切削刀具及材料.ppt

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1、第二节切削刀具及其材料一、切削刀具结构由工作部分和非工作部分构成。车刀(turningtools)的工作部分比较简单，只由切削部分构成，非工作部分就是车刀的柄部(或刀杆)。不论刀具结构如何复杂，就其单刀齿切削部分，都可以看成由外圆车刀的切削部分演变而来，本节以外圆车刀为例来介绍其几何参数。（1)前刀面切屑流过的刀面。1.刀面（2)主后刀面与工件正在被切削加工的表面（过渡表面）相对的刀面。（3)副后刀面与工件已切削加工的表面相对的刀面。（一）刀具切削部分的基本定义2.刀刃（1）主切削刃前刀面与主后刀

2、面在空间的交线。（2）副切削刃前刀面与副后刀面在空间的交线。3．刀尖三个刀面在空间的交点，也可理解为主、副切削刃二条刀刃汇交的一小段切削刃。在实际应用中，为增加刀尖的强度与耐磨性，一般在刀尖处磨出直线或圆弧形的过渡刃。刀具角度是刀具设计、制造、刃磨和测量时所使用的几何参数，它们是确定刀具切削部分几何形状（各表面空间位置）的重要参数。参考系：用于定义和规定刀具角度的各基准坐标面。参考系：刀具静止参考系和刀具工作参考系。（二）定义刀具角度的参考系刀具静止参考系或标注角度参考系：在设计、制造、刃磨和测量

3、时，用于定义刀具几何参数的参考系。1．刀具静止参考系在该参考系中定义的角度称为刀具的标注角度。静止参考系中最常用的是正交平面参考系。2.正交平面参考系由以下三个在空间相互垂直的参考平面构成。(1)基面pr通过切削刃上选定点，垂直于该点切削速度方向的平面。通常平行于车刀的安装面（底面）。(2)切削平面ps通过切削刃上选定点，垂直于基面并与主切削刃相切的平面。(3)正交平面po通过切削刃上选定点，同时与基面和切削平面垂直的平面。（三）刀具的标注角度（1）基面中测量的刀具角度1）主偏角κr主切削刃在基面

4、上的投影与进给运动速度vf方向之间的夹角。2）副偏角κr′副切削刃在基面上的投影与进给运动速度vf反方向之间的夹角。（2）切削平面中测量的刀具角度1）刃倾角λs主切削刃与基面之间的夹角。它在切削平面内标注或测量，但有正负之分。当主切削刃与基面平行时λs=0°；当刀尖点相对基面处于主切削刃上的最高点时λs＞0°；反之λs≤0°。（3）正交平面中测量的刀具角度1)前角γO前面与基面之间的夹角。2)后角αo后面与切削平面之间的夹角。说明：以上标注角度是在刀尖与工件回转轴线等高、刀杆纵向轴线垂直于进给方向

5、，以及不考虑进给运动的影响等条件下确定的。（四）刀具工作角度刀具在工作参考系中确定的角度称为刀具工作角度。研究刀具工作角度的变化趋势，对刀具的设计、改进、革新有重要的指导意义。1．刀具工作参考系的建立与静态系统中正交平面参考系建立的定义和程序相似，不同点就在于它以合成切削运动υe或刀具安装位置条件来确定工作参考系的基面pre。2．刀具工作角度的分析在车削(切断、车螺纹、车丝杠)、镗孔、铣削等加工中，通常因刀具工作角度的变化，对工件已加工表面质量或切削性能造成不利影响。（1）刀具安装位置对刀具工作角

6、度的影响用刃倾角λs=0°车刀车削外圆时，由于车刀的刀尖高于工件中心，工作前角γoe增大，而工作后角αoe减小。若切削刃低于工件中心，则工作前角γoe增大，而工作后角αoe减小1)刀尖安装高低对工作前、后角的影响当刀杆中心线与进给运动方向不垂直且逆时针转动G角时，工作主偏角将增大，工作副偏角将减小。2）刀杆安装偏斜对工作主、副偏角的影响二、刀具角度的选择1.前角γO（1）功用γO刀刃锋利，切屑变形切削力和切削功率刀刃和刀尖强度，散热体积刀具寿命γo1Prγo2（2）选择取决于：工件材料、刀具材料及

7、加工要求。工件材料强度、硬度较低时，应取较大前角，反之应取较小的前角。加工塑性材料时，应取较大前角，加工脆性材料时，应取较小的前角。刀具材料韧性好（高速钢），取较大前角，反之（硬质合金）取较小前角。粗加工时，取较小前角，精加工时，取较大前角。2.后角αo（1）功用αo后刀面与工件的摩擦后刀面的磨损率（2）选择取决于：加工要求、工件材料及工艺系统刚度。粗加工或工件材料较硬，后角取较小值；工件材料越软、塑性越大，后角越大；工艺系统刚度较差时，适当减小后角；3.主偏角κr和副偏角κr′（1）功用κr和κ

8、r′刀刃强度表面粗糙度背向力Fp残留面积高度，散热条件刀具寿命，工件易变形kr1Kr’kr2FpFf（2）选择工艺系统刚性较好时，主偏角取较小值；反之取较大值。副偏角大小取决于表面粗糙度（5°〜15°)，粗加工时取大值，精加工取小值。4.刃倾角λs（1）功用（2）选择主要影响刀头的强度、切削分力和切屑的流动方向。加工一般钢料和铸铁，无冲击时：粗车λs＝0°〜－5°，精车λs＝0°〜+5°；有冲击时：λs＝－5°〜－15°；特别大时：λs＝－30°〜－45°。切削加工高强度钢、冷硬钢