刀具切削部分几何参数

1、第三章第三章 金属切削基本知识金属切削基本知识第一节第一节 刀具切削部分几何参数刀具切削部分几何参数一、刀具切削部分的构成一、刀具切削部分的构成图图3-1 车刀切削部分的组成要素车刀切削部分的组成要素刀面前刀面后刀面副后刀面刀刃主切削刃副切削刃刀尖一、刀具切削部分的构成一、刀具切削部分的构成图图3-2 刀尖的类型刀尖的类型二、刀具的静态角度二、刀具的静态角度确定刀具角度的坐标参考系：确定刀具角度的坐标参考系： 实际合成切削运动方向 工作参考系 进给运动方向 刀具实际安装位置二、刀具的静态角度二、刀具的静态角度确定刀具角度的坐标参考系：确定刀具角度的坐标参考系： 主运动方向 静止参考系 进给运动

2、方向 刀具安装位置二、刀具的静态角度二、刀具的静态角度确定刀具角度的坐标参考系：确定刀具角度的坐标参考系： 工作参考系 工作角度 静止参考系 静态角度1. 1. 刀具静止参考系刀具静止参考系刀具静止参考系是在下列假定条件下建立的：刀具静止参考系是在下列假定条件下建立的：1 1）刀刃上的选定点位于假定工件的轴平面内，）刀刃上的选定点位于假定工件的轴平面内，是刀具静止参考系的原点；是刀具静止参考系的原点； 2 2）过刀具切削刃选定点的假定的进给运动方）过刀具切削刃选定点的假定的进给运动方向位于车刀刀体（轴线）的法平面内并与车向位于车刀刀体（轴线）的法平面内并与车刀底面相平行；刀底面相平行；3 3）

3、过刀具切削刃选定点的假定的主运动方向垂）过刀具切削刃选定点的假定的主运动方向垂直于车刀刀体的底面。直于车刀刀体的底面。图图3-3 车刀的静止参考系（图中车刀的静止参考系（图中vc表示假定的主运动表示假定的主运动方向，方向，vf表示假定的进给运动方向）表示假定的进给运动方向）1. 1. 刀具静止参考系刀具静止参考系 构成刀具静止参考系的基准平面有六个：构成刀具静止参考系的基准平面有六个：（1） 基面基面Pr：通过切削刃选定点，垂直于假通过切削刃选定点，垂直于假定主运动方向的平面。定主运动方向的平面。 车刀的基面平行于刀体底面。车刀的基面平行于刀体底面。图图3-3 车刀的静止参考系（图中车刀的静止

4、参考系（图中vc表示假定的主运动表示假定的主运动方向，方向，vf表示假定的进给运动方向）表示假定的进给运动方向）1. 1. 刀具静止参考系刀具静止参考系 (2)(2) 切削平面切削平面PsPs ：通过切削刃选定点，与切通过切削刃选定点，与切削刃相切，并垂直于基面的平面。削刃相切，并垂直于基面的平面。1. 1. 刀具静止参考系刀具静止参考系 (3) 正交平面正交平面Po：通过切削刃选定点，同时垂通过切削刃选定点，同时垂直于基面和切削平面的平面。直于基面和切削平面的平面。1. 1. 刀具静止参考系刀具静止参考系 (3) 正交平面正交平面Po： 正交平面为垂直于切削刃在基面上的投影正交平面为垂直于切

5、削刃在基面上的投影的平面。的平面。 由基准平面由基准平面Pr Ps Po组成的静止参考系组成的静止参考系称为刀具的正交平面参考系。称为刀具的正交平面参考系。图图3-3 车刀的静止参考系（图中车刀的静止参考系（图中vc表示假定的主运动表示假定的主运动方向，方向，vf表示假定的进给运动方向）表示假定的进给运动方向）1. 1. 刀具静止参考系刀具静止参考系（4）法平面）法平面Pn：通过切削刃选定点并垂直于切通过切削刃选定点并垂直于切削刃的平面。削刃的平面。 1. 1. 刀具静止参考系刀具静止参考系（4）法平面）法平面Pn：通过切削刃选定点并垂直于切通过切削刃选定点并垂直于切削刃的平面。削刃的平面。

6、由基准平面由基准平面Pr Ps Pn组成的静止参考组成的静止参考系称为刀具的法平面参考系。系称为刀具的法平面参考系。 图图3-3 车刀的静止参考系（图中车刀的静止参考系（图中vc表示假定的主运动表示假定的主运动方向，方向，vf表示假定的进给运动方向）表示假定的进给运动方向）1. 1. 刀具静止参考系刀具静止参考系（5）假定工作平面）假定工作平面Pf ：通过切削刃上选定点，通过切削刃上选定点，垂直于基面，且平行于假定进给运动方向的垂直于基面，且平行于假定进给运动方向的平面。平面。 1. 1. 刀具静止参考系刀具静止参考系（6）背平面）背平面Pp：通过切削刃上选定点，同时垂通过切削刃上选定点，同时

7、垂直于基面和假定工作平面的平面。直于基面和假定工作平面的平面。 1. 1. 刀具静止参考系刀具静止参考系（6）背平面）背平面Pp：通过切削刃上选定点，同时垂通过切削刃上选定点，同时垂直于基面和假定工作平面的平面。直于基面和假定工作平面的平面。 由基准平面由基准平面PrPfPp组成的静止参考系组成的静止参考系称为刀具的假定工作平面称为刀具的假定工作平面背平面参考系。背平面参考系。 图图3-3 车刀的静止参考系（图中车刀的静止参考系（图中vc表示假定的主运动表示假定的主运动方向，方向，vf表示假定的进给运动方向）表示假定的进给运动方向）2. 2. 刀具的静态角度刀具的静态角度刀具在正交平面参考系中

8、定义的静态角度有：刀具在正交平面参考系中定义的静态角度有：（1）前角）前角 g go：在正交平面在正交平面Po上测量的刀具前面上测量的刀具前面Ag g 与基面与基面Pr之间的夹角。之间的夹角。图图3 - 4 车刀的静态角度车刀的静态角度2. 2. 刀具的静态角度刀具的静态角度（2）后角）后角a ao：在正交平面在正交平面Po上测量的刀具后面上测量的刀具后面Ag g 与切削平面与切削平面Ps之间的夹角。之间的夹角。图图3 - 4 车刀的静态角度车刀的静态角度2. 2. 刀具的静态角度刀具的静态角度（3）主偏角）主偏角k kr：在基面在基面Pr上测量的切削平面上测量的切削平面Ps与假定工作平面与假

9、定工作平面Pf之间的夹角。之间的夹角。图图3 - 4 车刀的静态角度车刀的静态角度2. 2. 刀具的静态角度刀具的静态角度（4）刃倾角）刃倾角l ls：在切削平面在切削平面Ps上测量的刀具主上测量的刀具主切削刃切削刃S与基面与基面Pr间的夹角。间的夹角。 刃倾角总为锐角，其正、负值的确定原则刃倾角总为锐角，其正、负值的确定原则为：当刀尖位于主切削刃的最高点时，刃倾为：当刀尖位于主切削刃的最高点时，刃倾角为正值；反之为负值。角为正值；反之为负值。 切削刃的选定点、刃倾角和主偏角这三个切削刃的选定点、刃倾角和主偏角这三个参数，确定了主切削刃在参考系中的位置。参数，确定了主切削刃在参考系中的位置。

10、图图3 - 4 车刀的静态角度车刀的静态角度2. 2. 刀具的静态角度刀具的静态角度（5）副偏角）副偏角 k kr ：副偏角副偏角 k kr是在基面是在基面Pr上测上测量的副切削平面量的副切削平面Ps 与假定工作平面与假定工作平面Pf之间之间的夹角。的夹角。 副偏角副偏角 k kr一般为锐角。一般为锐角。图图3 - 4 车刀的静态角度车刀的静态角度2. 2. 刀具的静态角度刀具的静态角度（6）副后角）副后角a ao：副后角副后角a ao是在副正交平面是在副正交平面Po上测量的副后面上测量的副后面Aa a与副切削平面与副切削平面Ps之间的夹角。之间的夹角。 图图3 - 4 车刀的静态角度车刀的静

11、态角度2. 2. 刀具的静态角度刀具的静态角度 上述六个角度（上述六个角度（g go、a ao、k kr、l ls、k kr、 a ao）是在正交平面参考系中，确定车刀三个是在正交平面参考系中，确定车刀三个刀面（前面刀面（前面Ag g、后面后面Aa a、副后面副后面Aa a）、）、两两个刀刃（主切削刃个刀刃（主切削刃S、副切削刃副切削刃S）的位置所的位置所必需的六个独立的刀具角度。必需的六个独立的刀具角度。 图图3 - 4 车刀的静态角度车刀的静态角度2. 2. 刀具的静态角度刀具的静态角度（7）楔角）楔角 b b：楔角楔角 b b是在正交平面是在正交平面Po上测量上测量的前面的前面Ag g

12、与后面与后面Aa a 之之间的夹角。间的夹角。 b b = 90-（ g go+ a ao） 图图3 - 4 车刀的静态角度车刀的静态角度2. 2. 刀具的静态角度刀具的静态角度（8）刀尖角）刀尖角e er：刀尖角刀尖角e er是在基面是在基面Pr上的测量上的测量切削平面切削平面Ps与副切削平面之间的夹角。与副切削平面之间的夹角。 e er = 180-（ k kr + k kr）图图3 - 4 车刀的静态角度车刀的静态角度2. 2. 刀具的静态角度刀具的静态角度（9）余偏角）余偏角 ：余偏角余偏角 是在基面是在基面Pr上测量的上测量的切削平面切削平面Ps与背平面与背平面Pp之间的夹角。之间的

13、夹角。 = 90- k kr图图3 - 4 车刀的静态角度车刀的静态角度2. 2. 刀具的静态角度刀具的静态角度刀具在法平面参考系中定义的静态角度也有六个：刀具在法平面参考系中定义的静态角度也有六个：即：即： 法前角法前角g gn 法后角法后角a an 主偏角主偏角k kr 刃倾角刃倾角l ls 副偏角副偏角k kr副法后角副法后角a an其中主偏角其中主偏角k kr、刃倾角刃倾角l ls、副偏角副偏角k kr 同正交平面参考同正交平面参考系中的角度完全相同，其余三个角度，即法前角系中的角度完全相同，其余三个角度，即法前角g gn、法后角法后角a an、副法后角副法后角a an的定义不一样。的

14、定义不一样。2. 2. 刀具的静态角度刀具的静态角度 正交平面参考系与法平面参考系之间的角度正交平面参考系与法平面参考系之间的角度换算公式：换算公式： sonlggcostgtan sonlaacoscotcot2. 2. 刀具的静态角度刀具的静态角度 刀具在假定工作平面刀具在假定工作平面 背平面参考系中定义背平面参考系中定义的刀具角度也有六个：的刀具角度也有六个： 即：即： 侧前角侧前角g gf 侧后角侧后角a af 背前角背前角g gp背后角背后角a ap 副侧后角副侧后角a af 副背后角副背后角a ap2.2. 刀具的静态角度刀具的静态角度正交平面参考系与假定工作平面、背平面参考正交平

15、面参考系与假定工作平面、背平面参考系之间的角度换算公式：系之间的角度换算公式： rrofskkgglcostansintantan rropskkgglsintancostantan rrofskkaalcostansincotcot rropinskkaalstancoscotcotrrposinsfkkgglctanstantanrrpofkkaaasincotcoscotcot三、刀具的工作角度三、刀具的工作角度例例1 基面基面Pr与工作基面与工作基面Pre的比较：的比较： 基面基面Pr是通过切削刃上选定点且垂直是通过切削刃上选定点且垂直于假定主运动方向的平面；而工作基面于假定主运动方向

16、的平面；而工作基面Pre是通过切削刃上选定点，垂直于合成是通过切削刃上选定点，垂直于合成切削运动方向的平面。二者的不同点在切削运动方向的平面。二者的不同点在于前者的主运动方向是假定的，而后者于前者的主运动方向是假定的，而后者的合成切削运动方向是实际存在的。的合成切削运动方向是实际存在的。三、刀具的工作角度三、刀具的工作角度例二例二 前角前角g go与工作前角与工作前角g goe的比较：的比较： 前角前角g go是在正交平面是在正交平面Po上测量的前面上测量的前面Ag g 与与基面基面Pr之间的夹角；而工作前角之间的夹角；而工作前角g goe是在工作是在工作正交平面正交平面Poe中测量的前面中测

17、量的前面Ag g与工作基面与工作基面Pre之间的夹角。二者的差异在于定义刀具角度之间的夹角。二者的差异在于定义刀具角度参考系的三个基准平面都不同，原因还在于参考系的三个基准平面都不同，原因还在于静止参考系的基准轴线是假定的，而工作参静止参考系的基准轴线是假定的，而工作参考系的基准是实际存在的合成切削运动与进考系的基准是实际存在的合成切削运动与进给运动。给运动。 三、刀具的工作角度三、刀具的工作角度1. 1. 进给运动对刀具工作角度的影响进给运动对刀具工作角度的影响图图3-5 横向进给对工作角度的影响横向进给对工作角度的影响三、刀具的工作角度三、刀具的工作角度1. 1. 进给运动对刀具工作角度的影响进给运动对刀具工作角度的影响图图3-5 横向进给对工作角度的影响横向进给对工作角度的影响g goe