硬质合金刀具角度.

一、车刀的组成 如图1所示，车刀由切削部分和夹持部分（刀杆）两大部分组成。 刀头承担切削工作，由各种刀具材料制作；刀杆用于将车刀夹持在车床刀架上，常用普通碳钢（45）、球墨铸铁制成。 车刀的切削部分由三个表面、两条刀刃和一个刀尖组成。

1．前刀面 直接与切屑接触的表面，用A表示。 2．主后刀面 与工件上过渡表面相对着的表

面，用A表示。 3．副后刀面 与工件上已加工表面相对着的表面，用A表示。 4．主切削刃 前面与后面的交线。承担主要切削工作，用S表示。 5．副切削刃 前面与副后面的交线。其靠刀尖处起微量切削作用，具有修光性质。用S表示。 6．刀尖 主切削刃和副切削刃的交点。通常以圆弧或短直线形成出现，以提高刀具的使用寿命。 不同类型的刀具，其刀面、切削刃的数量不完全相同，如切断刀就有两个副后面，两个副切削刃和两个刀尖。 二、刀具的几何角度 （一） 刀具角度的参考系 切削能否顺利进行，刀具的几何角度起着十分重要的作用。为在设计、绘图、刃磨、测量中正确表示这些角度，须确定一参考坐标平面作为基准。下面介绍刀具静止参考系中常用的正交平面参考系。如图2所示。 图2 正交平面参考系 1．基面 过主切削刃上的一点，垂直于切削速度方向的平面。用rP表示。

图1 车刀的组成 2．切削平面 过主切削刃上的一点，与主切削刃相切并垂直于基面的平面。用sP表示。

3．正交平面 垂直于主切削刃在基面上投影的平面，又称主剖面，用oP表示。 切削平面、基面、正交平面（主剖面）在空间相互垂直，构成一个空间直角坐标系，是车刀几何角度的测量平面。 （二）车刀的基本角度（图3）

图3 车刀的几何角度 1．在正交平面（主剖面）中测量、标注的角度 ⑴ 前角 前刀面（A）与基面（rP）的夹角，用o表示。当前刀面与基

面的夹角小于90°时，o为正值；大于90°时，o为负值。 ⑵ 后角 后刀面A与切削平面sP 间的夹角，用o表示。当后刀面与切削平面的夹角小于90°时，o为正值；大于90°时，o为负值。 前刀面、后刀面间的夹角β称为楔角。 β＝90°－（ o＋o ） 2．在基面内测量、标注的角度： ⑴主偏角 主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角，用rk表示。它总为正值。 ⑵副偏角 副切削刃在基面上的投影与进给运动相反方向的夹角，用rk表示。 主切削刃和副切削刃在基面上的投影的夹角 称为刀尖角。

r＝180°－（rk＋rk）

3．在切削平面内测量、标注的角度： 刃倾角 主切削刃与基面（rP）之间的夹角，用s表示。刃倾角也有正负之分，如图4所示，当刀尖在切削刃最高点时，刃倾角为正；刀尖在最低点时，刃倾角为负。当主切削刃与基面平行时，刃倾角为0°。

图4 车刀的刃倾角 4．在副正交平面中测量、标注的角度： 参照主切削刃的研究方法，在负切削刃上同样可定义一副正交平面（副剖面）

oP。在副正交平面 中测量、标注的角度有副后角o，它是副后面A与副切削

平面sP间的夹角。当副后面与副切削平面的夹角小于90°时，后角为正值。 由于车刀有主、副两个切削刃，每个切削刃都可建立一个坐标系，在每一坐标系的坐标平面上，又都可测量出三个基本角度：前角（副前角）、后角（副后角）和刃倾角（副刃倾角），加上主、副偏角，这样，车刀就共有八个基本角度。

但因主、副切削刃处于一个前刀面上，当前角o和刃倾角s确定后，副前角o和

副刃倾角s可以通过换算求得，故为派生角度。刀尖角r、楔角β也属派生角度。所以车刀的基本角度为六个，即前角o、后角o、刃倾角s、主偏角rk、副偏角rk和副后角o。这是在刀具图纸上必须标出的，其它角度则不必标注。 三、前角的选择 1．前角的功用 前角主要影响切屑变形和切削力的大小及刀具耐用度和加

工表面质量的高低。增大o，可减小切屑变形和摩擦，故切削力小、切削热少，

加工表面质量高。但o过大，会降低刀刃强度，散热体积减小，刀具耐用度下降。减小o，刀具强度提高，切屑变形增大，易断屑。但o过小，会使切削力和切削热增加，刀具耐用度降低。 2．前角的选择原则 ⑴根据工件材料选 加工塑性材料时，特别是加工硬化严重的材料（如不锈钢等），为了减小切屑变形和刀具磨损，应选用较大的o；加工脆性材料时，由于产生的切屑为崩碎切屑，切屑变形也小，增大 的意义不大，而这时刀—屑间的作用力集中在切削刃附近，为保证切削刃具具有足够的强度，应采用较小的o。 工件的强度和硬度低时，由于切削力不大，为使切削刃锋利，可选用较大的甚至很大的o；工件材料的强度高时，应选用较小的o；加工特别硬的工件材

料（如淬火钢）时，应选用很小的o；甚至选用负前角；这是因为工件的强度、硬度愈高，产生的切削力愈大，切削热愈多，为了使切削刃具有足够的强度和散热容量，防止崩刃和迅速磨损，因此应选用较小的o。

⑵根据刀具材料选 刀具材料的抗弯强度和冲击韧性较低时应选较小的o；高速钢刀具比硬质合金刀具的合理前角约大5°~10°。陶瓷刀具的合理前角应选得比硬质合金刀具更小一些。 ⑶根据加工性质选 粗加工时，特别是断续切削或加工有硬皮的铸、锻件，不仅切削力大，切削热多，而且承受冲击载荷，为保证切削刃有足够的强度和散

热面积，应适当减小o；精加工时，对切削刃强度要求较低，为使切削刃锋利，减小切屑变形和获得较高的表面质量， 应取得较大一些。 数控机床和自动机、自动线用的刀具，为保证刀具工作的稳定性（不发生崩

刃和破损），通常选用较小的o。

在一般情况下，前角o主要根据被加工材料来选择。硬质合金车刀前角o的选择参考值见表1。 表1 硬质合金车刀合理前角参考值

工 件 材 料 合 理 前 角(°) 工 件 材 料 合 理 前 角(°) 粗 车 精 车 粗 车 精 车 低碳钢、Q235 18~20 20~25 40Cr（正火） 13~18 15~20 45钢（正火） 15~18 18~20 40Cr（调质） 10~15 13~18 45钢（调质） 10~15 13~18 40钢、40Cr钢锻件 10~15 45钢、40Cr、铸钢件或钢锻件断续切削 10~15 5~10 淬硬钢（40~50HRC） －15~－5

灰铸铁断续切削 5~10 0~5 灰铸铁HT150、HT200、

青铜ZQSn10－1、脆黄铜HPb59－1 10~15 5~10 高强度钢（σb＜180MPa） －5

铝L3及铝合金LY12 30~35 35~40 高强度钢（σb≥180MPa） －10 紫铜T1~T4 25~30 30~35 锻造高温合金 5~10 奥氏体不锈钢（185HBS以下） 15~25 铸造高温合金 0~5 四、后角的选择 1．后角的功用 后角的主要功用是减小主后刀面与过渡表面的弹性恢复层

之间的摩擦，减轻刀具磨损。o小，使主后刀面与工件表面的摩擦加剧，刀具磨损加大，工件冷硬程度增加，加工表面质量差；尤其是切削厚度较小时，上述情况更严重。o增大，摩擦减小，也减小了刃口钝圆半径，这对切削厚度较小的情况有利，但使刀刃强度和散热情况变差。 2．后角的选择原则

⑴根据切削厚度选 切削厚度Dh愈大，则o应愈小；反之亦然。如进给量较大的外圆 车刀o＝6°~8°；每齿进刀量很小的立铣刀o＝6°；而每齿进刀量不超过0.01

㎜的圆盘铣刀o＝30°。这是因为切削厚度较大时，切削力较大，切削温度也较高，为了保证刃口强度和改善散热条件，所以应取较小的o。切削厚度愈小，切削层上 被切削刃的钝圆半径挤压而留在已加工表面上的、并与主后刀面挤压摩擦的

这一薄层金属占切削厚度的比例就越大。若增大o，就可减小刃口钝圆半径，使刃口锋利，便于切下薄切屑，可提高刀具耐用度和加工表面质量。 综上，粗加工、强力切削（大进给量）切削以及承受冲击载荷的刀具，增大

刃口强度是主要的。这时应选取较小的o；精加工时则应选取较大的o。 ⑵适当考虑被加工材料的力学性能 工件材料硬度、强度较高时，为保证切削刃强度，宜选取较小的o；工件材料的硬度较低、塑性较大，以及易产生加工硬化时，主后刀面的摩擦对已加工表面质量和刀具磨损影响较大，此时应取较大的o；加工脆性材料时，切削力集中在刀刃附近，为强化切削刃，宜选取较

小的o。 ⑶考虑工艺系统的刚性 工艺系统刚性差，易产生振动，为增强刀具对振动的阻尼，应选取较小的o。 ⑷考虑加工精度 对于尺寸精度要求高的精加工刀具（如铰刀等）为减小重

马氏体不锈钢（250HBS以下） 15~25 钛及钛合金 5~10

马氏体不锈钢（250HBS以上） －5 铸造碳化钨 －10~－15 磨后刀具尺寸变化，保证有较高的耐用度，o应取得较小。 硬质合金车刀后角参考值见表2。 表2 硬质合金车刀合理后角参考值 工件材料 合 理 后 角 (°) 粗 车 精 车 低碳钢 8~10 10~12 中碳钢 5~7 6~8 合金钢 5~7 6~8 淬火钢 8~10 不锈钢 6~8 8~10 灰铸铁 4~6 6~8 铜及铜合金（脆） 4~6 6~8 铝及铝合金 8~10 10~12 钛合金σb≤1.17GP 10~15

副后角 可减少副后面与已加工表面的摩擦。一般车刀、刨刀等的o与o相等；而切断刀、切槽刀及锯片铣刀等的 因受刀头强度限制，只能取得较小，通常o=1°~2°。 五、主偏角及副偏角的选择 1．主偏角的功用及选择原则 主偏角rk的功用是影响刀尖部分的强度、散热条件、径向力和轴向力的比例等；在加工台阶或倒角时 还决定着工件表面的形状。减小rk会使刀尖强度增加，散热条件得到改善，切削厚度减小，切削宽

度增加，单位长度刀刃上的负荷减轻，这些都有利于提高刀具耐用度；而加大rk，则有利于减小径向力rk，防止工件变形和减小加工中的振动。 主要根据工艺系统的刚度来选。当工艺系统的刚性低（如车细长轴、薄壁套筒）时，须取较大的rk，甚至取rk≥90°，以减小pF；工艺系统的刚性足够时，

应采用较小的rk，以提高刀具耐用度。例如，车削细长轴时，常取rk=90°；车削高强度、高硬度的冷硬轧辊时，常取rk≤15°。 2．副偏角的功用及选择原则 副偏角rk的作用主要是减少刀具副切削刃、副刀面与已加工表面的摩擦。减小rk会使刀尖角加大，提高刀尖部分的强度，并且有利于降低残留面积的高度，降低已加工表面的表面粗糙度。但是，小的rk会