5.正交平面与法平面系的角度换算
正交平面－通过切削刃上某点，垂直于切削刃在基面 上投影的平面
法平面－通过切削刃上某点，垂直于切削刃的平面
Po内测量的角度： γ0， α0， β0 Pn内测量的角度，γn ，αn ，βn
tanγn = tanγocosλs tan αncosλs = tan α0
垂直于基面的任一剖面与正交平面角度换算
● 45度弯头车刀
12前面：γ0，λs 12后面：α0，κr 23副后面：α’0，κ’r 14副后面：α’0，κ’r
四、 刀具的工作角度 (在工作状态下的切削角度)
讨论2个问题
★刀具工作坐标系是如何建立的 ★当标注角度已知的时候，如何计算工作角度
以刀具与工件的相对 位置、相对运动为基础所 建立的工作参考系定义的 角度
一、 切削层参数
★切削层
★切削厚度hD ★切削宽度bD
1. 切削层
工件（刀具）每转 一圈,刀具切削刃从工 件上切削下来转化为切 屑的金属层,称为切削 层
2. 切削公称厚度hD
垂直与工件过渡表面方向切削层的尺寸 ➢ 当λs ＝0时的外圆车刀纵车：
hD = f sin κr
3. 切削宽度bD
沿着工件过渡表面方向切削层的尺寸，等于 主切削刃工作长度在基面的投影
第一章
刀具几何角度及切削 要素
Tool angles and element factors of cut
主要内容
一、切削运动与切削用量 二、刀具切削部分的基本定义及参考系 三、刀具角度 四、切削层参数与切削方式
什么叫做金属切削加工？
➢ 金属切削加工 用金属切削刀具从工件上切除多余的金属，
从而获得在形状、尺寸精度、表面质量上都符合 预定要求的加工。 ➢ 切削加工工艺系统
实验一_刀具几何角度的测量
实验一 刀具几何角度的测量一、实验目的：1．学习测量车刀几何角度的方法及仪器使用。
2．加深对车刀几何角度的定义和理解。
二、实验内容和要求1．使用车刀量角台，测量给定外圆车刀的前角γo 、后角α 0 、主偏角K r 和副偏角'r K ，并将测量结果记入实验报告；了解刃倾角λs 定义和作用。
2．每人测两把车刀，切断刀和外圆各一把。
~⒊ 根据测量结果，绘制车刀简图，并回答问题。
８７摇 臂 轴定位螺钉序号名 称车 刀 量 角 台序号名 称底 盘支 脚小 刻 度 盘工 作 台导 条小 指 针指 针转 动 轴螺 钉螺 钉 轴大 刻 度 盘大 指 针升 降 螺 母滑 体立 柱定 位 块图1 BR-CLY车刀量角仪2、所配车刀规格：~配四把车刀：400车刀(车外圆、平端面、倒角)、900车刀(精车刀、车外圆、平端面)、750车刀(精车刀、车外圆、平端面)、切断刀(切断、切槽)。
精度：7～8级左右四、车刀量角台结构介绍与测量方法l．量角台的主要测量参数及其范围车刀量角台能够测量主剖面和法剖面内的前角、后角、主偏角、副偏角及刃倾角。
测量范围：前角测量范围0-45度后角测量范围0-30度刃倾角测量范围0-45度主（副偏测量范围0-45度。
外形尺寸（㎜） 185×250×2402．车刀量角仪的使用方法（以40°外圆车刀为例）{（1）测量主偏角：主偏角是在基面上测量的主切削刃与车刀进给方向之间的夹角。
测量时，车刀放在工作台上，用刀台的侧面和底面定位。
此时刀台底面表示基面，刀台侧面表示车刀轴线，量刀板正面表示车刀进给方向。
以顺时针方向旋转矩形工作台，同时推动车刀沿刀台侧面（紧贴）前进，使主切削刃与量刀板正面密合。
此时工作台指针指向盘形工作台上的刻度值即为主偏角。
（如图所示）》!|@（2）测量副偏角：副偏角是在基面上副切削刃与车刀进给方向之间的夹角。
测量时逆时针方向旋转盘形工作台，同时推进车刀使副切削刃与量刀板正面贴紧读出的刻度值即为副偏角。
刀具几何角度的作用及选择原则
刀具几何角度的作用及选择原则刀具的几何角度对加工质量、切削力和切削温度等有很大的影响，正确的选择刀具几何角度可以提高切削效率和工件表面质量。
本文将从切削角、主偏角、切削刃前角和切削刃后角四个方面来探讨刀具几何角度的作用及选择原则。
一、切削角切削角是刀具主切削面与工件切削表面的夹角，一般分为正的和负的两种情况。
1.正切削角：也称为刀具顶角，是指刀具主切削面与工件切削表面夹角大于90°的情况。
正切削角有利于降低切削力和切削温度，减少刀具磨损。
因此，在切削硬材料或脆性材料时，一般选择正切削角。
但是正切削角也会增大刀具与工件接触面积，增加切削力，从而需要更大的功率投入。
2.负切削角：也称为刀具反角，是指刀具主切削面与工件切削表面夹角小于90°的情况。
负切削角能降低切削力和切削温度，提高切削稳定性和切削质量。
因此，在切削软材料或难切削材料时，一般选择负切削角。
然而，负切削角的刀具易产生振动，增加切削噪声，且不易控制切削深度。
在实际应用中，切削角的选择应根据材料的性质、切削目标和加工条件综合考虑，一般需要通过试切试验来确定最佳切削角。
二、主偏角主偏角是刀具俯仰角，是指刀具主切削面与铣削切削方向之间的夹角。
主偏角的大小会直接影响刀具的切削力和切削质量。
1.大主偏角：大主偏角可以降低刀具的切削力和切削温度，提高切削稳定性和切削质量。
大主偏角适用于切削精度要求高、切削深度相对较小、切削速度相对较低的情况。
2.小主偏角：小主偏角可以提高刀具的切削效率和切削速度，适用于切削深度相对较大、切削速度相对较高的情况。
然而，小主偏角容易导致切屑的卡刀现象，增加刀具磨损和加工表面粗糙度。
主偏角的选择应结合切削效率和切削质量的要求，同时考虑刀具的刚度和加工条件等因素。
三、切削刃前角切削刃前角是刀具切削刃前的锥度角，主要影响刀具的切削稳定性和切削质量。
1.大切削刃前角：大切削刃前角可以增加切削深度和切削范围，提高切削效率和切削速度。
_刀具几何角度的测量
实验一刀具几何角度的测量1.实验内容：（一）测主刀刃上的角度；①主偏角Kr大小指针为零，转动工作台使主刀刃靠大指针平面C，这时C面为主切削平面，则指针板上刻度线所对底盘上的角度即为Kr。
②刃倾角λs调整滑体高度，使大指针底边靠刀刃。
则大指针所指角度即为λs（右负、左正）。
③前角γ0使工作台沿逆时针方向转９０゜这时C面为主剖面。
调整滑体、定位块，使大指针底边靠前刀面，则大指针所指的角度为γ0（右负、左正）。
④后角а0调整滑体和定位块位置，使大指针侧边靠后刀面，则大指针所指的角度为а0。
（二）测副刀刃上的角度；①副偏角K,r大小指针对零，转动工作态使副刀刃靠大指针C面，这时C面为副切削平面。
指针板上刻度线所对底盘上刻度即为K,r。
②副后角а,0使工作台顺时针转过９０゜，调整滑体、定位块，使大指针侧边靠副后刀面，则大指针所指的角度为а,0。
（三）法剖面的角度：①法剖面的前角γn在主偏角的前提下，使工作台逆时针方向转９０゜，这时C面为主剖面，调整小指针，使小指针的角度指着测出的刃倾角λs的角度（这时大指针垂直于刀刃）。
调整滑体，定位块，使大指针底边靠前刀面，则大指针所指的角度为γn （右负、左正）。
②法剖面的后角аn调整滑体和定位块位置，使大指针侧边靠后刀面，则大指针所指的角度为аn。
2.实验结果：前角后角主偏角副偏角刃倾角所测刀具几何角度示意图外圆车刀：切断刀：3.思考题：（1）测量车刀的法剖面、横剖面中的几何角度时，车刀量角台该如何调整及测量？答：测量法剖面系车刀几何角度：测量法剖面系车刀几何角度时，主偏角、刃倾角、副偏角均与测主剖面车刀角度的原理与方法相同。
只是在测量法前角与法后角时，应旋松螺钉轴，旋转摇臂，按刃倾角正负值顺（逆）时针方向旋转刃倾角值后，固紧螺钉轴即可按法前角和法后角定义分别测出。
横剖面车刀几何角度测量方法与之相似。
（2）车刀前角与车刀刃倾角有何区别？答：车刀的前角是基面与切削时切屑流出时，刀具与切屑相接触的表面的夹角；刃倾角是在切削平面内主刀刃和基面的夹角，它影响切屑流出的方向及刀尖的强度。
刀具几何角度的测量实验报告
刀具几何角度的测量实验报告刀具几何角度的测量实验报告引言：刀具在机械加工领域中起着至关重要的作用。
而刀具的几何角度对于其性能和加工效果有着直接的影响。
因此，准确测量刀具的几何角度是非常重要的。
本实验旨在通过一系列测量实验，探究刀具几何角度的影响以及测量方法的准确性。
实验一：刀具的切削角度测量在切削过程中，刀具的切削角度直接影响着切削力和切削刃的寿命。
本实验使用了专用的角度测量仪器，通过将刀具固定在测量仪器上，准确测量了刀具的切削角度。
实验结果显示，切削角度的大小与切削力呈正相关关系。
较大的切削角度可以减小切削力，但过大的切削角度会导致切削刃的过早磨损。
因此，在实际加工中，需要根据具体情况选择适当的切削角度。
实验二：刀具的前角度测量刀具的前角度是指刀具刃的前面与切削面之间的夹角。
该角度的大小直接影响着切削刃的尖锐度和切削质量。
本实验使用了光学显微镜，通过观察切削刃的形态，测量了刀具的前角度。
实验结果显示，较小的前角度可以使切削刃更加尖锐，提高切削质量。
然而，过小的前角度会导致切削刃容易损坏。
因此，在实际加工中，需要根据材料的硬度和切削条件选择适当的前角度。
实验三：刀具的后角度测量刀具的后角度是指刀具刃的后面与切削面之间的夹角。
该角度的大小对切削刃的排屑性能和切削质量有着重要影响。
本实验使用了扫描电子显微镜，通过观察切削刃的形态，测量了刀具的后角度。
实验结果显示，较小的后角度可以改善切削刃的排屑性能，提高切削质量。
然而，过小的后角度会导致切削刃的容易断裂。
因此，在实际加工中，需要根据切削材料的特性选择适当的后角度。
实验四：刀具的侧后角度测量刀具的侧后角度是指刀具刃的侧面与切削面之间的夹角。
该角度的大小对切削刃的切削力和切削质量有着重要影响。
本实验使用了数字显微镜，通过测量切削刃的形态，准确测量了刀具的侧后角度。
实验结果显示，适当的侧后角度可以减小切削力，提高切削质量。
然而，过大的侧后角度会导致切削刃的易损性增加。
机床中刀具的几何角度及标注
机床中刀具的几何角度及标注
金属切削道具对于提高劳动生存率、保证加工精度与表面质量、改进生产技术、降低成本，都有直接的影响。
刀具的种类很多，按设计、制造、使用情况的不同可以分为标准刀具、标准专用刀具类和专用刀具类。
前两类一般由专业厂按照国家标准设计制造，用户主要是正确选择、合理使用，而专用刀具则应该根据加工工件形状、尺寸和技术要求进行专门的设计制造。
常用的切削加工刀具有车刀、刨刀、铣刀孔加工刀具、齿轮加工刀具、砂轮、拉刀等。
刀具的几何角度及标注
金属切削加工的刀具种类繁多，但刀具切削部分的组成却有共同点。
车刀的切削部分可看作是各种刀具切削部分最基本的形态。
a车刀切削部分的组成
车刀由切削部分和刀柄组成。
刀具中起切削作用的部分称切削部分，夹持部分称刀柄，如图1-3所示车刀的组成部分和各部分的名称。
切削部分由不同刀面和切削刃构成。
定义如下：
(1)前刀面Aγ刀具上切屑流过的表面，也称前面。
(2)住后面Aα切削时刀具上与工件加工表面相对的表面。
(3)副后面A'α:切削时刀具上与工件已加工表面相对的表面。
(4)主切削刃：前刀面与主后刀面的交线(切削过程中，承担在狐妖的切削任务)。
(5)副切削刃：前刀面与副后刀面的交线(参与部分切削任务)
(6)刀尖：主切削刃与副切削刃相交而形成的一部分切削刃，它不是以个几何点，而是具有一定圆弧半径的刀尖。
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一 刀具切削部分的组成
1、刀具切削部分是由
三面、两刃、一刀尖 组成的。
刀体
前刀面 A
刀头
副切削刃S '
后刀面
三面 两刃 刀尖
刀尖主：切S削刃 主后刀面A
视频：刀头的组成
请同学们仔细观 察，想一想刀头 在切削过程中是 怎么工作的？
一 刀具切削部分的组成
、
1、刀具切削部分是由三面、两刃、一刀尖组成的。
3、刀具上切屑流过的表面称为（ A） A前刀面 B后刀面 C副后刀面 4、车普通螺纹车刀的刀尖角应为（ D） A 30° B 55° C 45° D 60° 5 、加工凹形轮廓表面时，若（ A）选的太小，会导致 加工时刀具主后刀面与工件发生干涉。 A主、副偏角 B前角 C后角 D刃倾角 6、主偏角增大，刀具强度也增大，刀刃也越锋利。（√ ）
知识拓展
小组竞赛
在刃磨车刀时，粗加工其车刀各角度应如何选择？精 加工时又如何选择？根据工件材料和刀具材料的不同， 其几何角度如何确定？
各组拿一个车刀进行观察对比，根据项目名称要 求写出讨论报告，15分钟后，由各组代表发言。
点评 1、各小组根据得出数据，互相评比，评出优胜组。 2、教师点评各小组优缺点、注意事项、总结。
§1-1刀具切削部分的几何角度
一、刀具切削部分的组成：
三面、两刃、一刀尖 二、刀具切削部分的几何角度：
一）建立三个面（参考系） 1、基面： 2、切削平面: 3、正交平面:
二）五个几何角度 重点 1、主偏角： 2、副偏角： 3、前角： 4、后角： 5、刃倾角：
自我创新
试比较粗加工1度与、是精在否加粗相工加同工时？时候与，在刀精具加的工时角刀度具是的角
图片
图片中出示的刀具有何不同？ 讨论. 1
提示：首先联系车刀各部分的定义来回答，然后指出只有充 分了解车刀的组成部分，才能正确的刃磨车刀。
观察手中外圆车刀，有何不同? 讨论2
教学目的:
1．知识教学点：了解车刀几何角度的标注，并结合实习 操作掌握车刀主要角度的选择原则。 2．能力训练点：通过“行为引导型教学法”培养学生的 分析能力、解决问题的能力及口头表达的能力。 3．教法渗透点：运用多媒体并结合演示教具分析车刀的 几何角度，创造生动的情境，增强直观的推理能力。
（提示：从切削用量三要素考虑） 2、在加工HT200与加工45钢，选择 的刀具角度有何不同？ （提示：从工件材料性能考虑）
焊接式车刀
返回
不可转位式车刀
返回
可转位式车刀
返回
60 °螺纹车刀
90°外圆车刀
返回
45 °弯头刀
讨论1：基面
讨论2：切削平面 讨论3：正交平面
(1)基面
二、 刀具切削部分的几何角度
切削平面
正交平面
通过切削刃上选 定点，垂直于该 点切削速度方向 的平面。通常平 行于车刀的安装 面（底面）。
通过切削刃上选 定点，垂直于基 面并与主切削刃 相切的平面。
通过切削刃上 选定点，同时 与基面和切削 平面垂直的平 面。
三面
前刀面：
切屑流过的刀面 后刀面：
与工件过渡表 面相对的刀面。
副后刀面:
与工件已加工表 面相对的刀面。
两刃
主切削刃:
前刀面与主后 刀面交线。
副切削刃: 前刀面与副后 刀面的交线。
一刀尖
刀尖:
主、副切削 刃二条刀刃 汇交的一小 段切削刃。
二、刀具切削部分的几何角度
视频：三个平面
一） 认 识 三 个 平 面
1、为了确保和测量车刀 几何角度，需要假想三 个辅助平面，即( C )作 为基准 A.已加工表面，待加工
表面，过渡表面 B.前刀面，主后刀面，
后刀面 C.切削平面，基面，正
交平面 D.中剖面，柱剖面，端
平面
2、既可车外圆 又可车端面和倒 角的车刀，其主 偏角应采用 （ B）
A 30° B 45° C 60° D 90°
【提出问题】 1）在车刀各刀面上应磨出什么角度？ 2）主偏角和副偏角与进给运动方向有何关系？ 3）如何指定刃倾角的正、负、零三种值？
【展示实物】 展示车刀，使学生进一步了解车刀几 何角度的标注，并与刀面、刀刃之间的关系，了解车 刀角度对切削加工的影响。
观察手里的45 °弯头刀，60°螺纹 刀以及切断刀试找出它们的各个角度 是多少？
二、 刀具切削部分的几何角度
二
1)前角γO 前面与基面之间的夹角
掌
握
五
2)后角αo 后面与切削平面之间的夹角。
个
基
本
3）主偏角κr 主切削刃在基面上的
角
投影与进给运动方向之间的夹角。
度
4）副偏角κr′ 副切削刃在基面上 的投影与进给运动反方向之间
5）刃倾角λs 主切削刃与基面之间的夹角。
二、 刀具切削部分的几何角度
2012年技工院校优 秀教学研究成果
----课件评选
数控 专业
由刀头和 刀柄组成
种类
整体式 刀具
由同一种 材料制成
焊接式 刀具
镶嵌式 刀具
机夹式 刀具
减少换刀次数及 磨刀时间
可转位 式刀具
不可转位 式刀具
刀具是切削加工的主要工具之一，刀具种类繁多，
形状各种各样但就刀具切削部分而言均可看做是车
刀的演变。如图：
看视频：几何角度
二 掌 握 五 个 基 本 角 度
五
它在切削平面内Hale Waihona Puke 注个或测量，但有正负之
基 本 角
分。 当主切削刃与基面平
度
行时λs=0°；
图 形 比
当刀尖点相对基面处 于主切削刃上的最高
较
点时λs ＞0°；反之
λs ≤0°。
启发式 提问
【启发思考】 :
首先强调车刀有五个独立的基本角度和两个派 生角度，它们在车刀的哪些刀面磨出，然后引 导学生思考下面三个问题。
教学重点、难点
1．重点：车刀主要角 度的选择原则。 2．重点突出的方法： 用启发引导来思考问 题，结合多媒体演示 和讨论分析的基础上 突出车刀的选择原则。
1．难点：理解车刀主要角 度的选择方法。 2．解决难点的方法：利 用多媒体演示变抽象为直 观、进行讨论分析，结合 启发引导的方法理解车刀 角度的选择。