车刀切削部分几何角度
张家口煤矿机械制造技工学校教案
第课编号：QD-0507-02
王颖博
09年 03 月01 日年月日年月日
板
板书设计
一、车刀切削部分的几何角度
六个基本角度 :
γο、αο、αο’、κr、κr’、λѕ两个派生角度: β
ο、εr
1、前角(γ
ο) 在正交平面内，前刀面与基面间的夹角。
2、主后角(α
ο) 在正交平面后刀面与切削平面间的夹角。
3、副后角(α
ο’) 在副正交平面内,副后刀面与切削平面间的夹角。
4、γ
ο、αο的正负值规定
在主正交平面中，前刀面与切削平面间夹角<900，前角为正；>900前角，为负；=900，前角为零。
后刀面与基面夹角<900，α
ο
为正；>900，α
ο为负；=90
0，α
ο
为零。
5、主偏角(κ
r
) 主切削刃在基
面上的投影与进给方向间的夹
角。
6、副偏角(κ
r
’) 副切削刃在
基面上的投影与背离进给方向间
的夹角。
7、刃倾角(λѕ) 在切削平面内,
主切削刃与基面间的夹角。
8、刃倾角(λѕ)的正负值规定
p
+λ
ѕ切屑排向待加工表面,切
屑不易擦毛已加工表面。
工件表
面粗糙度小,刀尖强度差。
-λ
ѕ切屑排向已加工表面，
易擦毛已加工表面,刀尖强度好。
λѕ=00 切屑沿垂直于主切削
刃方向排出。
尤其断续切削时,
+λ
ѕ刀尖易损；-λѕ刀尖强度好
9、楔角(β
ο) 在主截面内,前
刀面与后刀面间的夹角。
影响刀
头强度。
β
ο=90
0－(γ
ο+αο)
10、刀尖角(ε
γ) 主切削刃和
副切削刃在基面上投影间的夹
角。
ε
γ=180
0－(κ
r、
+κ
r
’)
二、车刀主要角度的初步选择
1、前角(γ
ο)
工件材料
γο数值与加工性质有关
刀具材料
软→选较大γ
ο
硬→选较小γ
ο
工件材料
塑性材料→选较大γ
ο
脆性材料→选较小γο
粗加工,尤其是车有
硬皮的铸、锻件
→选较小γ
ο加工性质
精加工,为减小Rα
→选较大γ
ο
刀具材料强度、韧性
较差(如硬质合金)
→选较小γ
ο刀具材料
刀具材料强度、韧性
较好(如高速钢)
→选较大γο
γο=-50～250，车削45钢用
高速钢车刀γ
ο=20
0～250用硬质
合金车刀粗加工γ
ο=10
0～50，精
加工γ
ο=13
0～180。
2、后角(α
ο)
硬质合金α
ο=5
0～70
粗加工取较小α
ο
高速钢α
ο=6
0～80
硬质合金α
ο=8
0～100
精加工取较大α
ο
高速钢α
ο=8
0～120
3、副后角(α
ο’)
一般与α
ο相同
切断刀α
ο’为保证强度
αο’取很小值αο’=10～20。
4、主偏角(κ
r
)
车刀常用主偏角有450、600、
750、900，选择κ
r
首先考
虑工件形状。
加工台阶轴κ
r
=890～930
中间切入工件κ
r
=450～600
5、副偏角(κ
r
’)
减小κ
r
’可减小工件表面粗
糙度，κ
r
’太大，使ε
γ减小，
影响刀头强度.一般, κr’取60～
80，加工中间切入工件
κr’=450～600。
11、刃倾角(λѕ)
一般车削(工件圆整,切削
层厚度均匀)取λѕ =00
断续切削
λѕ取负值λѕ =-150～
-50以增加刀头强度；
强力切削
精车λѕ取正值λѕ =00～80。
车刀几何角度的测量实验报告
车刀几何角度的测量实验报告车刀几何角度的测量实验报告引言：车刀是机械加工过程中常用的切削工具之一，其几何角度的精确测量对于保证加工质量至关重要。
本实验旨在通过测量车刀的几何角度，探讨其对加工效果的影响，为工程实践提供参考。
实验装置与方法：实验所用装置包括车床、测量仪器（如角度尺、卡尺等）以及标准车刀。
首先，将标准车刀装在车床上，调整至适当位置。
然后，使用角度尺等测量仪器对车刀的几何角度进行测量。
实验过程中，需注意保持测量仪器与车刀表面的接触稳定，并进行多次测量取平均值以提高测量精度。
实验结果与讨论：1. 切削角度的测量：通过实验测量，我们得到了车刀的切削角度为30°。
切削角度是车刀前刀面与工件表面之间的夹角，它决定了切削力的大小和切削刃的尖锐程度。
较大的切削角度可以减小切削力，但容易导致切削刃的磨损加剧；较小的切削角度则会增大切削力，但有利于延长切削刃的使用寿命。
因此，在具体加工过程中，需要根据工件材料和加工要求选择合适的切削角度。
2. 后角的测量：后角是车刀刃后面与工件表面之间的夹角，它对切削刃的强度和切屑的形态有重要影响。
实验测量得到的后角为10°。
较大的后角可以提高切削刃的强度，但会增加切削力和切削温度；较小的后角则会减小切削力，但切削刃的强度较弱。
因此，后角的选择需要综合考虑工件材料、切削刃的使用寿命和加工效率等因素。
3. 侧角的测量：侧角是车刀切削刃两侧面与工件表面之间的夹角，它对切削力、切削温度和切削刃的尖锐程度等都有影响。
实验测量得到的侧角为60°。
较大的侧角可以减小切削力和切削温度，但对切削刃的尖锐度要求较高；较小的侧角则会增大切削力和切削温度，但切削刃的尖锐度相对较低。
因此，在具体加工过程中，需要根据工件材料和加工要求选择合适的侧角。
结论：通过对车刀几何角度的测量实验，我们得到了切削角度为30°，后角为10°，侧角为60°。
刀具切削部分的几何形状和角度解析
三、刀具切削部分的几何角度
1、度量刀具角度的参考系
刀具静止参考系 ——用于定义刀具在设计、 制造、刃磨和测量时刀 （标注角度） 具几何参数的参考系。
刀具工作参考系 ——规定刀具进行切削加工
（工作角度） 时几何参数的参考系。
2、刀具静止参考系
基面pr ——过切削刃选定点平行 或垂直刀具安装面（或轴线）的 平面。
尖形刀尖
修圆刀尖
倒角刀尖
主讲： 骆志强
一、 刀具的组成部分
刀体 ——刀具上夹持刀条或 刀片的部分。 刀柄 ——刀具上的夹持部分。 刀头 ——担负切削工作，又 称切削部分。
二、刀具切削部分的组成
ຫໍສະໝຸດ 前刀面Aγ ——切屑沿其流出的表面。 主后刀面Aα ——与过渡表面相对的面。 副后刀面Aαˊ ——与已加工表面相对的面。 ——前刀面与主后刀面相交形 成的刀刃。 主切削刃 S ——前刀面与副后刀面相交形 副切削刃 Sˊ 成的刀刃。 ——主、副切削刃连接处的一小部分 刀尖 切削刃。(刀尖类型)
主偏角κr ——主切削平面 与假定工作平面之间的夹角。 ——副切削平 面与假定工作平面之间的夹 副偏角κr ˊ 角。 ——主切削平面 刀尖角εr 与副切削平面之间的夹角。
思考： κr 、 κr ˊ 、 εr 之间的 关系？ εr ＝180°－（ κr ＋ κr ˊ ） （3）在切削平面中测量的角度
切削平面ps ——过切削刃选定点 与切削刃相切并垂直于基面的平 面。 正交平面po ——过切削刃选定 点同时垂直于切削平面和基面的 平面。 法平面Pn ——过切削刃选定点 并垂直于主切削刃的平面。
正交平面参考系
车刀的主要角度及其作用
车刀的主要角度及其作用车刀的主要角度有前角（γ0）、后角（α0）、主偏角（Kr）、副偏角（Kr’）和刃倾角（λs）。
为了确定车刀的角度，要建立三个坐标平面：切削平面、基面和主剖面。
对车削而言，如果不考虑车刀安装和切削运动的影响，切削平面可以认为是铅垂面；基面是水平面；当主切削刃水平时，垂直于主切削刃所作的剖面为主剖面。
（1）前角γ0在主剖面中测量，是前刀面与基面之间的夹角。
其作用是使刀刃锋利，便于切削。
但前角不能太大，否则会削弱刀刃的强度，容易磨损甚至崩坏。
加工塑性材料时，前角可选大些，如用硬质合金车刀切削钢件可取γ0=10～20，加工脆性材料，车刀的前角γ0应比粗加工大，以利于刀刃锋利，工件的粗糙度小。
（2）后角α0在主剖面中测量，是主后面与切削平面之间的夹角。
其作用是减小车削时主后面与工件的摩擦，一般取α0=6～12°，粗车时取小值，精车时取大值。
（3）主偏角Kr在基面中测量，它是主切削刃在基面的投影与进给方向的夹角。
其作用是：1）可改变主切削刃参加切削的长度，影响刀具寿命。
2）影响径向切削力的大小。
小的主偏角可增加主切削刃参加切削的长度，因而散热较好，对延长刀具使用寿命有利。
但在加工细长轴时，工件刚度不足，小的主偏角会使刀具作用在工件上的径向力增大，易产生弯曲和振动，因此，主偏角应选大些。
车刀常用的主偏角有45°、60°、75°、90°等几种，其中45°多。
（4）副偏角Kr’在基面中测量，是副切削刃在基面上的投影与进给反方向的夹角。
其主要作用是减小副切削刃与已加工表面之间的摩擦，以改善已加工表面的精糙度。
在切削深度ap、进给量f、主偏角Kr相等的条件下，减小副偏角Kr’，可减小车削后的残留面积，从而减小表面粗糙度，一般选取Kr′=5～15°。
（5）刃倾角入λs 在切削平面中测量，是主切削刃与基面的夹角。
其作用主要是控制切屑的流动方向。
车刀的角度如何确定
车刀属于单锋刀具，因车削工作物形状不同而有很多型式，但它各部位的名称及作用却是相同的。
一支良好的车刀必须具有刚性良好的刀柄及锋利的刀锋两大部份。
车刀的刀刃角度，直接影响车削效果，不同的车刀材质及工件材料、刀刃的角度亦不相同。
车床用车刀具有四个重要角度，即前间隙角、边间隙角、后斜角及边斜角。
1）前间隙角自刀鼻往下向刀内倾斜的角度为前间隙角，因有前间隙角，工作面和刀尖下形成一空间，使切削作用集中于刀鼻。
若此角度太小，刀具将在表面上摩擦，而产生粗糙面，角度太大，刀具容易发生震颤，使刀鼻碎裂无法光制。
装上具有倾斜中刀把的车刀磨前间隙角时，需考虑刀把倾斜角度。
高速钢车刀此角度约8~10度之间，碳化物车刀则在6~8度之间。
2）边间隙角刀侧面自切削边向刀内倾斜的角度为边间隙角。
边间隙角使工作物面和刀侧面形成一空间使切削作用集中于切削边提高切削效率。
高速钢车刀此角度约10~12度之间。
3）后斜角从刀顶面自刀鼻向刀柄倾斜的角度为后斜角。
此角度主要是在引导排屑及减少排屑阻力。
切削一般金属，高速钢车刀一般为8~16度，而碳化物车刀为负倾角或零度。
4）边斜角从刀顶面自切削边向另一边倾斜，此倾斜面和水平面所成角度为边斜角。
此角度是使切屑脱离工作物的角度，使排屑容易并获得有效之车削。
切削一般金属，高速钢车刀此角度大约为10~14度，而碳化物车刀可为正倾角也可为负倾角。
5）刀端角刀刃前端与刀柄垂直之角度。
此角度的作用为保持刀刃前端与工件有一间隙避免刀刃与工件磨擦或擦伤已加工之表面。
6）切边角刀刃前端与刀柄垂直之角度，其作用为改变切层的厚度。
同时切边角亦可改变车刀受力方向，减少进刀阻力，增加刀具寿命，因此一般粗车时，宜采用切边角较大之车刀，以减少进刀阻力，增加切削速度。
7）刀鼻半径刀刃最高点之刀口圆弧半径。
刀鼻半径大强度大，用于大的切削深度，但容易产生高频振动。
刀具几何角度的基本定义与标注及工作角度
10
(3) 在切削平面上测量
刃倾角λs = ∠S与Pγ ：刀尖 最高—>正，刀尖最低—> 负
刃倾角λs立体图示
2021/3/11
11
刃倾角λs正负图示
(4) 平面图示法角度标注
2021/3/11
12
一、刀具的工作参考与工作角度
1. 工作正交平面参考系
相切于S且垂直于Pre
过S选定点垂直于Pre且 垂直于Pse
2021/3/11
5
3 .法剖面Pn和法剖面参考系 (pr-ps-pn)
法剖面Pn是通 过切削刃选定点，
垂直于切削刃的平
面。
正交平面 Po
法平面Pn：Pn⊥S
法平面 Pn
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法平面参考系
6
4 假定工作平面和背平面参考系: (Pr－Pf－PP )
PP Pf
假定工作平面、背平面参考系
进给剖面Pf是通过切削刃选定点，平行于进给运动方向并垂直于基面Pr 的平面。通常，它也平行或垂直与刀具上便于制造、刃磨和测量的某一安装
Vf ≠ 0时，合成速度 Ve=Vf+Vc ,Ve方向发生变 化。 Pre⊥Ve，Pse⊥Pre
车螺纹：左刃γ0↑，α0↓ 右刃γ0↓，α0↑
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车刀刀杆轴线、铣刀、钻头的轴线等）。反之也可以说，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。
即：选定点与工件中心等高
2021/3/11
4
2. 正交平面参考系(pr-ps-po)
基面Pγ： Pγ⊥Vc 、 ∥刀具安装面（车刀） 切削平面 Ps: 与 S相切 且 ⊥Pγ 正交平面Po: Po⊥Pγ⊥Ps
实验一 车刀几何角度测量实验
实验一车刀几何角度测量实验一、实验目的和要求1、熟悉车刀切削部分的构成要素，掌握车刀标注角度的参考平面、参考系及车刀标注角度的定义；2、了解车刀量角台的结构，学会使用量角台测量车刀标准角度；3、绘制车刀标注角度图，并标注出测量得到的各角度数值。
二、实验装置1、回转工作台式车刀量角台；2、外圆车刀、90º偏刀或切断刀若干。
三、实验原理车刀的标注角度可以用车刀量角台进行测量。
测量的基本原理是：按照车刀标注角度的定义，在切削刃选定点上，用量角台的指针平面（或侧面或底面），与构成被测角度的面或线紧密贴合（或相平行、或相垂直），把要测量的角度测量出来。
图1-1 量角台的构造图1-2 测量片车刀量角台结构如图1-1所示。
量角台主要由底盘1、平台3、立柱7、测量片5、扇形盘6、10等组成。
底盘1为圆盘形，在零度线左右方向各有1000角度，用于测量车刀的主偏角和副偏角，通过底盘指针2读出角度值；平台3可绕底盘中心在零刻线左右1000范围内转动；定位块4可在平台上平行滑动，作为车刀的基准；测量片5，如图1-2所示，有主平面（大平面）、底平面、侧平面三个成正交的平面组成，在测量过程中，根据不同的情况可分别用以代表主剖面、基面、切削平面等。
大扇形刻度盘6上有正副450的刻度，用于测量前角、后角、刃倾角，通过测量片5的指针指出角度值；立柱7上制有螺纹，旋转升降螺母8就可以调整测量片相对车刀的位置。
四、实验内容1、利用车刀量角台分别测量所给车刀的几何角度，要求测量：κr、κr＇、λs、γo、αo、αoˊ等角度；2、记录测得的数据，并计算出刀尖角εr和楔角βo；五、实验步骤（一）调整车刀量角台至原始位置用车刀量角台测量车刀标注角度之前，必须先调整量角台使工作台、大扇形刻度盘和小扇形刻度盘指针全部指零，使定位块侧面与测量片的大平面垂直，这样就可以认为：测量片的大平面垂直于平台平面，且垂直于平台对称线（即零度线）；测量片的底平面平行于平台平面；测量片的侧平面垂直于平台平面，且平行于平台平面对称线（零度线）。
车刀的几何角度及选择原则
车刀的几何角度及选择原则newmaker为了决定车刀刃口的锋利程度及其在空间的位置，必须建立一个坐标系，该坐标系由三个基准平面构成。
下面以外圆车刀为例，介绍车刀的几何角度。
如图所示。
基面：过主切削刃选定点的平面，此平面在主切削刃为水平时包含主刀刃并与车刀安装底面即水平面平行，此平面主要作为度量前刀面在空间位置的基准平面。
切削平面：过主切削刃选定点与主切削刃相切，并与基面相垂直的平面。
此平面主要作为度量主后刀面在空间位置的基准面。
主剖面：过主切削刃选定点并同时垂直于基面和主切削平面的平面。
（1）、前角γ0 前刀面与基面的夹角，在主剖面中测量。
前角的大小影响切削刃锋利程度及强度。
增大前角可使刃口锋利，切削力减小，切削温度降低，但过大的前角，会使刃口强度降低，容易造成刃口损坏。
取值范围为：-8°到+15°。
选择前角的一般原则是：前角数值的大小与刀具切削部分材料、被加工材料、工作条件等都有关系。
刀具切削部分材料性脆、强度低时，前角应取小值。
工件材料强度和硬度低时，可选取较大前角。
在重切削和有冲击的工作条件时，前角只能取较小值，有时甚至取负值。
一般是在保证刀具刃口强度的条件下，尽量选用大前角。
如硬质合金车刀加工钢材料时前角值可选5°-15°。
（2）、主后角α0 主后刀面与切削平面间的夹角，在主剖面中测量。
其作用为减小后刀面与工件之间的摩擦。
它也和前角一样影响刃口的强度和锋利程度。
选择原则与前角相似，一般为0到8°。
（3）、主偏角κ r 主切削刃与进给方向间的夹角，在基面中测量。
其作用体现在影响切削刃工作长度、吃刀抗力、刀尖强度和散热条件。
主偏角越小，吃刀抗力越大，切削刃工作长度越长，散热条件越好。
选择原则是：工件粗大刚性好时，可取小值；车细长轴时为了减少径向切削抗力，以免工件弯曲，宜选取较大的值。
常用在15°到90°之间。
（4）、副偏角κ 'r 副切削刃与进给反方向间的夹角，在基面中测量。
刀具几何角度的基本定义与标注及工作角度
汇报人：XX
目录
• 刀具几何角度概述 • 刀具标注方法 • 工作角度及其影响因素 • 刀具几何角度的优化设计 • 刀具几何角度的测量与调整 • 刀具几何角度的应用实践
01
CATALOGUE
刀具几何角度概述
定义与重要性
定义
刀具几何角度是指刀具切削部分 各表面的倾斜角度和刀尖形状。
刀具几何形状
刀具的刃形、刃倾角等几何形状因素也会对 工作角度产生影响。
04
CATALOGUE
刀具几何角度的优化设计
优化设计原则与目标
原则
在满足切削性能的前提下，尽可能减小刀具的结构尺寸和重量，提高刀具的刚性和耐用度。
目标
通过优化刀具的几何角度，改善切削力、切削热和刀具磨损等状况，从而提高切削效率和加工质量。
案例三
针对难加工材料的切削，通过采 用具有大前角和大后角的刀具优 化设计，有效减少了切削刃的磨 损和破损，提高了切削稳定性和 加工精度。
05
CATALOGUE
刀具几何角度的测量与调整
测量方法与工具介绍
测量方法
通常采用投影法、坐标法、光学法等 进行测量。
测量工具
主要包括投影仪、万能角度尺、光学 分度头等。
工件表面质量
工作角度对工件表面的粗糙度、残 余应力等有直接影响。
04
影响工作角度的因素分析
刀具材料
不同材料的刀具具有不同的强度和韧性，需 要相应调整工作角度以适应其特性。
切削用量
切削速度、进给量和切削深度等切削用量参 数的变化会导致工作角度的调整。
工件材料
工件材料的硬度、韧性等物理特性对工作角 度的选择有重要影响。
车刀的几何角度及切削参数
4．刀尖形状的选择 刀尖概念：主切削刃与副切削刃连接的地方 刀尖是刀具强度和散热条件都很差的地方。切 削过程中，刀尖切削温度较高，非常容易磨损， 因此增强刀尖，可以提高刀具耐用度。刀尖对 已加工表面粗糙度有很大影响。
Hale Waihona Puke (a)倒角刃(b)圆弧刃
(c)修光刃
1、工件材料强度或硬度较高时，为加强切 削刃，一般采用较小后角。 2、对于塑性较大材料，已加工表面易产生 加工硬化时，后刀面摩擦对刀具磨损和加 工表面质量影响较大时，一般取较大后角。
在一定切削条件下的基本选择方法
1．前角和前刀面形状的选择 2．后角及形状的选择 3．主偏角、副偏角的选择
：
4．刀尖形状的选择 5．刃倾角的选择
1．前角和前刀面形状的选择
（1）
前角的选择： 在选择刀具前角时首先应保证刀刃锋 利，同时也要兼顾刀刃的强度与耐用 度。 刀具前角的合理选择，主要由刀具材 料和工件材料的种类与性质决定。
B、主偏角κr的增大或减小对切削加工不利的一面 主偏角的减小也会产生不良影响。因为根据切削 力分析可以得知，主偏角κr减小，将使背向力Fp 增大，从而使切削时产生的挠度增大，降低加工 精度。同时背向力的增大将引起振动。 因此主偏角的减小对刀具耐用度和加工精度产生 不利影响。
②、工艺系统刚性较差时 （工件长径比lw/dw = 612） ，或带有冲击性的切削，主偏角κr可以取大 值，一般κr＝60o～75o，甚至主偏角κr可以大于 90o，以避免加工时振动。 硬质合金刀具车刀的主偏角多为60o～75o 。 ③、根据工件加工要求选择。 当车阶梯轴时， κr ＝90o；同一把刀具加工外圆、 端面和倒角时， κr ＝45o。
车刀角度标注
2课时 讲授人：叶宏梅
教学目的
1、掌握车刀的几何角度的标注 2、了解车刀各角度的定义
教学重点、难点
车刀的几何角度标注 车刀的角度的定义
复习-在基面内车刀角度的投影
在基面内的角度的定义
• 主偏角κr ：主切削刃在基面的投影与进 给方向的夹角
• 副偏角κr’：副切削刃在基面的投影与背 离进给方向的夹角
副切削刃（投影）
主切削刃（f 投影刀）尖角
基面 副正交平面主截面
主切 削刃 切削平面 基面 刃倾角
课程小结
车刀的几何角度标注，在截面和切削平面的 角度
预习要点
如何绘画车刀角度标注图，有什么样的步骤？
作业
画出75度车刀和90度车刀的整个角度的标注 图
今天课程到此结束
下课
切 削 平 面
刃倾角
主刃要倾作角用
控在制主排切屑方削向平。面当中刃，倾主角切为削正值刃时与，基可面增加刀 头间强度的，夹并角在。车刀受冲击时保护刀尖。
副切削平面 画 车 刀 图
切削平面
翻转90度
副副后后刀角面
楔角 主后角
主后刀面
基面 翻转9前0度角
前刀面
进给方向f
将切削平面翻转90度 主偏角
、副偏角
• 刀尖角εr ：主切削刃与副切削刃在基面 的投影之间的夹角
基面内测量的角度 进给方向
主偏角 副偏角 刀尖角
基面
副切削刃投影
பைடு நூலகம்
副偏角（ ） 刀尖角（ ）
主切削刃投影
主要主作主要用偏作角用( ) 主减小改要少表变作副面主用切粗切削 糙削刃 度刃与 值影的以 ，受响加但力刀工是及表太导具面小热强间会能的使度力摩背，和擦向影。力散响减增切热小大屑性副的偏厚能角度。可。减