切削基础知识及车刀角度

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1、金属切削基础知识与车刀角度一、基本概念开动机床用“车刀”去切削装夹在机床夹具里的“工件”，把工件上多余的部分去掉使之成为一个合格的机器零件，这是我们机加工工人几乎每天都要做的事情。为了完成好切除金属的工作，我们有必要对这一过程中遇到的有关基本概念进行梳理，为今后的工作打下一个良好的基础。首先应当清楚我们追求的目标是：多、快、好、省的完成金属材料的切除工作。为此我们先来研究一些基本概念。1、切削运动与切削用量以外圆车削为例。见图1图1车削时的运动与加工表面图中：主运动为旋转运动进给运动为直线运动主运动速度VV=Dn/1000m/min或m/s每转进给量ff的单位是：mm/r

2、或mm/min背吃刀量aa=（D-d）/2mmD—待加工表面直径d---已加工表面直径以上三个重要参数：V、f、a被称为切削用量三要素。关于切削用量三要素的合理选择，我们将在后面的章节中讨论。2、车刀几何参数（1）车刀的切削部分我们先来看一个车刀切削部分的图，见图2图2车刀的切削部分一个车刀的切削部分有一个刀尖，两条切削刃，其中一条主切削刃，一条副切削刃。三个刀面，即前刀面、主后刀面和副后刀面。车刀切削部分的后端称为刀杆。对于焊接式车刀，刀杆和刀片一般用铜料焊接在一起。转位刀使用机械夹固的方法将刀片和刀杆紧固在一起。而高速钢刀具一般是整体式的。车刀几何参数指的是车刀切削部

3、分的几何角度、刀面形式、刀刃刃口形式、刀刃形状、刀尖状态等参数。其中车刀几何角度尤为重要。刀刃刃口形式和刀尖状态等我们放到以后去讨论。车刀几何角度对切削金属材料的难易程度起着重要作用。为了给车刀的切削角度下定义，让我们先来了解确定车刀切削角度的参考平面。见图3(2)车刀切削角度的参考平面图3车刀的正交平面参考系图4车刀的法平面参考系图中有以下几个参考平面：a.基面p—过切削刃上的选定点，垂直于该点主运动方向的平面。b.切削平面p--过切削刃上的选定点，包含该点主运动方向的平面。c.正交平面p--过切削刃上的选定点，即垂直该点的切削平面又垂直于该点的基面的平面。d.法向平面

4、p--过切削刃上的选定点，垂直于主切削刃的平面。理解了以上各平面的概念之后，我们来学习刀具的角度。（3）车刀的标注角度图5车刀的标注角度1）前角--前刀面与基面之间的夹角。在正交平面内测量。前角的最主要功用是减小变形。前角越大，变形越小，刀越锋利。2）主后角--主后刀面与切削平面之间的夹角。在正交平面内测量。后角的最主要功用是减小摩擦。后角越大，摩擦越小，切削轻快。3）刃倾角--主刀刃与基面之间的夹角。在切削平面内测量。刃倾角的最重要的功用是影响切屑流向及已加工表面质量。其实它是切削平面内的前角。4）主偏角--主切削刃在基面的投影与进给方向之间的夹角。在基面内测量。主偏角

5、的最主要的功用是影响刀具强度、切削力比值和已加工表面质量。5）副偏角--副切削刃在基面的投影与进给方向之间的夹角。在基面内测量。副偏角的最主要的功能是影响已加工表面粗糙度。6）副后角--副后刀面与副切削平面之间的夹角。在副正交平面内测量。7）法向前角--前刀面与基面之间的夹角。在法向平面内测量。8）法向后角--主后刀面与切削平面之间的夹角。在法向平面内测量。并且有如下关系：tg=tg.cos和ctg=ctg.cos以上我们讨论的车刀角度称为车刀标注角度。车刀的标注角度指的是购买车刀时车刀的角度，或者说车刀图形上需要标注的角度。而车刀的实际工作角度就是将主运动速度向量换成合

6、成运动向量所构成的参考平面而组成参考系之后。在这个参考系下所获得的车刀角度就是车刀的工作角度。（4）车刀的工作角度。主运动方向向量与合成运动向量的关系如下。见图6图6主运动向量和合成运动向量的关系合成向量=+实际切削时一般合成运动速度与主运动速度相差很小所以可以忽略不计。但当f较大时就一定要考虑角的影响，例如切断面时。见图7图7切断时车刀的工作角度实际上切削金属时起作用的是车刀的工作角度，工作角度决定了车刀锋利与否、耐用与否。图中工作前角=+工作后角=-tgf—每转进给量。d—工件直径。（5）车刀安装高低对工作角度的影响见图8图8装刀高低对工作角度的影响显然，刀尖高于工件

7、中心会引起车刀工作前角增大，车刀工作后角减小。相应的，刀尖低于工件中心会引起车刀工作前角减小，车刀工作后角增大。车削内孔时，引起车刀工作角度的变化与车削外圆时恰恰相反。结论：一把车刀是否好用，就车刀本身而言取决于车刀的三个方面因素。一是车刀的材料，二是车刀的几何角度，三是车刀的结构。除去车刀本身的因素，车刀是否好用还于各切削条件有关。例如：切削用量三要素的选择，机床的刚性等条件。在这里我们谈车刀的几何角度，是假设其他切削条件不变的前提下而谈的。车刀的各几何角度是一个整体，在确定车刀的工作角度时，一定要综合考虑各个角度的值，既要