金属切削刀具角度

一、刀具切削部分的组成

图1

    外圆车刀是最基本、最典型的切削刀具，其切削部分（又称刀头）由前刀面、主刀后面、副刀后面、主切削刃、副切削刃和刀尖所组成。其定义分别为：

（1）前刀面    刀具上与切屑接触并相互作用的表面（即切屑流过的表面）。
（2）主刀后面  刀具上与工件过渡表面相对并相互作用的表面。
（3）副刀后面  刀具上与已加工表面相对并相互作用的表面。
（4）主切削刃  前刀面与主后刀面的交线。它完成主要的切削工作。
（5）副切削刃  前刀面与主后刀面的交线。它配合主切削刃完成切削工作，并最终形成已加工表面。
（6）刀尖      主切削刃和副切削刃连接处的一段刀刃。它可以是小的直线段或圆弧。

    具体参见切削运动与切削表面图和车刀的组成图。其它各类刀具，如刨刀、钻头、铣刀等，都可以看作是车刀的演变和组合。

图2 刨刀nextpage

图3 钻头

图4 铣刀

图5 确定车刀角度的参考平面nextpage

二、刀具标注角度参考系

normal style="LINE-HEIGHT: 12pt; tab-stops: 10.5pt; mso-line-height-rule: exactly">  1、假定运动条件：用刀具主运动向量v_c近似代替合成运动向量v_e，然后再用平行或垂直于主运动方向的坐标平面构成参考系。

normalIndent style="TEXT-INDENT: 10.5pt; tab-stops: 10.5pt">2、假定安装条件：假定刀具的安装位置恰好使其底面或轴线与参考系的平面平行或垂直。

normalIndent style="TEXT-INDENT: 10.5pt">3、刀具标注角度参考系诸平面：（见图1.8、图1.9）

normalIndent style="MARGIN-LEFT: 42.25pt; TEXT-INDENT: -21pt; tab-stops: list 42.25pt; mso-list: l25 level1 lfo122">1)        基面p_r：通过切削刃某一点，垂直于假定主运动方向的平面。

normalIndent style="MARGIN-LEFT: 42.25pt; TEXT-INDENT: -21pt; tab-stops: list 42.25pt; mso-list: l25 level1 lfo122">2)        切削平面p_s：通过切削刃某一点，与工件加工表面（或与主切削刃）相切的平面。切削平面p_s与基面p_r垂直。

normalIndent style="MARGIN-LEFT: 42.25pt; TEXT-INDENT: -21pt; tab-stops: list 42.25pt; mso-list: l25 level1 lfo122">3)        主剖面P₀：通过切削刃某一点，同时垂直于切削平面p_s与基面p_r的平面。

normalIndent style="MARGIN-LEFT: 42.25pt; TEXT-INDENT: -21pt; tab-stops: list 42.25pt; mso-list: l25 level1 lfo122">4)        法剖面P_n：通过切削刃某一点，垂直于切削刃的平面。

normal style="MARGIN-LEFT: 42.25pt; TEXT-INDENT: -21pt; tab-stops: list 42.25pt; mso-list: l25 level1 lfo122">5)        进给剖面P_f：通过切削刃某一点，平行于进给运动方向并垂直于基面p_r的平面。

normal style="MARGIN-LEFT: 42.25pt; TEXT-INDENT: -21pt; tab-stops: list 42.25pt; mso-list: l25 level1 lfo122">6)        背平面P_p：通过切削刃某一点，同时垂直于进给剖面P_f与基面p_r的平面。nextpage

三、刀具工作角度参考系

    上述刀具标注角度参考系，在定义基面时，都只考虑主运动，不考虑进给运动，即在假定运动条件确定的参考系。但刀具在实际使用过程中，这样的参考系所确定的刀具角度，往往不能确切反映切削加工的真实情况。只有用合成切削方向v_e来确定参考系，才符合切削加工的实际。

    另外，刀具实际安装位置也影响工作角度的大小。只有采用刀具工作角度参考系，才能反映切削加工的实际。

normal style="TEXT-INDENT: 21pt">刀具工作角度参考系与刀具标注角度参考系的唯一区别是：用合成切削方向v_e取代主运动切削方向v_c，用实际进给运动方向取代假定进给运动方向。

四、刀具的标注角度

    刀具的标注角度是制造和刃磨刀具所需要的，并在刀具设计图上予以标注的角度。刀具的标注角度主要有五个，以车刀为例，表示了几个角度的定义。

图6 车刀的主要角度

前  角γ_o在主剖面P₀内测量的前刀面与基面之间的夹角。前角表示前刀面的倾斜程度，有正、负和零值之分，其符号规定如图6所示。后  角α_o在主剖面P₀内测量的主后刀面与切削平面之间的夹角。后角表示主后刀面的倾斜程度，一般为正值。主偏角κ_r在基面内测量的主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角。主偏角一般为正值。副偏角κ_r在基面内测量的副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向的夹角。副偏角一般为正值。刃倾角λ_s在切削平面内测量的主切削刃与基面之间的夹角。当主切削刃呈水平时，λ_s=0；刀尖为主切削刃最低点时，λ_s〈0；刀尖为主切削刃上最高点是，λ_s〉0，如图7示。

图7 刃倾角的符号nextpage

五、刀具的工作角度

    在实际的切削加工中，由于刀具安装位置和进给运动的影响，上述标注角度会发生一定的变化。角度变化的根本原因是切削平面、基面和正交平面位置的改变。以切削过程中实际的切削平面P_s、基面Pr和主剖面P₀为参考平面所确定的刀具角度称为刀具的工作角度，又称实际角度。

图8 车刀安装高度对工作角度的影响

图9 车刀安装偏斜对工作角度的影响

刀具安装位置对工作角度的影响         以车刀车外圆为例，若不考虑进给运动，当刀尖安装得高于或低于工件轴线时，将引起工作前角γ_oe和工作后角α_oe的变化,如图8示。         当车刀刀杆的纵向轴线与进给方向不垂直时，将会引起工作主偏角κ_re和工作副偏角κ_re的变化,如图9示。nextpage

进给运动对工作角度的影响    车削时由于进给运动的存在，使车外圆及车螺纹的加工表面实际上是一个螺旋面，如图10示。    车端面或切断时，加工表面是阿基米德螺旋面，如图11示。因此，实际的切削平面和基面都要偏转一个附加的螺旋升角μ，使车刀的工作前角γoe增大，工作后角αoe减小。一般车削时，进给量比工作直径小很多，故螺旋升角μ很小，它对车刀工作角度影响不大，可忽略不计。但在车端面、切断和车外圆进给量（或加工螺纹的导程）较大，则应考虑螺旋升角的影响。

图10 纵向进给运动对工作角度的影响

图11 横向进给运动对工作角度的影响