刀具幾何參數(shù)的選擇與測量裝置

1、刀具幾何參數(shù)的選擇與測量裝置摘 要用于切削加工的刀具種類繁多，但刀具切削部分的組成確有共同之處。車刀的切削部分可看作是各種刀具切削部分最基本的形態(tài)。車刀是最典型的刀具，其他刀具都可以看作是由車刀演化而來的，車刀是其它刀具的基礎。把車刀角度研究清楚了，就可以在此基礎上研究其他刀具角度。因此，我們要掌握車刀切削部分的構(gòu)造要素、車刀標注角度參考系及車刀標準角度的基本概念，并且了解車刀角度測量儀的構(gòu)造和使用方法，學會用它測量車刀的比標注角度、繪制車刀標注角度圖。關鍵詞： 刀具；幾何參數(shù)；測量裝置目 錄緒論1一、基本定義11.1基本定義11.2 車刀的幾何參數(shù)11.3刀具的標注角度51.4刀具在正交平面

2、參考系中的標注角度6二、刀具合理幾何參數(shù)的選擇92.1 前角的功用及選擇102.2后角的選擇112.3主偏角、副偏角的選擇112.4刀尖形狀及尺寸的選擇132.5刃傾角的選擇14三、車刀幾何角度測量裝置的設計143.1 車刀幾何角度測量裝置的設計143.2實驗目的及要求153.3車刀幾何角度測量裝置的使用方法15總結(jié)19致謝20參考文獻21緒論任何刀具均由切削部分和夾持部分組成。雖然刀具的種類很多，但它們切削部分的形狀和幾何參數(shù)都具有共同的特性。其中最簡單、典型的是外圓車刀。因為不論刀具結(jié)構(gòu)如何，也不論是單齒或復雜的多齒刀具，對每個刀齒而言，其結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)就相當于普通外圓車刀的演變。實驗目的

3、 1、通過實驗鞏固和加深對車刀幾何角度的標注坐標系平面與車刀幾何角度坐標系的基本定義的了解； 2、了解車刀量角儀的結(jié)構(gòu)與工作原理，熟悉其使用方法； 3、掌握車刀標注角度的測量方法。一、基本定義1.1 基本定義車刀(turning tool)安裝在車床上的用來削切金屬的工具. 工欲善其事，必先利其器，為了在車床上做良好的切削，正確地準備和使用刀具是很重要的工作。不同的工作需要不同形狀的車刀，切削不同的材料要求刀口具不同的刀角，車刀和工作物的位置和速度應有一定相對的關系，車刀本身也應具備足夠的硬度、強度而且耐磨、耐熱。因此，如何選擇車刀材料，刀具角度之研磨都是重要的考慮因素。車刀屬于單鋒刀具，因車

4、削工作物形狀不同而有很多型式，但它各部位的名稱及作用卻是相同的。一支良好的車刀必須具有剛性良好的刀柄及鋒利的刀鋒兩大部份。車刀的刀刃角度，直接影響車削效果，不同的車刀材質(zhì)及工件材料、刀刃的角度亦不相同。1.2 車刀的幾何參數(shù)合理選擇車刀幾何參數(shù)，是順利完成車削加工任務的關鍵。定義刀具角度的參考系：為了定義刀具切削部分的幾何角度，需選定適當組合的基準坐標平面作為參考系。其中用于規(guī)定刀具設計、制造、刃磨和測量時幾何參數(shù)的參考系稱為刀具靜止參考系，如圖1-1所示。規(guī)定刀具進行切削加工時幾何參數(shù)的參考系稱為刀具工作參考系。 刀具靜止參考系的各平面名稱、表示符號及定義見表1-1。圖1-1 刀具靜止參考系

5、 表1-1刀具靜止參考系的各方面名稱 符號定義 基面 pr通過切削刃上選定點，垂直于該點切削速度方向的平面。 切削平面 ps通過切削刃上的選定點，與切削刃相切，怯垂直于該點基面的平面。 正交平面 po通過切削刃上的選定點，垂直于基面和切削平面的平面。 法平面 pn通過切削刃上的選定點，且與切削刃垂直的平面。 假定工作平面 pf通過切削刃上的選定點，垂直與基面且平行與假定進給運動方向的平面。 背平面 pp通過切削刃上的選定點，且垂直于基面和假定工作平面的平面。 刀具角度的定義：刀具角度是刀具在靜止參考系中的一組角度，其名稱，表示符號及定義見表1-2。外圓車刀刀具角度見圖1-3。 表1-2 刀具角

6、度定義 名稱 符號 定義 前角 前角法前角側(cè)前角背前角 yo yn yf yp 定義：前到面ar與基面pr之間的夾角。在正交平面中測量、在法平面中測量、在假定工作平面中測量、在背平面中測量。 后角 后角法后角側(cè)后角背后角 ao an af ap 定義：主后刀面aa與切削平面ps之間的夾角。早正交平面中測量、在法平面中測量、在假定工作平面中測量、在背平面中測量。 主偏角 kr 主切削平面ps與假定工作平面pf之間的夾角，在基面pr中測量。 到尖角 r 主切削平面ps與副切削平面ps之間的夾角，在基面pr中測量。 刀傾角 s 主切削刃與基面pr間的夾角，在主切削平面ps中測量。 注：表中所列角度都

7、只是過主切削刃選定點的角度（r除外），過副切削刃選頂點的響應角度可仿照定義，并在角度符號右上角加一撇“”以示區(qū)別，例如車刀副偏為kr，副后角為ao。 1.2.1 刀具切削部分的表面與刀刃圖1-2典型外圓車刀切削部分的結(jié)構(gòu)車刀由刀頭和刀柄組成，如圖 1-2 所示。刀柄是刀具上夾持部位。刀頭則用于切削，是刀具的切削部分。刀具的切削部分包括以下幾個部分： （1）前刀面 a 切下的金屬沿其流出的刀面。 （2）主后刀面 a 與工件上過渡表面相對的刀面。 （3）副后刀面 a 與工件上已加工表面相對的刀面（4）主切削刃 s 前刀面與主后刀面匯交的邊鋒，用以形成工件上的過渡表面，擔負著大部分金屬的切除工作。

8、（5） 副切削刃 s 前刀面與副后刀面匯交的邊鋒 , 協(xié)同主切削刃完成金屬的切除工作 , 用以最終形成工件的已加工表面。表 車刀結(jié)構(gòu)類型特點及用途名 稱特 點適 用 場 合整體式用整體高速鋼制造，刃口可磨得較鋒利小型車床或加工非鐵金屬焊接式焊接硬質(zhì)合金或高速鋼刀片，結(jié)構(gòu)緊湊，使用靈活各類車刀特別是小刀具機夾式避免了焊接產(chǎn)生的應力、裂紋等缺陷，刀桿利用率高。刀片可集中刃磨獲得所需參數(shù)；使用靈活方便外圓、端面、鏜孔、切斷、螺紋車刀等可轉(zhuǎn)位式避免了焊接刀的缺點，刀片可快換轉(zhuǎn)位；生產(chǎn)率高；斷屑穩(wěn)定；可使用涂層刀片大中型車床加工外圓、端面、鏜孔，特別適用于自動線、數(shù)控機床1.2.2 確定刀具切削角度的參

9、考系及參考平面刀具的切削部分其實是由前、后刀面、切削刃、刀尖組成的一空間幾何體。為了要確定刀具切削部分的各幾何要素的空間位置，就需要建立相應的參考系。為此目的設立的參考系一般有兩大類：一是刀具靜止角度參考系；二是刀具工作角度參考系。下面說明刀具靜止角度參考系及其坐標平面。 （一）刀具靜止角度參考系刀具靜止角度參考系是指用于定義設計、制造、刃磨和測量刀具切削部分幾何參數(shù)的參考系。它是在假定條件下建立的參考系。假定條件是指假定運動條件和假定安裝條件。 （1）假定運動條件 在建立參考系時，暫不考慮進給運動，即用主運動向量近似代替切削刃與工件之間相對運動的合成速度向量。 （2）假定安裝條件 假定刀具的

10、刃磨和安裝基準面垂直或平行于參考系的平面，同時假定刀桿中心線與進給運動方向垂直。例如對于車刀來說，規(guī)定刀尖安裝在工件中心高度上，刀桿中心線垂直于進給運動方向等。 由此可見，刀具靜止角度參考系是簡化了切削運動和設定刀具標準位置下建立的一種參考系。（二）刀具靜止參考系的坐標平面作為一個空間參考系，它必須有確定的坐標平面。在靜止參考系中，這樣的坐標平面有三個：基面（ pr ）、切削平面 (p s) 和刃剖面（可由需要而任意選擇的切削刃剖面）。 （1）基面 pr基面是通過切削刃上選定點，垂直于假定主運動方向的平面。如圖 1-3 所示。它平行于或垂直于刀具在制造、刃磨和測量時適合于安裝和定位的一個平面或

11、軸線。例如，對于車刀和刨刀等，它的基面 p r 按規(guī)定平行于刀桿底面；對于回轉(zhuǎn)刀具（如銑刀、鉆頭等），它的基面 p r 是通過切削刃上選定點并包含軸線的平面。 （2）切削平面 ps切削平面是指切削刃上選定點與主切削刃相切并垂直于基面的平面。如圖 1-3所示。在無特殊情況下切削平面即指主切削平面。 （3）切削刃剖切平面（刃剖面） 常用的刃剖面有四個：圖1-3 假定運動條件和靜止參考系圖1-3 （1）正交平面 po （也稱主剖面） 正交平面是通過切削刃上選定點，并同時垂直于基面和切削平面的平面。也可認為，正交平面是通過切削刃上選定點垂直于主切削刃在基面上的投影的平面。如圖 1-3 所示。 （2）法

12、平面 pn （也稱法剖面） 法平面是通過切削刃上選定點垂直于切削刃的平面。 （3）假定工作平面 p f （也稱進給剖面） 假定工作平面是是通過切削刃上選定點平行于假定進給運動方向并垂直于基面的平面。 （4）背平面 p p （也稱切深剖面） 背平面是指通過切削刃上選定點，垂直于假定工作平面和基面的平面。 以上四個刃剖面可根據(jù)需要任選一個，然后與另兩個坐標平面（基面 pr 和切削平面 ps ）共三個平面組成相應的參考系。如由正交平面 po 、基面 pr 和切削平面 ps 組成的參考系稱為正交平面參考系（ pr ps po ），或稱為主剖面參考系；由法平面 p n 、基面 pr 和切削平面 p s

13、組成的參考系稱為法平面參考系，或稱為法剖面參考系（ pr ps pn ）；由假定工作平面 pf 、基面 pr 和切削平面 ps 組成的參考系稱為假定工作平面參考系，也稱為進給剖面參考系（pr ps pf ）；由背平面 pp 、基面 p r 和切削平面 ps 組成的參考系稱為背平面參考系，或稱為切深剖面參考系（pr ps pp ）。 對于副切削刃的靜止參考系，也有同樣的上述的坐標平面。為區(qū)分起見，在相應符號可上方加“ ”。如 po 為副切削刃的正交平面，其余類同。1.3 刀具的標注角度刀具標注角度（圖1-4）在正交平面po中測量的角度：（1）前角o - 前刀面與基面之間的夾角。通過選定點的基面若

14、位于楔形刀體的實體之外，前角為正值；反之為負值。（2）后角o - 后刀面與切削平面之間的夾角。若通過選定點的切削平面位于楔形刀體的實體之外，后角為正值；反之為負值。（3）楔角o - 前刀面與主后刀面之間的夾角。顯然有：o + o +o = 90。在基面pr中測量的角度：（4）主偏角kr - 主切削刃在基面上的投影與假定進給方向之間的夾角。（5）副偏角kr - 副切削刃在基面上的投影與假定進給反方向之間的夾角。（6）刀尖角r - 主切削刃與副切削刃在基面上投影之間的夾角。顯然有： kr+kr +r = 180。在切削平面ps中測量的角度：（7）刃傾角s - 主切削刃與基面之間的夾角。當?shù)都馐侵髑?/p>

15、削刃上最低點時，刃傾角定為負值；當?shù)都馐侵髑邢魅猩献罡唿c時，則刃傾角為正值，如圖1-5 所示。圖1-4 車刀的標注角度圖1-5 刃傾角當s = 0時，主切削刃與切削速度垂直，稱之為直角切削或正切削。而s 0的切削稱為斜角切削或斜切削。s的正或負會改變切屑流出的方向。 在副正交平面 中測量的角度（8）副后角o - 副后刀面與切削平面之間的夾角；（9）副前角o - 前刀面與基面之間的夾角。實際上，當 o、s 、kr 及kr 為已定值，且主、副切削刃處于共同的前刀面時，o 也已被確定了。另外，o及r是派生角。因此，外圓車刀的標注角度只有六個是獨立的：o 、o、kr、 kr、s與o ，它們的大小會直接

16、影響切削過程。1.4 刀具在正交平面參考系中的標注角度刀具靜止角度的標注：在刀具靜止參考系中標注或測量的幾何角度稱為刀具靜止角度，或刀具標注角度。刀具靜止角度標注的基本方法為“一刃四角法”。所謂“一刃四角法”是指刀具上每一條切削刃，必須且只需四個基本角度，就能唯一地確定其在空間的位置。如前所述，刀具切削部分是由若干個刀尖、切削刃、前、后刀面組成的空間幾何體，為確定這些幾何要素的空間位置，應抓往其關鍵要素，其關鍵要素即為切削刃。只要把切削刃的空間位置確定后，其它幾何要素的空間位置也可“迎刃而解”了。 當然，一把刀具可能有若干條切削刃，這時應找出刀具的主切削刃，對主切削刃應一個不漏地完整地標出四個

17、角度，然后逐條地分析其它的切削刃，這樣整個刀具切削部分的幾何角度也不難解決。 下面將在不同的刃剖面參考系中，說明“一刃四角法”在刀具幾何角度標注中的應用。正交平面參考系（ pr ps po ）如圖 1-6為正交平面參考系。圖 1-7 為外圓車刀在正交平面參考系中角度的標注。 分析這把外圓車刀，它有主切削刃和副切削刃共兩條切削刃組成。根據(jù)“一刃四角法”的原則，應先抓住主切削刃，完整地標出四個基本角度。那么應標注哪四個基本角度呢？根據(jù)切削平面的定義，主切削刃應在切削平面內(nèi)，因此要確定主切削刃的位置，應先確定切削平面的位置及主切削刃在切削平面內(nèi)的位置，這兩個位置分別由主偏角和刃傾角來確定。（1）主偏

18、角r 是在基面內(nèi)度量的切削平面 ps 和假定工作平面 pf 之間的夾角。也是主切削刃在基面上的投影與進給運動方向之間的夾角。應標注在基面內(nèi)。 （2）刃傾角s 是切削平面內(nèi)度量的主切削刃 s 與基面之間的夾角。它是確定主切削刃在切削平面 ps 內(nèi)的位置的角度。應標注在切削平面的方向視圖內(nèi)。當?shù)都庠谇邢魅猩蠟樽罡唿c時，刃傾角s 為正值；當?shù)都庠谥髑邢魅猩蠟樽畹忘c時，刃傾角s 為負值；當主切削刃在基面內(nèi)時，刃傾角s 為零。 在主切削刃的位置確定之后，形成這條切削刃的前、后刀面的位置，就可任意選用一個刃剖面來反映。在正交平面參考系中即選用正交平面，在此平面內(nèi)前刀面與基面、后刀面與切削平面對應的角度即為

19、前角o 和后角o 。 圖1-6 圖1-7 車刀正交平面參考系的靜止角度（3）前角o 在正交平面內(nèi)度量的前刀面 a 與基面 pr 之間的夾角。當切削刃上選定點的基面 pr 在剖視圖中處于刀具實體之外時，前角o 為正值；當基面 pr 處于刀具實體之內(nèi)時，前角o 為負值；當前刀面與基面重合時，前角o 為零。 （4）后角o 在正交平面內(nèi)度量的后刀面與切削平面 p s 之間的夾角。當切削刃上選定點的切削平面 ps 在剖視圖中處于刀具實體之外時，后角o 為正值；當切削平面 ps 在刀具實體之內(nèi)時，后角o 為負值；當后刀面與切削平面 ps 重合時，后角 o 為零。由此可得出結(jié)論，對于一條切削刃應該標注的四個

20、角度為：主偏角r 、刃傾角s 、前角o 和后角o 。而這四個角度標注的視圖應該是：主偏角r 應標注在基面內(nèi)、刃傾角s 應標注在切削平面的方向視圖內(nèi)、前角o 和后角o 應在刃剖面內(nèi)。這就是“一刃四角法”中四個角的內(nèi)容。 在解決了主切削刃這個關鍵要素后，再逐條分析其它切削刃。圖 1-9 所示的外圓車刀還有一條副切削刃。根據(jù)“一刃四角法”的原則，它也應完整無缺地標出四個角度，即副偏角r ， 、副刃傾角s ， 、副前角o ， 和副后角o ， 。但由于該刀具主切削刃與副切削刃在同一個前刀面上，在完整無缺地標出主切削刃的四個角度后，前刀面的空間位置也已確定，因此副切削刃的副前角和副刃傾角也隨之確定，它們已

21、不是獨立的角度。因此，對副切削刃只需標出另兩個角度，即副偏角r ， 和副后角 o ， 。 副偏角r ， 在副切削刃上選定點的基面 pr ， （平行于 pr ）內(nèi)度量的副切削平面與假定工作平面之間的夾角。 副后角o ， 在副切削刃上選定點的正交平面內(nèi)度量的副后刀面與副切削平面之間的夾角。圖 1-7 所示就是普通外圓車刀在正交平面參考系中的靜止角度的標注。 綜上所述，在分析或標注一把刀具切削部分幾何角度時，先找出該刀具切削部分的主切削刃，分別在三個視圖內(nèi)完整地標出四個基本角度；然后逐條分析其它切削刃，如某條切削刃的前刀面不與主切削刃為同一前刀面，則也應對其完整地標出四個基本角度；如某條切削刃的前刀

22、面與主切削刃為同一前刀面，則只需標出相應的偏角和后角。這就是“一刃四角法”的完整應用。二、刀具合理幾何參數(shù)的選擇刀具合理幾何參數(shù)的選擇是切削刀具理論與實踐的重要課題。中國有句諺語說：“工欲善其事，必先利其器”，刀具正是切削加工的直接作用工具，它的完善程度對切削加工的現(xiàn)狀和發(fā)展起著決定性的作用。cirp的一項研究報告指出：“由于刀具材料的改進，刀具的允許切削速度每隔十年幾乎提高一倍；由于刀具結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)的改進，刀具使用壽命每隔十年幾乎提高二倍?！边@也說明了選擇刀具合理幾何參數(shù)的重要意義。 什么是刀具的合理(或最佳)幾何參數(shù)呢？ 在保證加工質(zhì)量的前提下，能夠滿足刀具使用壽命長、生產(chǎn)效率高、加工成

23、本低的刀具幾何參數(shù)，稱為刀具的合理幾何參數(shù)。 一般地說，選定刀具幾何參數(shù)的合理值問題，本質(zhì)上是多變量函數(shù)針對某一目標計算求解最佳值的問題。但是，由于影響切削加工效益的因素很多，而且影響因素之間又是相互作用的，因而建立數(shù)學模型的難度甚大。實用的優(yōu)化或最佳化工作，只能在固定若干因素后，改變少數(shù)參量，取得實驗數(shù)據(jù)，并且采用適當方法(例如方差分析法、回歸分析法等)進行處理，得出優(yōu)選結(jié)果。選擇刀具合理幾何參數(shù)的一般性原則 ：（1）.要考慮工件的實際情況 選擇刀具合理幾何參數(shù)，要考慮工件的實際情況，主要是工件材料的化學成分、制造方?jīng)]熱處理狀態(tài)、物理機械性能(包括硬度、抗拉強度、延伸率、沖擊韌性、導熱系數(shù)等

24、)，還有毛坯表層情況、工件的形狀、尺寸、精度和表面質(zhì)量要求等。 （2）.要考慮刀具材料和刀具結(jié)構(gòu) 選擇刀具合理幾何參數(shù)時，要考慮刀具材料的化學成分、物理機械性能(包括硬度、抗彎強度、沖擊值、耐磨性、熱硬性和導熱系數(shù))，還有刀具的結(jié)構(gòu)型式，是整體式、焊接式或機夾式等。 （3）.要注意各個幾何參數(shù)之間的聯(lián)系 刀具的刃形、刃區(qū)、刀面和角度之間是相互聯(lián)系的，應該綜合起來考慮它們之間的作用與影響，分別確定其合理數(shù)值。從本質(zhì)上看，這是一個多變量函數(shù)的優(yōu)化設計問題，若用單因素法難免有很大的局限性。例如，選擇前角。時，至少要考慮卷屑槽型、有無倒棱及刃傾角s的正負大小等，聯(lián)系這些情況，優(yōu)選合理的前角值，不要割裂

25、它們之間的內(nèi)在聯(lián)系，孤立地選擇某一參數(shù)。 （4）.要考慮具體的加工條件 選擇合理幾何參數(shù)，也要考慮加工條件，這就是機床、夾具的情況，工藝系統(tǒng)剛度及功率大小，切削用量和切削液性能等。一般地說，粗加工時，著重考慮保證最長的刀具使用壽命，精加工時，主要考慮保證加工精度和已加工表面質(zhì)量的要求；對于自動線生產(chǎn)用的刀具，主要考慮刀具工作的穩(wěn)定性，有時需要著重解決斷屑問題；機床剛性和動力不足時，刀具應力求鋒利(如增大前角和主偏角，減小切削刃鈍圓半徑等)，以減小切削力和振動。2.1 前角的功用及選擇車刀的前角是車刀前面與基面的夾角，其主要作用是使車刀刃口鋒利，減少切削 變形，使切削省力，切屑易排出。 （1）前

26、角的功用 影響切屑變形和切削力及功率； 影響刀頭強度、受力性質(zhì)及散熱條件； 影響切屑形態(tài)和斷屑；影響加工表面質(zhì)量。（2）前角的選擇增大前角可以減小切屑變形和摩擦阻力，使切削力、切削功率及切削時產(chǎn)生的熱量減小。前角過大將導致切削刃強度降低，刀頭散熱體積減小，致使刀具壽命降低。增大前角，可減少切削變形，從而減少切削力、切削熱和切削功率，提高刀具的使用壽命。但增大前角，會使切削刃強度降低，容易造成崩刃，另一方面使散熱情況變壞，致使切削溫度增高，刀具使用壽命下降。因此，在一定切削條件下，存在一個合理前角opt，見圖2-1和圖2-2。圖2-1 前角的合理數(shù)值 圖2-2 加工不同材料時刀具的合理前角選擇合

27、理刀具前角可遵循下面幾條原則：（1） 根據(jù)工件材料的種類和性質(zhì)選擇前角加工塑性材料(如鋼)，應選較大的前角；加工脆性材料(如鑄鐵)，應選較小前角。工件材料的強度和硬度大時，切削力大，溫度較高，宜選較小前角；反之，強度和硬度小時，選較大前角。見圖2-2。 （2）根據(jù)刀具材料的種類和性質(zhì)選擇前角 刀具材料的強度及韌性較高時(如高速鋼)，可選較大前角；反之，強度及韌性較低(如硬質(zhì)合金陶瓷)時，可選較小前角。見圖2-1。 （3） 選擇前角還要考慮一些具體加工條件 粗加工，特別是斷續(xù)切削，有沖擊載荷時，為增強刀具強度，宜選較小前角。 精加工或工藝系統(tǒng)剛性差，機床動力不足，應選較大前角。 成形刀具，數(shù)控機

28、床和自動線刀具，為增加工作穩(wěn)定性和刀具使用壽命應選較小前角 工藝系統(tǒng)剛度，系統(tǒng)剛度差，為減小切削力，其合理前角要選大一些。具體如下：加工一般灰鑄鐵時，可選o=5-15；加工鋁合金時，o=30-35；用硬質(zhì)合金刀具加工一般鋼料時，選o=10-20 （4）刀具材料的抗彎強度及韌性較高時，可取較大前角。（5）工件材料的強度、硬度較低、塑性較好時，應取較大前角；加工硬脆材料應取較小前角，甚至取負前角。（6） 繼續(xù)切削或粗加工有硬皮的鑄鍛時，應取叫小前角，精加工時宜取叫大前角。（7） 工藝系統(tǒng)剛性較差或機床功率不足時，應取較大前角。 （8） 成形刀具和齒輪刀具全減小齒形誤差，應取小前角甚至零前角。2.2

29、 后角的選擇（1） 后角o的功用 影響刀具與工件的摩擦； 影響刀具刃口的鋒利性； 影響刀頭的體積和刀具的壽命；影響刀刃的強度和刀頭的散熱條件。（2）合理后角的選擇原則 合理后角受合理前角的制約，合理前角大的刀具，為了使刀具具有一定的強度，應選擇小一些的合理后角； 根據(jù)加工的實際情況選，粗加工為了提高刀具的強度合理后角應小一些，而精加工要減小刀具與工件的摩擦，合理后角要大一些； 根據(jù)系統(tǒng)剛度選，系統(tǒng)剛度差，為減小系統(tǒng)的振動，合理后角應小一些； 有尺寸要求的刀具，重磨后要保證尺寸基本不變，合理后角應選小一些；切削脆性材料為增加刃口抗沖擊力合理后角要小一些；切削塑性材料宜取較大的合理后角。具體如下：

30、車刀合理后角f0.25mm/r時，可ao=1012；在f0.25mm/r時，取ao=58 1） 工件材料強度、硬度較高時，應取較小后角；工件材料軟、粘時應取較大后角；加工脆性材料時，宜取較小后角。 2） 精加工及切削厚度較小的刀具，應采用較大的后角；粗加工、強力切削、宜取較小后角。 3） 工藝系統(tǒng)剛性較差時，應適當尖小后角。 4） 定尺寸刀具，如拉刀、鉸刀等，為避免重磨后刀具尺寸變化過大，宜取較小的后角。2.3 主偏角、副偏角的選擇（1）主副偏角r、r的功用 影響切削層形狀和刀尖角； 影響刀尖的散熱條件及刀尖強度； 影響切削力的比值； 影響殘留面積高度；影響斷屑效果及排屑方向。（2）主偏角的選

31、擇原則 粗、半精加工的刀具，因為其切削力大、振動大，對于抗沖擊性差的刀具材料（如硬質(zhì)合金），應選大的主偏角以減小振動； 系統(tǒng)剛性不足時，為減小切削的振動，應選大一些的主偏角； 加工強度大、硬度高的材料時，為求減小切削刃上的單位負荷、改善切削刃區(qū)的散熱條件，應選小一些的主偏角；對用于單件小批量生產(chǎn)的刀具，為求一刀多用，一般r=45或90。減少主偏角會使切削厚度減少，切削寬度增加(見圖2-3)，從而使單位長度切削刃所承受的載荷減輕，散熱條件改善，可使刀具使用壽命提高。但是，減少主偏角會導致背向力增大，同時刀尖與工件的摩擦加劇，會導致刀具使用壽命下降。圖2-3 主偏角對切削的影響合理選擇主偏角的原則

32、：主要看工藝系統(tǒng)的剛性如何。系統(tǒng)剛性好，不易產(chǎn)生變形和振動，則主偏角可取小值；若系統(tǒng)剛性差（如切削細長軸），則宜取大值。具體如下：（1）主偏角 在工藝系統(tǒng)剛性允許的條件下，應采用較小的主偏角。如系統(tǒng)剛性較好時（lw/dw6），可取kr=3045；當系統(tǒng)剛性較差時（ lw/dw=612）,取kr=6075；車削細長軸時（ lw/dw12），取kr9093 2） 加工很硬的材料時，應取較小的主偏角。 3） 主偏角的大小還應與工件的形狀相適應。如車削階梯軸時，可用 kr=90；要用同一把車刀車削外圓、端面和倒角時，可取 kr=45。副偏角 在工藝系統(tǒng)剛性較高、不引起振動的條件下，幅偏角宜取小值。精車

33、時，一般取kr=510，粗車時取kr=1015。對切斷刀及切槽刀，取kr=13。精加工刀具必要時可磨出一段kr=0的修光刃2.4 刀尖形狀及尺寸的選擇車外圓的刀尖：選用原則主要是根據(jù)加工工藝的具體情況決定。一般要選通用性較高的及在同一刀尖上切削刃數(shù)較多刀尖。粗車時選較大尺寸，精、半精車時選較小尺寸。 s形：四個刃口，刃口較短（指同等內(nèi)切圓直徑），刀尖強度較高，主要用于75、45車刀，在內(nèi)孔刀中用于加工通孔。 t形：三個刃口，刃口較長，刀尖強度低，在普通車床上使用時常采用帶副偏角的刀片以提高刀尖強度。主要用于90車刀。在內(nèi)孔車刀中主要用于加工盲孔、臺階孔。 c形：有兩種刀尖角。100刀尖角的兩個

34、刀尖強度高，一般做成75車刀，用來粗車外圓、端面，80刀尖角的兩個刃口強度較高，用它不用換刀即可加工端面或圓柱面，在內(nèi)孔車刀中一般用于加工臺階孔。 r形：圓形刃口，用于特殊圓弧面的加工，刀尖利用率高，但徑向力大。w形：三個刃口且較短，刀尖角80刀尖強度較高，主要用在普通車床上加工圓柱面和臺階面。 d形：兩個刃口且較長，刀尖角55刀尖強度較低，主要用于仿形加工，當做成 93車刀時切入角不得大于2730；做成62.5車刀時，切入角不得大于5760，在加工內(nèi)孔時可用于臺階孔及較淺的清根。 v形：兩個刃口并且長，刀尖角35刀尖強度低，用于仿形加工。做成93車刀時切入角不大于50；做成72.5車刀時切入

35、角不大于70；做成107.5車刀時切入角不大于35。切斷、切槽刀片： 切斷刀片：在普通車床上常用的是q形刀片，這種刀片可重磨而且價格一般可轉(zhuǎn)位車刀刀片要低23元片，其缺點是刃口是直的，不能使切屑橫向產(chǎn)生收縮變形，容易與已加工表面摩擦，加上它的側(cè)偏角和側(cè)后角都很小，因此切削熱量高，易磨損，在使用時要隨時觀察刃口情況，及時重磨或更換刀片。在數(shù)控車床上一般使用直接壓制出斷屑槽形的切斷刀片，它能使切屑橫向產(chǎn)生收縮變形，切削輕快，斷屑可靠，另外它的側(cè)偏角和側(cè)后角都很大，切削熱產(chǎn)生的少，使用壽命長，只是價格高一些。切槽刀片：一般切深槽用切斷刀片，切淺槽用成型刀片，如以下幾種：立裝切槽刀片、平裝切槽刀片、條

36、狀切槽刀片、清臺階圓弧根槽刀片，這些刀片切出的槽寬精度較高。螺紋刀片：常用的是l形，這種刀片可重磨，價格也便宜，但不能切牙頂。切精度較高的螺紋要用磨好牙形的刀片，因內(nèi)、外螺紋的牙形尺寸不同，所以又分內(nèi)、外螺紋刀片，它的螺距是固定的可以切出牙頂。做為夾緊方式又分為兩種，一種是刀片無孔用上壓式夾緊的刀片，這種刀片在加工塑性較高的材料時還要加檔屑板，；另一種是壓出斷屑槽并帶夾緊孔的刀片，它用壓孔式的梅花螺釘夾緊。切削刃長度：應根據(jù)背吃刀量進行選擇，一般通槽形的刀片切削刃長度選1.5倍的背吃刀量，封閉槽形的刀片切削刃長度選2倍的背吃刀量。 刀尖圓?。捍周嚂r只要剛性允許盡可觸采用較大刀尖圓弧半徑，精車時

37、一般用較小圓弧半徑，不過當剛性允也應自較大值選取，常用壓制成型的圓半徑有0.4；0.8；1.2；2.4等。刀片厚度：其選用原則是使刀片有足夠的強度來承受切削力，通常是根據(jù)背吃量與進給量來選用的，如有些陶瓷刀片就要選用較厚的刀片。 0后角一般用于粗、半精車，5；7；11，一般用于半精、精車、仿形及加工內(nèi)孔。 2.5 刃傾角的選擇（1）刃傾角s的功用 影響切屑的流出方向； 影響實際切削前角和切削刃的鋒利性； 影響刀尖的強度和刀尖的散熱條件； 影響切削刃的工作長度； 影響切入切出的平穩(wěn)性； 影響切削分力之間的比值。（2）選擇原則及參考值一般鋼材和灰鑄鐵，粗加工時為提高刀具強度和壽命，常取s=0-5；

38、精加工時，為避免切屑流向已加工表面，一般取s= 05。加工有色金屬，為提高刀具的鋒利度，一般取s= 510。加工淬硬鋼，為提高刀尖的強度，一般取s= -5-12。當系統(tǒng)剛度不足時，為減小切削力盡量不用負刃傾角。對有沖擊載荷的加工，為避免刀尖受到?jīng)_擊，一般s= -5-15，沖擊大取小值,甚至可用s= -30-45。金剛石和立方氮化硼刀具，為提高抗沖擊能力，一般取s= 0-5三、車刀幾何角度的測量裝置的設計及測量方法3.1 車刀幾何角度測量裝置的設計車刀幾何角度測量裝置有多個部分組成：底座、立柱、滑體、螺母、大刻度盤、小刻度盤、定位塊、測量臺、指針等部件組成。凡事但求一個穩(wěn)字，測量臺也如此，底座平

39、穩(wěn)了，整個裝置也就穩(wěn)定了。底座的設計尺寸如下：底座的直徑為250mm，底面有個大圓，并且掏的深度為6mm，直徑為230mm，正面有一個凹槽，直徑為230mm,中心圓的直徑為20mm，中心臺的直徑為50mm，邊圓的直徑為25mm。立柱的直徑為26mm,長度為260mm,中間開一個鍵槽。大刻度盤等個部件的尺寸大小根據(jù)繪制的圖形中確定。常用的車刀有直頭外圓車刀、彎頭外圓車刀、偏刀、切斷刀等。測量車刀幾何角度時需在工作臺上面準備萬能車刀量角臺和需測量的車刀。 3.2 實驗目的及要求1、掌握車刀幾何角度測量的基本方法,加深對車刀幾何角度與參考平面的理解。2、通過對各參考系角度的測量、計算及刀具圖的繪制,

40、進一步加深理解各參考系角度的定義和相互之間的關系。3、能夠繪制各類車刀的圖紙,并在視圖與剖面中正確標注車刀的基本角度。4、認真填寫實驗報告,作圖比例適當、整潔。實驗內(nèi)容 ：1 利用車刀量角臺分別測量 s = 00 、 s 00 的直頭外圓車刀的幾何角度：要求學生測量 r 、r 、s 、o 、o 、o 等共 6 個基本角度。2. 記錄測得的數(shù)據(jù)，并計算出刀尖角和楔角。 3.3 車刀幾何角度測量裝置的使用方法1. 圖3-1所示的車刀量角臺能較方便地測量車刀幾何角度。它主要由底座、立柱、測量臺、定位塊、大小刻度盤、大小指度片、螺母等組成。其中底座和立柱是支承整個結(jié)構(gòu)的主體。刀具放在測量臺上，靠緊定位

41、塊，可隨測量臺一起順時或逆時針方向旋轉(zhuǎn)，并能在測量臺上沿定位塊左右移動。 旋轉(zhuǎn)大螺母可使滑體上下移動，從而使兩刻度盤及指度片達到需要的高度。使用時，可通過旋轉(zhuǎn)測量臺或大指度片的前面或底面或側(cè)面與刀具被測量要素緊密貼合，即可從底座或刻度盤上讀出被測量的角度數(shù)值。圖3-1 萬能車刀量角臺1測量臺2定位塊3指度片4滑體5立柱 6小指度片 7彎板 8小刻度板 9旋鈕 10大刻度板11大螺母12大指度片13底座2.測量外園車刀的幾何角度（1)原始位置調(diào)整 將量角臺的大小指度片及測量臺全部調(diào)至零位，并把刀具放在測量臺上，使車刀貼緊定位塊、刀尖貼緊大指度片的大面。此時，大指度片的底面與基面平行，刀桿的軸線與大指度片的大面垂直，如圖3-2所示。 圖3-2 原始位置調(diào)整（2）在基面內(nèi)測量主偏角、副偏角旋轉(zhuǎn)測量臺，使主切削刃與大指度片的大面貼合（圖3-3），根據(jù)主偏角的定義，即可直接在底座上讀出主偏角的數(shù)值。同理，旋轉(zhuǎn)測量臺，使副切削刃與大指度片的大面貼合，即可直接在底座上讀出副偏角的數(shù)值。圖3-3 在基面內(nèi)測量主偏角和副偏角（3）在切削平面內(nèi)測量刃傾角旋轉(zhuǎn)測量臺，使主切削刃與大指度片的大面貼合，此時，大指度片與車刀主切削刃的切削平面重合。再根據(jù)刃傾角的定義，使大指度片底面與主切削刃貼合（圖3-4），即可在大刻度板上讀出刃傾角的數(shù)值（注意的正負）。圖3-4 在切削平面內(nèi)測量刃傾角（4）在主