刀具幾何角度第八組 - 副本

1、刀具幾何角度 班級：機(jī)制2班指導(dǎo)老師： 組員： 刀具幾何角度任何刀具都由刀頭和刀柄兩部分構(gòu)成。刀頭用于切削，刀柄用于裝夾。雖然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點。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)。如圖11所示。圖11 車刀切削部分的結(jié)構(gòu)刀具切削部分的構(gòu)成要素刀具切削部分主要由刀面和切削刃兩部分構(gòu)成。刀面用字母與下角標(biāo)組成的符號標(biāo)記，切削刃用字母標(biāo)記，副切削刃及相關(guān)的刀面標(biāo)記在右上角加一撇以示區(qū)別。前面（前刀面）r：刀具上切屑流出的表面；后面（后刀面）A：刀具上與工件新形成的過渡表面相對的刀面；副后面（副后刀面）A：刀具上與工件新形成的過渡表面相對的刀面

2、；主切削刃：前面與后面形成的交線，在切削中承擔(dān)主要的切削任務(wù)；副切削刃：前面與副后面形成的交線，它參與部分的切削任務(wù)；刀尖：主切削刃與副切削刃匯交的交點或一小段切削刃。圖11所給車刀是有公共前面的，這大大簡化了刀具的設(shè)計、制造和刃磨，原則上刀具的主、副切削刃是可以有單獨(dú)前面的。刀具角度參考平面與刀具角度參考系為了保證切削加工的順利進(jìn)行，獲得合格的加工表面，所用刀具的切削部分必須具有合理的幾何形狀。刀具角度是用來確定刀具切削部分幾何形狀的重要參數(shù)。為了描述刀具幾何角度的大小及其空間的相對位置，可以利用正投影原理，采用多面投影的方法來表示。用來確定刀具角度的投影體系，稱為刀具角度參考系，參考系中的

3、投影面稱為刀具角度參考平面。用來確定刀具角度的參考系有兩類：一類為刀具角度靜止參考系，它是刀具設(shè)計時標(biāo)注、刃磨和測量的基準(zhǔn)，用此定義的刀具角度稱為刀具標(biāo)注角度；另一類為刀具角度工作參考系，它是確定刀具切削工作時角度的基準(zhǔn)，用此定義的刀具角度稱為刀具的工作角度。1刀具角度參考平面用于構(gòu)成刀具角度的參考平面主要有：基面、切削平面、正交平面、法平面、假定工作平面和背平面，如圖12所示。圖12 刀具角度的參考平面 基面Pr：過切削刃選定點，垂直于主運(yùn)動方向的平面。通常，它平行（或垂直）于刀具上的安裝面（或軸線）的平面。例如：普通車刀的基面Pr，可理解為平行于刀具的底面； 切削平面Ps：過切削刃選定點，

4、與切削刃相切，并垂直于基面Pr的平面。它也是切削刃與切削速度方向構(gòu)成的平面； 正交平面Po：過切削刃選定點，同時垂直于基面Pr與切削平面Ps的平面； 法平面Pn：過切削刃選定點，并垂直于切削刃的平面； 假定工作平面Pf：過切削刃選定點，平行于假定進(jìn)給運(yùn)動方向，并垂直于基面Pr的平面； 背平面Pp：過切削刃選定點，同時垂直于假定工作平面Pf與基面Pr的平面。2刀具角度參考系假定運(yùn)動條件：首先給出刀具的假定主運(yùn)動方向和假定進(jìn)給運(yùn)動方向；其次假定進(jìn)給速度值很小，可以用主運(yùn)動向量vc近似代替合成速度向量ve；然后再用平行和垂直于主運(yùn)動方向的坐標(biāo)平面構(gòu)成參考系。即：假定進(jìn)給運(yùn)動速度Vf=0 假定安裝條件

5、：假定標(biāo)注角度參考系的諸平面平行或垂直于刀具便于制造、刃磨和測量時定位與調(diào)整的平面或軸線（如車刀底面、車刀刀桿軸線、銑刀、鉆頭的軸線等）。反之也可以說，假定刀具的安裝位置恰好使其底面或軸線與參考系的平面平行或垂直。 即：選定點與工件中心等高刀具標(biāo)注角度的參考系主要有三種：即正交平面參考系、法平面參考系和假定工作平面參考系。 即正交平面參考系：由基面Pr、切削平面Ps和正平面Po構(gòu)成的空間三面投影體系稱為正交平面參考系。由于該參考系中三個投影面均相互垂直，符合空間三維平面直角坐標(biāo)系的條件，所以，該參考系是刀具標(biāo)注角度最常用的參考系。 法平面參考系：由基面Pr、切削平面Ps和法平面Pn構(gòu)成的空間三

6、面投影體系稱為法平面參考系。 假定工作平面參考系：由基面Pr、假定工作平面Pf和背平面Pp構(gòu)成的空間三面投影體系稱為假定工作平面參考系。刀具的標(biāo)注角度描述刀具的幾何形狀除必要的尺寸外，主要使用的是刀具角度。刀具標(biāo)注角度主要有四種類型，即前角、后角、偏角和傾角。正交平面參考系中的刀具標(biāo)注角度如圖13所示，在正交平面參考系中，刀具標(biāo)注角度分別標(biāo)注在構(gòu)成參考系的三個切削平面上。 圖13 正交平面參考系刀具標(biāo)注角度在基面Pr上刀具標(biāo)注角度有：主偏角r主切削平面Ps與假定工作平面Pf間的夾角；副偏角r副切削平面Ps與假定工作平面Pf間的夾角。在切削平面Ps上刀具標(biāo)注角度有：刃傾角s主切削刃與基面Pr間的

7、夾角。刃傾角s有正負(fù)之分，當(dāng)?shù)都馓幱谇邢魅凶罡唿c時為正，反之為負(fù)。在正平面Po上刀具標(biāo)注角度有：前角前面r與基面Pr間的夾角。前角有正負(fù)之分，當(dāng)前面r與切削平面Ps間的夾角小于900時，取正號；大于900時，則取負(fù)號；后角O后面A與切削平面Ps間的夾角。以上五個角度r、r、s、為車刀的基本標(biāo)注角度。在此，r、s確定了主切削刃的空間位置，r、s確定了副切削刃的空間位置；、則確定了前面Ar和后面A的空間位置，、則確定了副前面Ar和副后面A的空間位置。此外，還有以下派生角度：刀尖角r在基面Pr內(nèi)測量的主切削平面Ps與副切削平面Ps間的夾角，r1800（rr）；余偏角r在基面Pr內(nèi)測量的主切削平面Ps

8、與背平面P間的夾角，r900r；楔角在正平面Po內(nèi)測量的前面Ar與后面A間的夾角，900（）。其它參考系刀具標(biāo)注角度在法平面Pn內(nèi)測量的前、后角稱為法前角和法后角，如圖14所示圖14法平面參考系刀具標(biāo)注角度在假定工作平面f和背平面Pp中測量的刀具角度有：側(cè)前角f、側(cè)后角f、背前角p和背后角p。如圖15所示。圖15 假定工作平面參考系刀具標(biāo)注角度上述各參考系平面及角度的定義歸納在表11中。表11刀具各參考系與刀具角度定義刀具組成標(biāo)注參考系刀具角度定義切削刃相關(guān)刀面代號組成平面特征符號名稱構(gòu)成平面測量平面SAAPoPrco前角Ar、PrPoo后角A、PsPsPr與S相切r主偏角Ps、PfPrPoP

9、rPss刃傾角A、PrPsPnPrcn法前角A、PrPnn法后角A、PsPsPr與S相切r主偏角同Po系PnSs刃傾角PfPrcf側(cè)前角A、PrPfp背前角PpPff、Prf側(cè)后角A、PsPfPpPr、Pfp背后角Pp刀具工作參考系及工作角度1. 工作正交平面參考系2.刀具工作角度定義刀具工作角度的定義與標(biāo)注角度類似，它是前、后面與工作參考系平面的夾角。刀具安裝對工作角度的影響(1)刀桿中心與進(jìn)給方向不垂直：如圖re、re變化由上圖可以看出：當(dāng)?shù)稐U中心逆時針偏轉(zhuǎn)一角度后，其re增大，re減小。(2)刀具裝刀高低對工作角度的影響車外圓：Ve方向變化Pre變?nèi)舻都飧哂诠ぜ行? 如下圖3 .進(jìn)給運(yùn)

10、動對工作角度的影響扳動小拖板車外錐面時，由于刀具進(jìn)給方向與工件軸線偏了，引起工作主偏角減小，工作副偏角增大。(2) 橫向進(jìn)給影響切斷刀進(jìn)給時切削刃的工作前角增加，工作后角減少。(3) 螺紋加工時工作角度的變化車螺紋：左刃0，0 ，右刃0，0刀具角度選擇原則名稱：前角作用：加大前角，刀具鋒利，切削層的變形及前面屑摩擦阻力小，切削力和切削溫度可減低，可抑制或消除積屑瘤，但前角過大，刀尖強(qiáng)度降低；選擇原則：（1）工件材料的強(qiáng)度、硬度低，塑性好時，應(yīng)取較大的前角；反之應(yīng)取較小的前角；加工特硬材料（如淬硬鋼、冷硬鑄鐵等）甚至可取負(fù)的前角（2）刀具材料的抗彎強(qiáng)度及韌性高時，可取較大的前角（3）斷續(xù)切削或精

11、大工時，應(yīng)取較小的前角，但如果此時有較大的副刃傾角配合，仍可取較大的前角，以減小徑向切削力（4）高速切削時，前角對切屑變形及切削力的影響較小，可取較小前角（5）工藝系統(tǒng)鋼性差時，應(yīng)取較大的前角名稱：后角作用：減少刀具后面與工件的切削表面和已加工表面之間的摩擦。漢前角一定時，后角愈鋒利，但會減小楔角，影響刀具強(qiáng)度和散熱面積選擇原則：（1）精加工時，切削厚度薄，磨損主要發(fā)生在后刀面，宜取較大后角；粗加工時，切削厚度大，負(fù)荷重，前、后面均要發(fā)生磨損、宜取較小后角（2）多刃刀具切削厚度較薄，應(yīng)取較大后角（3）被加工工件和刀具鋼性差時，應(yīng)取較小后角，以增大后刀面與工件的接觸面積，減少或消除振動（4）工件

12、材料的強(qiáng)度、硬度低、塑性好時，應(yīng)取較大的后角，反之應(yīng)取較小的后角；但對加工硬材料的負(fù)前角刀具，后角應(yīng)稍大些，以便刀刃易于切入工件（5）定尺寸刀具（如內(nèi)拉刀、鉸刀等）應(yīng)取較小后角，以免重磨后刀具尺寸變化太大（6）對進(jìn)給運(yùn)動速度較大的刀具（如螺紋車刀、鏟齒車刀等），后角的選擇應(yīng)充分考慮到工作后角與標(biāo)注后角之間的差異（7）鏟齒刀具（如成形銑刀、滾刀等）的后角要受到鏟背量的限制，不能太大，但要保證側(cè)刃后角不小于2°名稱：主偏角作用：（1）改變主偏角的大小可以調(diào)整徑向切削分力和軸向切削分力之間的比例，主偏角增大時，徑向切削分力減小，軸向切削分力增大（2）減小主偏角可減小削厚度和切削刃單位長度上

13、的負(fù)荷；同時主切削刃工作長度和刀尖角增大，刀具的散熱得到改善，但主偏角過小會使徑向切削分力增加，容易引起振動選擇原則：（1）工件材料強(qiáng)度、硬度高時，應(yīng)選擇較小的主偏角（2）在工藝系統(tǒng)剛性允許的條件下，應(yīng)盡可能采用較小的主偏角，以提高刀具的壽命（3）在切削過程中，刀具需要作中間切入時，應(yīng)取較大的主偏角（4）主偏角的大小還應(yīng)與工件的形狀相適應(yīng)（如車階梯軸，銑直角臺階等）（5）采用小主偏角時應(yīng)考慮到切削刃有效長度是否足夠名稱：副偏角作用：（1）減小副切削刃與工件已加工表面之間的摩擦（2）影響工件表面粗糙度、刀具散熱面積和刀具壽命選擇原則：（1）工件或刀具鋼性較差時，應(yīng)取較大的副偏角（2）精加工刀具應(yīng)取較小的或零度副偏角，以加副切削刃對工件已加工表面的修光作用（3）在切削過程中需要作用中間切入或雙向進(jìn)給的刀具，應(yīng)取較大的副偏角（4）切斷、切糟及孔加工刀具的副偏角應(yīng)取較小值，以保證重磨后刀具尺寸變化量較小名稱：刃傾角作用：（1）可以控制切屑流出方向（2）適當(dāng)?shù)娜袃A角，可使切削刃逐漸切入和切出工伯，使切削力均勻，切削過程平衡（3）負(fù)值的刃傾角可提高刀尖的抗沖擊能力，但過大的負(fù)刃傾角會使徑向切削力顯著增加選擇原則：（1）精加工時刃傾角應(yīng)取正值，使切屑流向待向工表面，以免劃傷已加工