刀具的几何形状及主要角度.
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
刀具切削部分的几何角度
小结：在基面Pr内，形成了两个独立的角度: 主偏角кr 和副偏角кr’ 以及一个派生角εr
。
练习：
1、指出车刀在正交平面Po中形成的独立角度是
前角γo 和 后角αo 。
2、主后面与前面的夹角 称为 楔角βo 。
αo βo
γo
3、在主切削平面Ps内形成的角度： （k向斜视图 ）
（ k向⊥Ps , k向∥车刀底面∥ 过刀尖的基面，
4、刀具的主要基准坐标平面：
1）基面 Pr :
过主切削刃上选定点， 与该点切削速度方向垂直 的平面。
特点: Pr ⊥ Vc ，此时可认为基 面是过选定点的水平面， 与车刀底面平行。
2）切削平面Ps : 过主切削刃上选定点，与主切削刃相切， 且垂直于该点基面的平面。
特点: ① PS过选定点与主 切削刃相切； ② PS⊥ Pr 。 此时可认为PS是过 主切削刃的铅垂面。
3）正交平面Po : 过主切削刃上选定点， 同时垂直于基面和切削 平面的平面。
特点:
Pr ⊥ Ps ⊥ Po，三个假 想的基准坐标平面过切 削刃上同一点，且两两 互相垂直，构成正交平 。 面参考系。
4）假定工作平面Pf 过主切削刃上选定点，垂直于基面，且 与假定进给运动方向平行的平面。
特点: Pf ⊥ Pr， Pf ∥ Vf。 Pf 可认为是由过 选定点Vf和Vc 构 成的铅垂平面）副切削平面Ps ’ ：
过副切削刃上选定点，与副切削刃相切且 垂直于该点基面的平面。（理解时与切削平 面Ps 的含义相似）
特点: ① Ps ’过选定点与副切削刃相切； ② PS ’ ⊥ Pr 。 此时可认为Ps ’是过副切削刃的铅垂面。
（三）刀具切削部分的主要角度 1、在基面内形成的角度（车刀俯视方向的投影）
刀具的几何形状
λs=0
+λs -λs
刃倾角旳作用 a.控制切屑旳流动方向 刃倾角为负值时，切屑流向已加工表面，有擦伤已
加工表面旳倾向。 刃倾角为正值时，切屑流向待加工表面。 精车 选用λs=0~+15° 粗车 选用负刃倾角 λs=0~-5° 刃倾角为零值时，切屑沿主剖面方向流出 b.影响刀尖部分旳强度 粗加工 λs=0~-20° c.变化实际前角旳大小 刀具有了刃倾角可使实际前角增大。
刀具旳几何形状
1.车刀切削部分旳构成
(1)刀面 1)前刀面 切下旳切屑流出旳表面。 2)主后刀面 与加工表面相正确表面。 3)副后刀面 与已加工表面相正确表面。 (2)刀刃 1)主刀刃（主切削刃）前刀面与主后刀面旳交线，承担主要切削任务。 2)副刀刃（副切削刃）前刀面与副后刀面旳交线，承担辅助切削任务。 3)刀尖 主副刀刃之间旳过渡刀刃。（半径1mm或3/64英寸） (3)记忆：三面，二刃，一刀尖。
1)刀具安装误差 刀尖安装高下旳影响
前角增大， 后角减小。
前角正常， 后角正常。
后角增大， 前角减小。
刀具斜装旳影响 主偏角增大，副偏角减小。
2)进给运动旳影响 纵向进给旳影响：
前角增大，后角减小。 车外圆时，该影响忽视不计。
车螺纹时有影响。
横向进给旳影响
前角增大，后角减小。
d值不断变化，d下降，角度上升。
arctg f d
车刀旳几种构造形式
1.整体式 一般用于高速钢。硬质
合金也能够做成整体 式，但易产生断裂， 价格也高。
2.焊接式 刀头为优质刀具材料，
刀杆为一般钢材。
3.机夹重磨式 将刀片用夹子固定在刀
杆上，刃磨时把刀片 卸下，刀杆能够反复 使用。
4.机夹可转位式 刀片能够转位，不需要
刀主要角度
1.车刀分:外圆车刀、端面车刀、切断刀、内孔车刀、螺纹车刀。
2.车刀的角度有：前角、后角、副后角、刃倾角、主偏角、副偏角。
(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κr: 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。
其作用是影响已加工表面的粗糙度，减小副偏角可使被加工表面光洁。
选择原则是：精加工时，为提高已加工表面的质量，应选取较小的值，一般为5到10°。
（5）刃倾角λs :主切削刃与基面间的夹角，在主切削平面中测量。
主要作用是影响切屑流动方向和刀尖的强度。
以刀柄底面为基准，主切削刃与刀柄底面平行时，λs =0，切屑沿垂直于主切削刃的方向流出。
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。
§1-2刀具的几何参数
二、刀具的结构几何参数 金属切削刀具包含刀柄和切削部分， 金属切削刀具包含刀柄和切削部分，刀柄是指刀具上 的夹持部分， 的夹持部分，切削部分是刀具上直接参加切削工作的 部分。在某些刀具(如外圆车刀 如外圆车刀)上切削部分也称为刀 部分。在某些刀具 如外圆车刀 上切削部分也称为刀 有些刀具(如麻花钻 还有导向部分。 如麻花钻)还有导向部分 头。有些刀具 如麻花钻 还有导向部分。 各类金属切削刀具切削部分的形状和几何参数， 各类金属切削刀具切削部分的形状和几何参数，都可 由外圆车刀切削部分演变而来， 由外圆车刀切削部分演变而来，因此我们以外圆车刀 为例研究金属切削刀具的几何参数。 为例研究金属切削刀具的几何参数。
刀具切削部分的组成要素
在实际刀具上常见的刀尖结构有： 在实际刀具上常见的刀尖结构有：
2．刀具的几何参数 ．
2.1 确定刀具切削角度的参考平面 刀具要从工件上切下金属， 刀具要从工件上切下金属，就必须具备一定的切削 角度， 角度，这些角度决定了刀具切削部分各表面的空间 位置。 位置。 如后图所示，图中标出宽刃刨刀的前角和后角， 如后图所示，图中标出宽刃刨刀的前角和后角，于 是就确定了刨刀前刀面和后刀面的位置。 是就确定了刨刀前刀面和后刀面的位置。但是刨刀 的前角和后角需要在选定的参考平面作为坐标系的 基础之后才能表明其大小。后图中所示的基面和切 基础之后才能表明其大小。 削平面就是选作坐标系的参考平面。 削平面就是选作坐标系的参考平面。
′
与工件已加工表面相对的刀面； 与工件已加工表面相对的刀面；
(4)主切削刃 担任主要切削工作，由前刀面与主后刀 主切削刃 担任主要切削工作， 面相交的棱边形成； 面相交的棱边形成； (5)副切削刃 担任少量切削工作，由前刀面与副后刀 副切削刃 担任少量切削工作， 面相交的棱边形成； 面相交的棱边形成； (6)刀尖 主、副切削刃联接处的一部分切削刃，常指 副切削刃联接处的一部分切削刃， 刀尖 它们的实际交点。 它们的实际交点。
刀具的几何形状及主要角度
刀具的几何形状及主要角度
一 、刀具切削部分的几何形状 各种刀具都是由切削部分 刀头 和被夹持部分(刀体 刀柄)两部分 各种刀具都是由切削部分(刀头 和被夹持部分 刀体或刀柄 两部分 切削部分 刀头)和被夹持部分 刀体或 组成. 二者既可以是一体的，也可以是由不同材料连接起来. 组成 二者既可以是一体的，也可以是由不同材料连接起来
普通车刀切削部分的组成
２．参考系
作用：用于定义和规定刀具角度的各基准坐标平面， 作用：用于定义和规定刀具角度的各基准坐标平面，只是假定参 事实看不见， 考，事实看不见，摸不着
基
面
通过主切削刃上的某 一点， 一点，与主运动方向 相垂直的平面
切削平面
通过主切削刃上的某一 点，于加工表面相切并 垂直于基面的平面
前角γ 前角 0――前刀面与基面间的 前刀面与基面间的 夹角 前角大，刃口锋利， 前角大，刃口锋利，切屑变 切削力小，切削轻快。 小，切削力小，切削轻快。但 易产生崩刃。 易产生崩刃。
后角α 后角 0――主后刀面与切削平 主后刀面与切削平 面间的夹角 增大后角可减少摩擦， 增大后角可减少摩擦，提高工 件加工质量和刀具耐用度， 件加工质量和刀具耐用度，并 使切削刃锋利。 使切削刃锋利。
Ⅲ、参考系 1、作用 2、三个辅助平面 基面Pr 主切削平面PS 正交平面P0
Ⅳ 、车刀主要角度及作用归纳表 车刀主要角度及作用归纳表
角度 定义 测量平面 作用
前角γ0
前面和基面间的夹 角 后面与切削平面间 的夹角 主切削刃与进给方 向之间的夹角 副切削刃与进给方 向的反方向间的夹 角 主切削刃与基面间 的夹角
正交平面
通过主切削刃上的某一点，并 通过主切削刃上的某一点， 同时垂直于基面和切削平面的 平面
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。
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教案
Ⅱ、刀具切削部分的名称（以车刀为例）（8ˊ）
1、前（刀）面Aγ：切屑流经的表面
2、主后（刀）面Aα：切削时刀具上与工件过渡表面相对的表面
3、副后（刀）面Aˊα：切削时刀具上与工件已加工表面相对的表面
4、主切削刃S：前面与主后面的交线，切削时起主要切削作用
5、副切削刃Sˊ：前面与副后面的交线，切削时起辅助作用
6、刀尖：指主切削刃与副切削刃的连接处相当少的一部分削刃。
分修圆
刀尖和倒角刀尖
Ⅲ、参考系（三个辅助平面）（5ˊ）
1、作用：用于定义和规定刀具角度的各基准坐标平面，只是假定参考，
事实看不见，摸不着
2、三个辅助平面
A、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
B、主切削平面P S：主切削刃选定点的切线与该点切削速度方向所构成的
平面
C、正交平面P0：过主切削刃选定点与基面，主切削平面两两垂直的平面
讲解
三维演
示、讨
论
PPT播
放
三维演
示、讲
解
PPT播
放
全体参与
全体参与
三、小结Ⅳ、刀具切削部分的主要角度及其作用（12ˊ）
1、前角γ0:前面和基面间的夹角
2、后角α0：后面与切削平面间的夹角
3、主偏角κr：主切削刃与进给方向在基面上投影的夹角
4、副偏角κrˊ：副切削刃与进给方向的反方向在基面上投影的夹角
5、刃倾角入s：主切削刃与基面间的夹角
6、楔角ß：前面与后面间的夹角
7、刀尖角εr：主切削刃与副切削刃在基面中投影的夹角
车刀主要角度的平面图（5ˊ）
小结：学生归纳制表P249 （5ˊ）
角度定义测量平面作用
前角γ0
前面和基面间的
夹角
正交平面
1、使切削刃锋利
2、切
削省力3、便于排屑
后角α0
后面与切削平面
间的夹角
正交平面
改变车刀主后刀面与
工件间的摩擦状况
主偏角κr
主切削刃与进给
方向之间的夹角
基面
改变主切削刃与刀头
的受力和散热情况
副偏角κrˊ
副切削刃与进给
方向的反方向间
的夹角
基面
改变副切削刃与工件
已加工表面之间的摩
擦状况
刃倾角入s
主切削刃与基面
间的夹角
主切削平面
影响刀尖强度，并控制
切屑的流出方向
楔角ß
前面与后面间的
夹角
正交平面
影响刀具的强度和切
削力的大小
刀尖角εr
主切削刃与副切
削刃在基面中投
影的夹角
基面
影响刀尖的强度和刀
尖的散热情况
三维演
示、讨
论
PPT播
放
提问法
PPT归
纳
全体参与
个别提问
个别提问。