切车刀几何参数选择
刀具几何参数的选择
刀具几何参数的选择刀具的切削性能主要是由刀具材料的性能和刀具几何参数两方面打算的。
刀具几何参数的选择是否合理对切削力、切削温度及刀具磨损有显著影响。
选择刀具的几何参数要综合考虑工件材料、刀具材料、刀具类型及其他加工条件（如切削用量、工艺系统刚性及机床功率等）的影响。
一、前角的选择前角是刀具上最重要的几何参数之一。
增大前角可以减小切削变形，降低切削力和切削温度；但过大的前角使刀具楔角减小，刀刃强度下降，刀头散热体积减小，刀具温度上升，使刀具寿命下降。
针对某一详细加工条件，客观上有一个最合理的前角取值。
工件材料的强度、硬度较低时，前角应取得大些；加工塑性材料宜取较大的前角，加工脆性材料宜取较小的前角。
刀具材料韧性好时宜取较大前角，硬质合金刀具就应取比高速钢刀具较小的前角。
粗加工时，为保证刀刃强度，应取小前角；精加工时，为提高表面质量，可取较大前角。
工艺系统刚性较差时，应取较大前角。
为减小刃形误差，成形刀具的前角应取较小值。
用硬质合金刀具加工中碳钢工件时，通常取；加工灰铸铁工件时，通常取。
二、后角的选择后角的主要功用是减小切削过程中刀具后刀面与工件之间的摩擦。
较大的后角可减小刀具后刀面上的摩擦，提高已加工表面质量。
在磨钝标准取值相同时，后角较大的刀具，磨损到磨钝标准时，磨去的刀具材料较多，刀具寿命较长；但是过大的后角会使刀具楔角显著减小，减弱切削刃强度，减小刀头散热体积，导致刀具寿命降低。
可按下列原则正确选择合理后角值。
切削厚度（或进给量）较小时，宜取较大的后角。
进行粗加工、强力切削和承受冲击载荷的刀具，为保证刀刃强度，宜取较小后角。
工件材料硬度、强度较高时，宜取较小的后角；工件材料较软、塑性较大时，宜取较大后角；切削脆性材料，宜取较小后角。
对精度要求高的定尺寸刀具（例如铰刀），宜取较小的后角；由于在径向磨损量NB 取值相同的条件下，后角较小时允许磨掉的刀具材料较多，刀具寿命长。
车削中碳钢和铸铁工件时，车刀后角通常取为6~8°。
刀具合理几何参数的选择
于加工紫铜、不锈钢等高塑性材料，γo可增至25°～30°。
卷屑槽宽Wn愈小，切屑卷曲半径愈小，切屑愈易折断；
但太小，切屑变形很大，易产生小块的飞溅切屑， 也不好。
过大的Wn也不能保证有效地卷屑或折断。一般根据工件材料 和切削用量决定，常取Wn＝(1～10)f。
(1) 考虑刀具材料和结构。刀具材料有高速钢、硬质合金 等；而刀具结构有整体、焊接、机夹、可转位等。
(2) 考虑工件的实际情况。如材料的物理机械性能、毛坯 情况(铸、 锻等)、形状、材质等。
(3) 了解具体加工条件。如机床、夹具情况，系统刚性、 粗或精加工、自动线等。
(4) 注意几何参数之间的关系。如选择前角，应同时考虑 卷屑槽的形状、是否倒棱、刃倾角的正、负等。
(a) 不同刀具材料; (b) 不同工件材料
③考虑具体的加工条件：
粗加工，特别是断续切削，或有硬皮时,如铸、
锻件，γo可小些； 但在需强化切削刃或刀尖时， γo可适当加大；
工艺系统刚性差、机床功率不足时，γo应大些，
减小切削力和振动；
成形刀具，如成形车刀、铣刀，为防止刃形畸
变， 可取γo＝0°；
数控机床、自动机或自动线上用的刀具，考虑 应有较长的刀具耐用度及工作稳定性， 常取较小
但αo太大时将显著削弱刀头强度，使散热条件恶化而
降低刀具耐用度；并使重磨量和时间增加，提高了磨刀 费用。
图 αo对刀具磨损量的影响
2、 选择
切削时同样存在着一个合理的αoPt。αoPt随γo的减小 而增大；也因刀具材料不同而改变， 硬质合金的γo小于 高速钢，rβ大于高速钢，所以αoPt大于高速钢。
直线圆弧形的槽底圆弧半径Rn和直线形的槽底角对切屑的卷
刀具合理几何参数的选择
04
加工精度与表面质量保障 措施
加工精度影响因素剖析
机床精度
机床本身的制造精度、刚度、热稳定性等都 会直接影响加工精度。
刀具磨损
刀具在切削过程中会逐渐磨损，导致加工尺 寸和形状精度下降。
切削参数
切削速度、进给量、切削深度等参数的选择 不合理会导致加工精度降低。
工件材料
工件材料的硬度、韧性等物理特性对加工精 度也有一定影响。
主偏角优化
主偏角的大小会影响切削分力和径向力的大小，进而影响 加工精度和表面质量。需要根据具体加工要求选择合适的 主偏角。
刃倾角优化
刃倾角可以影响切屑的流向和切削刃的受力情况，通过调 整刃倾角可以改善切屑的排出效果和切削刃的受力状况， 提高加工精度和表面质量。
05
生产效率与经济效益提升 途径
生产效率现状分析
合理选择刀具材料
根据工件材料和加工要求选择适合的 刀具材料，如高速钢、硬质合金、陶 瓷等。
优化刀具几何参数
通过调整前角、后角、主偏角等参数， 降低切削力、切削热，提高刀具耐用 度。
采用涂层技术
在刀具表面涂覆一层或多层硬质薄膜， 提高刀具的硬度、耐磨性和耐热性。
控制切削用量
合理选择切削速度、进给量和背吃刀 量，避免过大的切削力导致刀具快速 磨损。
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刀具合理几何参数的选择
目录
• 刀具几何参数概述 • 切削力与切削热分析 • 刀具磨损与耐用度评估 • 加工精度与表面质量保障措施 • 生产效率与经济效益提升途径 • 总结与展望
01
刀具几何参数概述
定义与分类
刀具几何参数定义
描述刀具形状和尺寸的各参数， 包括切削刃形状、前角、后角、 主偏角、副偏角等。
车削薄壁工件时车刀的几何参数与切削用量的选择(精)
车削薄壁工件时车刀的几何参数与切削用量的选择
1 2
车刀的几何参数选择
切削用量的选择
应用轴向夹紧工具
添加文字（楷体 20号）
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车削薄壁工件时车刀的几何参数与切削用量的选择
1、选用较大的主偏角，增大主偏角可减小主切削刃参加工 作的长度，并有利于减小径向切削分力。 2、适当增大副偏角，可以减少副切削刃与工件之间的摩擦， 从而减少切削热，有利于减小工件热变形。 3、前角适当增大，应尽量使车刀锋利，切削轻快，排屑顺 畅，促使减小切削力和切削热。 4、刀尖圆弧半径要小。
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车削薄壁工件时车刀的几何参数与切削用量的选择
车刀的几何参数可参考下列要求： 外圆精车刀。Κ r = 90°～93°，Κ ′rபைடு நூலகம்= 15°，ao = 14°～16°，ao1 = 15°，γ 0适当增大。 内孔精车刀。 Κ r = 88°～90°，Κ ′r = 10°～15°，γ
0
= 10°～15°，ao = 14°～16°，
ao1
= 6°～8°，λ s = 5°～6°。
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车削薄壁工件时车刀的几何参数与切削用量的选择
切削用量的选择 薄壁工件刚度低、易变形，在车削加工过程中切削用量的 选择对加工质量影响很大。在实践中，一般按照中速、小吃 刀和快进给的原则进行选择，具体数据可参考下列要求： 粗车。切削速度vc = 70～80 m/min，进给量f = 0.6～0.8 mm/r ，背吃刀量ap = 1mm。 精车。切削速度vc = 100～120 m/min，进给量f = 0.15～0.25 mm/r ，背吃刀量ap = 0.3～0.5mm。
刀具几何参数和切削用量的合理选择
加工条件：工艺系统刚性差时，易出现振
动，应选取较小的后角αo；加工表面质量要求 较高时，为减轻刀具与工件之间的摩擦，应选
取较大的后角αo；尺寸精度要求较高时，应选 取较小的后角αo，以减小刀具的径向磨损值NB 值，如下图所示。
硬质合金车刀合理后角的参考值如下表所示。
② 后角αo的选择
切削厚度hD：粗加工时，切削厚度hD较大，要 求切削刃坚固，应选取较小的后角αo。精加工时， 切削厚度hD较小，磨损主要发生在后刀面上，为降 低磨损，应选取较大的后角αo。
工件材料：工件材料强度和硬度较高时，为提
高切削刃强度，应选取较小的后角αo；工件材料软、 塑性大时，后刀面磨损严重，应选取较大的后角αo； 工件材料脆性较大时，载荷集中在切削刃处，为提
负前角双面型：该形式的刀具使刀具的重磨次数 增加，最大程度地减少了前刀面和后刀面的磨损。同 时负前角的倒棱应有足够的宽度，以确保切屑沿该棱 面流出。
（3）倒棱
倒棱是增强切削刃强度的一种措施。在用脆性大 的刀具材料粗加工或断续切削时，磨倒棱能够减小刀 具崩刃，显著提高刀具耐用度（可提高1～5倍）。
倒棱宽度br1不可太大，以便切屑能沿前刀面 流出。br1的取值与进给量f有关，常取br1≈ （0.3～0.8）f。其中，精加工时取小值，粗加工
② 前角γo的选择
工件材料：工件材料的强度、硬度较低，塑
性较好时，应选取较大的前角γo；工件材料脆性较 大时应选取较小的前角γo；工件材料强度、硬度较 高时，应选取较小的前角γo，甚至负前角。
刀具材料：刀具材料的强度和韧度高时，如高 速钢，可选取较大的前角γo；反之，刀具材料的强度 和韧度差时，如硬质合金，应选取较小的前角γo。
数控车刀的几何参数.
数控车刀的几何参数一、刀具几何参数刀具的切削性能主要是由刀具材料的性能和刀具几何参数两方面决定的。
刀具几何参数的选择是否合理对切削力、切削温度及刀具磨损有显著影响。
选择刀具的几何参数要综合考虑工件材料、刀具材料、刀具类型及其他加工条件（如切削用量、工艺系统刚性及机床功率等）的影响。
刀具组成部分如图1-1所示。
图1-1主偏角κr——主切削刃在基面上的投影与进给方向的夹角。
刃倾角λs——在切削平面ps内，主切削刃与基面pr的夹角。
还有：副前角γoˊ、副后角αoˊ、副偏角κrˊ、副倾角λsˊ图1-2二、刀具几何参数对加工精度的影响在数控加工中，为降低加工工件表面粗糙度，减缓刀具磨损、提高刀具使用寿命、选择适宜的切削力等因素，通常车刀会存在刀尖圆弧半径r，主偏角kr，车刀刀尖距零件中心高的偏差等刀具几何参数的影响，必定引起被加工零件的轴向尺寸误差和径向尺寸误差由此使得加工的运行轨迹与被加工零件的形状产生差异。
因被加工零件表面形状各异，所以引起的差异也各不相同。
下面依次分析车削加工各类零件表面形状引起的差异以及采取的措施。
1．车刀刀尖圆弧半径对加工圆柱类零件表面的影响众所周知，被加工零件表面的成形是由车刀与零件表面接触见切点的运行轨迹保证的，对于主偏角kr=90°的车削加工，参见图1.1示，被加工零件表面的轴向尺寸由刀尖圆弧半径点A保证。
图1.1当（D-d）/2=ap>r时，由图可知，由刀尖圆弧半径引起的轴向尺寸变化量△a为△a=b-a=r式中：b——零件轴向尺寸；a——实际轴向位移量；r——刀尖圆弧半径.此时，刀具实际轴向位移是长度a为：a=b-△a=b-r（D-d）/2=ap△a=BC=2pp22a-ra2）(r=--par此时，刀具实际轴向位移长度a=b-Δa=22yyarab--对于主偏角KF＜90°的车削加工，当完成轴向加工即处于图1.1c位置时，被加工零件的已加工表面部由车刀刀尖A保证，零件的加工表面由刀具型面AC 和CE形成。
刀具切削部分几何参数的选择
Kr ’
3．影响已加工表面质量
减小Kr进可以使工件表面残留面积高度减小， 从而使已加工表面粗糙度值减小。
4．影响断屑效果、排屑方向
增大Kr会使hD增厚，bD减小，有利于切屑折断， 有利于孔加工刀具使切屑沿轴向顺利流出。
二、合理主偏角的选择原则
粗加工时， 硬质合金车刀一般选用较大 的主偏角(Kr＝60～75)，以利于减少振
切削刃强度及抗冲击能力 增加，且有一定的减压和 消振作用。
适用于陶瓷等脆性材料刀具。
后角及后面形状的选择
后角的作用主要
1) 减小主后刀面与工件之间的摩擦，提高已加工表 面质量和延长刀具寿命； 2) 配合前角调整切削刃和刀头部分锋利程度、强度和 散热条件； 3) 小后角车刀在特定的条件下可抑制切削时的振动。
主偏角减小，则刀尖角r增大，
使刀尖强度提高，散热体积增大。 主偏角较小的刀具在切入时，最 先与工件接触处是远离刀尖的地 方，因而可减少因切入冲击造成 的刀尖损坏。
2．影响切削分力比值及切削层单位面积切削力
当Kr减小时，由于hD 减小，变形系数增大， 使切削层单位面积切削力 Ff 有所增大；在ap和f相同时， 使切削功率有所增加。但 Kr1 更主要的是会使背向力Fp Kr2 增大，容易引起工艺系统 振动。当工艺系统刚度不 足时，会使刀具寿命降低。
动、断屑和采用较大的切削深度。 加工硬度高的材料，如冷硬铸铁和淬硬钢 时，在系统刚性好，切削深度不大时．取
较小的主偏角(Kr＝10～30)，以利于提
高刀具耐用度。
工艺系统刚性较好时，取较小的主偏角可 提高刀具耐用度；刚性不足，加车削细长
轴时，应取大的主偏角，可取Kr＝90～93，
以减小背向力ap，减少振动。 需要从中间切入及仿形加工的车刀，应取 较大主偏角； 车阶梯轴则需用Kr＝90的偏刀；
切削刀具的几何角度
班级：过073 姓名：谢若思学号：070342切削刀具的几何角度在金属切削加工中，刀具的完善程度，对切削效率、加工质量和产品成本有很大的影响。
为完善的改革金切刀具，研究刀具的几何参数是很重要的；刀具几何参数、刀具材料和刀具结构是研究金切工具的三项基本内容。
一、刀具合理的几何参数在保证加工质量和刀具经济耐用度的前提下，能够满足提高生产效率、降低成本的刀具几何参数，称为刀具的合理几何参数。
它包括：①切削刃的形状：如直线刃、折线刃、圆弧刃、月牙弧刃、波形刃等，刀尖（及过渡刃）的形状也属于刃形问题。
②切削区的剖面型式及参数：切削刃的剖面型式，又简称为刃区型式。
常用的是锋刃，也可以在切削刃区磨出负倒棱、消振棱等。
③刀面型式及参数：如前刀面上磨出断屑槽、卷屑槽，后刀面上双重刃磨或铲背等。
④刀具的切削角度：即前角γ0、后角α0、主偏角κr、副偏角κr’、刃倾角λs等。
二、选择刀具合理几何参数的一般性原则1.要考虑工件的实际情况选择刀具合理的几何参数，要考虑工件的实际情况，主要是工件材料的化学成分、制造方法、热处理状态、力学与物理性能（包括硬度、抗拉强度、延伸率、冲击韧性、导热系数、熔点等），还有毛坯表层情况、工件的形状、尺寸、精度和表面质量要求等。
2.要考虑刀具材料和刀具结构选择刀具合理几何参数时，主要是考虑刀具材料的化学成分、力学与纹理性能（包括硬度、抗弯强度、冲击值、耐磨性、热硬性和导热系数），还有刀具的结构型式，是整体式、焊接式或机夹式等。
3.要注意各个几何参数之间的联系刀具的刃形、刃区、刀面和角度之间是相互联系的，应该综合起来考虑它们之间的作用与影响，分别确定其合理数值。
例如，选择前角γ0时，要考虑卷屑槽型、有无倒棱及刃倾角的正负大小等，联系这些情况，优选合理的前角值，不要割裂它们之间的内在联系，孤立地选择某一参数。
4.要考虑具体的加工条件选择合理几何参数，也要考虑加工条件，这就是机床、夹具的情况，系统刚度及功率大小，切削用量和切削液性能等。
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切车刀几何参数选择
2020年12月9日星期三
切车刀几何参数选择
1.6过渡刃选择
如图2-21所示 ，过渡刃的形状有直线形和圆弧形（即刀尖圆弧半径rε）
两种，前者因呈直线形，其偏角κrε大小通常均取主偏角κr值的一半左
右，过渡刃长度为0.5～2 mm。而后者不但能提高车刀的耐用度，还 可减少车削后的残留面积，降低工件已加工表面粗糙度。但刀尖圆弧 半径rε不宜过大，否则会引起振动。
2020年12月9日星期三
切车刀几何参数选择
• 硬质合金车刀刀尖圆弧半径参考值见表2-7。
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车工工艺与技能训练
车工工艺与技能训练
切车刀几何参数选择
1.1 前角选择
前角的选择主要遵循以下原则: （1）加工塑性材料时，前角应取较大值；加工脆性材料时，应选用
较小的前角。 （2）工件材料的强度、硬度较低时，选用较大的前角；反之，选用
较小 的前角。 （3）刀具材料坚韧性好时，前角应选大些（如高速钢车刀）；刀具
材料 韧性差时，前角应选小些（如硬质合金车刀）。 （4）粗加工和断续切削时应选较小的前角，精加工时应选较大的前
尖强度。 硬质合金车刀副偏角参考值见表2-5。
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切车刀几何参数选择
1.5刃倾角选择
刃倾角的选择主要根据以下几点原则： （1）一般粗车时（指工件圆整、被切削层均匀），选取稍偏于负值
的刃倾角（－3°～0°）；精车时，应选取负值的刃倾角（－ 8°～－3°）。 （2）强力车削时，选取负值的刃倾角（－10°～－5°）；冲击负 荷大的断续车削时，应选取较大负值的刃倾角（－10°以上）。 （3）加工高硬材料时，应选取负值的刃倾角，以提高刀尖强度。 硬质合金车刀刃倾角参考值见表2-6。
角。 （5）车床－夹具－工件－刀具系统刚度差时应选较大的前角。
硬质合金车刀前角参考值见表2-2，高速钢车刀的合理前角一般 比表中大5°～10°020年12月9日星期三
切车刀几何参数选择
1.2后角和副后角选择
后角的选择主要根据以下原则： （1）加工硬度高、机械强度大及脆性材料时，应选较小的后角。加
工硬度低、机械强度小及塑性材料时，应选较大的后角。 （2）粗加工时应选取较小后角，精加工时应选取较大后角。采用负
前角车刀时，后角应选大一些。 （3）工件与车刀的刚度差时应选较小的后角。 （4）高速车削时，应选较小的后角。 硬质合金车刀后角的参考值见表2-3。
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切车刀几何参数选择
副后角一般与后角取相同的数值。但切断刀受刀头强度限制，应把 副后角磨得很小（α0′=1°～2°）。
2020年12月9日星期三
切车刀几何参数选择
1.3 主偏角选择
主偏角的选择主要根据以下几点原则： （1）工件材料越硬，应选取越小的主偏角。 （2）刚度差的工件（如细长轴）应选较大的主偏角，减小径向力。 （3）在车床－夹具－工件－刀具系统刚度较好的情况下，主偏角应尽可
能选小一些。 硬质合金车刀主偏角参考值见表2-4。
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切车刀几何参数选择
1.4 副偏角选择
副偏角的选取主要根据以下原则： （1）工件－车刀－夹具－车床系统的刚度好，可选较小的副偏角。 （2）精加工刀具应选较小的副偏角。 （3）加工高硬度材料或断续切削时，应该选较小的副偏角，以提高刀