任务四认识车刀

1、回顾回顾刚刚的视频中，刚刚的视频中，车削加工是如何车削加工是如何进行的？需要到进行的？需要到什么工具？什么工具？车刀车刀1.1.传统焊接刀具传统焊接刀具2.硬质合金可转位（不重磨）车刀硬质合金可转位（不重磨）车刀 v 硬质合金可转位（不重磨）车刀在现代机械加工中广泛应用，其刀片用机械硬质合金可转位（不重磨）车刀在现代机械加工中广泛应用，其刀片用机械夹固式装夹在刀杆上，当刀片一个刀刃磨钝后，只需将刀片转过一个角度，即夹固式装夹在刀杆上，当刀片一个刀刃磨钝后，只需将刀片转过一个角度，即可用新的切削刃进行切削，从而大大缩短了换刀和磨刀时间，提高了刀杆的利可用新的切削刃进行切削，从而大大缩短了换刀和磨

2、刀时间，提高了刀杆的利用率，节约了成本。用率，节约了成本。 v车刀是形状最简单的单刃刀具，其车刀是形状最简单的单刃刀具，其它各种复杂刀具都可以看作是车刀它各种复杂刀具都可以看作是车刀的组合和演变，有关车刀角度的定的组合和演变，有关车刀角度的定义，均适用于其它刀具。义，均适用于其它刀具。 车刀是由刀头车刀是由刀头(切削部分切削部分)和刀体和刀体(夹持部分夹持部分)所组成。车刀的切削部分所组成。车刀的切削部分是由三面、二刃、一尖所组成，即一是由三面、二刃、一尖所组成，即一点二线三面。点二线三面。 v前刀面：切削时，切屑流出所经过的前刀面：切削时，切屑流出所经过的表面。表面。v主后刀面：切削时，与工

3、件加工表面主后刀面：切削时，与工件加工表面相对的表面。相对的表面。v副后刀面：切削时，与工件已加工表副后刀面：切削时，与工件已加工表面相对的表面。面相对的表面。v主切削刃：前刀面与主后刀面的交线。主切削刃：前刀面与主后刀面的交线。它可以是直线或曲线，担负着主要的切它可以是直线或曲线，担负着主要的切削工。削工。v副切削刃：前刀面与副后刀面的交线。副切削刃：前刀面与副后刀面的交线。一般只担负少量的切削工作。一般只担负少量的切削工作。v刀尖：主切削刃与副切削刃的相交部分刀尖：主切削刃与副切削刃的相交部分。为了强化刀尖，常磨成圆弧形或成一。为了强化刀尖，常磨成圆弧形或成一小段直线称过渡刃。小段直线称过

4、渡刃。刀尖：刀尖：主后刀面主后刀面A副后刀面副后刀面A主切削刃主切削刃S前刀面前刀面A副切削刃副切削刃S刀体刀体刀头刀头一尖二刃三刀面一尖二刃三刀面种类：传统焊接式、可转位车刀种类：传统焊接式、可转位车刀用途：外圆刀主要用于加工外圆、端面；用途：外圆刀主要用于加工外圆、端面； 切断刀主要用于切槽及切断。切断刀主要用于切槽及切断。 螺纹车刀主要用于加工螺纹。螺纹车刀主要用于加工螺纹。三面两刃一尖三面两刃一尖前刀面前刀面主后刀面主后刀面副后刀面副后刀面主切削刃主切削刃刀尖刀尖副切削刃副切削刃刀头刀头刀体刀体过切削刃选定点同时过切削刃选定点同时垂直于切削平面和基面的垂直于切削平面和基面的平面。平面。

5、正交平面参考系正交平面参考系 1.正交平面参考系时各参考面正交平面参考系时各参考面 过切削刃选定点平过切削刃选定点平行或垂直刀具安装面（行或垂直刀具安装面（或轴线）的平面。或轴线）的平面。过切削刃选定点与过切削刃选定点与 切削刃相切并垂直于切削刃相切并垂直于基面的平面。基面的平面。切削平面切削平面ps正交平面正交平面po基面基面pr2. 刀具的标注角度刀具的标注角度v前角前角o 在主切削刃选定在主切削刃选定点的正交平面点的正交平面po内，内，前刀面与基面之间的前刀面与基面之间的夹角。夹角。v后角后角o 在正交平面在正交平面po内，内，主后刀面与切削平面主后刀面与切削平面之间的夹角。之间的夹角。

6、v主偏角主偏角r主切削刃在基面上的主切削刃在基面上的投影与进给方向的夹角。投影与进给方向的夹角。v刃倾角刃倾角s在切削平面在切削平面ps内，主内，主切削刃与基面切削刃与基面pr的夹角。的夹角。v其他角度：其他角度： 副前角副前角o、 副后角副后角o、 副偏角副偏角r、 刃倾角刃倾角s 车削刀具几何角度车削刀具几何角度 3.刀具角度的正负刀具角度的正负v前角前角o ： 前刀面与切削平面前刀面与切削平面之间的夹角为之间的夹角为锐角，前角为正锐角，前角为正，夹角为钝角，前角为负值。，夹角为钝角，前角为负值。v后角后角o ： 后刀面与基面之间后刀面与基面之间的夹角为的夹角为锐角，后角为正，锐角，后角为

7、正，夹角为钝角，后角为负值。夹角为钝角，后角为负值。v刃倾角刃倾角s ： 刀尖是主切削刃上刀尖是主切削刃上最高点最高点时刃倾角为正，刀尖位于主切削刃上最低点时刃倾时刃倾角为正，刀尖位于主切削刃上最低点时刃倾角为负，主切削刃与基面平行时时刃倾角为零。角为负，主切削刃与基面平行时时刃倾角为零。切断刀的标注角度切断刀的标注角度指认车刀角度指认车刀角度测试题？测试题？解释车刀各刀具角度的概念？解释车刀各刀具角度的概念？前角前角o、后角、后角o、主偏角、主偏角r 、 副副偏角偏角r、刃倾角、刃倾角s并用图示表示并用图示表示。v1、刀具材料应具备的性能、刀具材料应具备的性能v(1)高硬度和好的耐磨性高硬度

8、和好的耐磨性 刀具材料的硬度必须高于被加工材料的硬度才能切下金属。一般刀具材料的硬度应在60HRC以上。刀具材料越硬，其耐磨性就越好。v(2)足够的强度与冲击韧度足够的强度与冲击韧度 强度是指在切削力的作用下，不致于发生刀刃崩碎与刀杆折断所具备的性能。冲击韧度是指刀具材料在有冲击或间断切削的工作条件下，保证不崩刃的能力。v(3)高的耐热性高的耐热性 耐热性又称红硬性，是衡量刀具材料性能的主要指标，它综合反映了刀具材料在高温下仍能保持高硬度、耐磨性、强度、抗氧化、抗粘结和抗扩散的能力。v(4)良好的工艺性和经济性良好的工艺性和经济性2、常用刀具材料、常用刀具材料 目前，车刀广泛应用硬质合金刀具材

9、料目前，车刀广泛应用硬质合金刀具材料，在某些情况下也应用高速钢刀具材料。，在某些情况下也应用高速钢刀具材料。(1)高速钢高速钢 (2)硬质合金硬质合金(3)立方氮化硼立方氮化硼(4)金刚石金刚石(5)陶瓷陶瓷高速钢分类高速钢分类硬质合金分类硬质合金分类作业作业v1、车刀切削部分有哪些主要角度？、车刀切削部分有哪些主要角度？v2、什么是刃倾角？如何选择？其对切屑的排、什么是刃倾角？如何选择？其对切屑的排出有何影响？出有何影响？拓展内容拓展内容v一、车刀的安装一、车刀的安装v二、车刀刃磨二、车刀刃磨v三、刀具几何参数的合理选择三、刀具几何参数的合理选择一、车刀的安装一、车刀的安装 车削前必须把选好

10、的车刀正确安装在方刀架上，车刀安车削前必须把选好的车刀正确安装在方刀架上，车刀安装的好坏，对操作顺利与加工质量都有很大关系。安装车刀装的好坏，对操作顺利与加工质量都有很大关系。安装车刀时应注意下列几点：时应注意下列几点： 车刀刀尖应与工件轴线等高：车刀刀尖应与工件轴线等高： 车刀不能伸出太长：车刀不能伸出太长： 垫刀片选择合理：垫刀片选择合理： 车刀刀杆应与车床主轴轴线垂直。车刀刀杆应与车床主轴轴线垂直。车刀位置装正后，应交替拧紧刀架螺丝。车刀位置装正后，应交替拧紧刀架螺丝。车刀不对准工件中心对角度的影响车刀不对准工件中心对角度的影响二、车刀刃磨 无论硬质合金车刀(焊接)或高速钢车刀，在使用之

11、前都要根据切削条件所选择的合理切削角度进行刃磨，一把用钝了的车刀，为恢复原有的几何形状和角度，也必须重新刃磨。三分手艺、七分刀三分手艺、七分刀徒弟的手、师傅的刀徒弟的手、师傅的刀重要性重要性1.磨刀步骤(图图ad) (a) (b) (c) (d) 图ad 刃磨外圆车刀的一般步骤 a)磨前刀面 b)磨主后刀面 c)磨副后刀面 d)磨刀尖圆弧磨前刀面把前角和刃倾角磨正确。磨前刀面把前角和刃倾角磨正确。磨主后刀面把主偏角和主后角磨正确。磨主后刀面把主偏角和主后角磨正确。磨副后刀面把副偏角和副后角磨正确。磨副后刀面把副偏角和副后角磨正确。磨刀尖圆弧圆弧半径约磨刀尖圆弧圆弧半径约0.52mm左右。左右。

12、研磨刀刃车刀在砂轮上磨好以后，再用油石加些机油研磨车研磨刀刃车刀在砂轮上磨好以后，再用油石加些机油研磨车刀的前面及后面，使刀刃锐利和光洁。这样可延长车刀的使用寿命。刀的前面及后面，使刀刃锐利和光洁。这样可延长车刀的使用寿命。车刀用钝程度不大时，也可用油石在刀架上修磨。硬质合金车刀可车刀用钝程度不大时，也可用油石在刀架上修磨。硬质合金车刀可用碳化硅油石修磨。用碳化硅油石修磨。2.磨刀注意事项v磨刀时，人应站在砂轮的侧前方，双手握稳车刀，用力要均匀。v刃磨时，将车刀左右移动着磨，否则会使砂轮产生凹槽。v磨硬质合金车刀时，不可把刀头放入水中，以免刀片突然受冷收缩而碎裂。磨高速钢车刀时，要经常冷却，以

13、免失去硬度。三、刀具几何参数的合理选择三、刀具几何参数的合理选择刀具几何参数的合理选择刀具几何参数的合理选择v概念概念：v1.刀具几何参数的合理选择：刀具几何参数的合理选择： 是指在保证加工质量的前提下，选择能提高切削是指在保证加工质量的前提下，选择能提高切削效率，降低生产成本，获得最高刀具耐用度的刀具几效率，降低生产成本，获得最高刀具耐用度的刀具几何参数。何参数。 v2.刀具几何参数内容刀具几何参数内容： 刀具几何角度（如前角、后角、主偏角等）、刀具几何角度（如前角、后角、主偏角等）、 刀面形式（如平面前刀面、倒棱前刀面等）刀面形式（如平面前刀面、倒棱前刀面等） 切削刃形状（直线形、圆弧形）

14、切削刃形状（直线形、圆弧形） 选择刀具考虑的因素：选择刀具考虑的因素： 工件材料、刀具材料、切削用量、工艺系统刚性等工艺条工件材料、刀具材料、切削用量、工艺系统刚性等工艺条件以及机床功率等。件以及机床功率等。 v3.在一定切削条件下的基本选择方法在一定切削条件下的基本选择方法 ：1)前角和前刀面形状的选择前角和前刀面形状的选择5)刃倾角的选择刃倾角的选择3)主偏角、副偏角的选择主偏角、副偏角的选择2)后角及形状的选择后角及形状的选择4)刀尖形状的选择刀尖形状的选择v1前角和前刀面形状的选择前角和前刀面形状的选择v（1） 前角的选择前角的选择：v在选择刀具前角时首先应保证刀刃在选择刀具前角时首先

15、应保证刀刃锋锋利利，同时也要兼顾刀刃的，同时也要兼顾刀刃的强度与耐用强度与耐用度度。 v刀具前角的合理选择，主要由刀具前角的合理选择，主要由刀具刀具材材料和料和工件工件材料的种类与性质决定。材料的种类与性质决定。 v 刀具材料刀具材料 v强度和韧性大的刀具材料可以选择大的前角，而脆性大的强度和韧性大的刀具材料可以选择大的前角，而脆性大的刀具甚至取负的前角。刀具甚至取负的前角。v下图是不同刀具材料韧性的变化下图是不同刀具材料韧性的变化 v 工件材料工件材料v加工钢件等加工钢件等塑性材料塑性材料时，切屑沿前刀面流出时和前刀面接时，切屑沿前刀面流出时和前刀面接触长度长，压力与摩擦较大，触长度长，压力

16、与摩擦较大，为减小变形和摩擦为减小变形和摩擦，一般采，一般采用选择用选择大大的前角。的前角。 v加工加工脆性材料脆性材料时，切屑为碎状，切屑与前刀面接触短，切时，切屑为碎状，切屑与前刀面接触短，切削力主要集中在切削刃附近，受冲击时易产生崩刃，因此削力主要集中在切削刃附近，受冲击时易产生崩刃，因此刀具前角相对塑性材料取得刀具前角相对塑性材料取得小些或取负值小些或取负值，以提高刀刃的，以提高刀刃的强度。强度。 立方氮化硼刀具陶瓷刀具硬质合金刀具高速钢刀具刀具韧性增强，前角取大v 加工条件加工条件 v粗加工粗加工时，一般取较时，一般取较小小的前角；的前角；v精加工精加工时，宜取较时，宜取较大大的前角

17、，以减小工的前角，以减小工件变形与表面粗糙度；件变形与表面粗糙度；v带有冲击性的断续切削比连续切削前角带有冲击性的断续切削比连续切削前角取得取得小小。v 其它刀具参数其它刀具参数v负倒棱（如右图角度负倒棱（如右图角度o1）的刀具可以取较大的前的刀具可以取较大的前角。角。 v大前角的刀具常与负刃大前角的刀具常与负刃倾角相匹配以保证切削倾角相匹配以保证切削刃的强度与抗冲击能力。刃的强度与抗冲击能力。v总之，前角选择的原则总之，前角选择的原则是在满足刀具耐用度的是在满足刀具耐用度的前提下，尽量选取较大前提下，尽量选取较大前角。前角。1、强度和韧性大的、强度和韧性大的刀具材料刀具材料选择大的还是小选择

18、大的还是小的前角，而脆性大的刀具又如何选择？的前角，而脆性大的刀具又如何选择？2、加工塑性材料加工塑性材料时，一般选择大的还是小的时，一般选择大的还是小的前角。前角。 3、加工脆性材料时，刀具前角相对塑性材料、加工脆性材料时，刀具前角相对塑性材料如何选择？如何选择？4、粗加工和精加工时刀具的前角有何区别？、粗加工和精加工时刀具的前角有何区别？问题？问题？v强度和韧性大的刀具材料可以选择大的前角，强度和韧性大的刀具材料可以选择大的前角，而脆性大的刀具甚至取负的前角。而脆性大的刀具甚至取负的前角。v加工钢件等加工钢件等塑性材料塑性材料时，一般采用选择时，一般采用选择大大的的前角。前角。 v加工加工

19、脆性材料脆性材料时，因此刀具前角相对塑性材时，因此刀具前角相对塑性材料取得料取得小些或取负值小些或取负值，以提高刀刃的强度。，以提高刀刃的强度。v粗加工粗加工时，一般取较时，一般取较小小的前角；的前角；v精加工精加工时，宜取较时，宜取较大大的前角，以减小工件变的前角，以减小工件变形与表面粗糙度；形与表面粗糙度；解答解答v（2）前刀面形状、刃区形状及其）前刀面形状、刃区形状及其参数的选择参数的选择v、前刀面形状、前刀面形状vA、正前角锋刃平面型正前角锋刃平面型 （右图）（右图）v 特点：特点：刃口较锋利，但强度差，刃口较锋利，但强度差， o不能太大，不易折屑不能太大，不易折屑 主要用于高速钢刀具

20、，精加工。主要用于高速钢刀具，精加工。vB、带倒棱的正前角平面型带倒棱的正前角平面型（右图）（右图）v 特点：特点：切削刃强度及抗冲击能力强，切削刃强度及抗冲击能力强，同样条件下可以采用较大的前角，同样条件下可以采用较大的前角，提高了刀具耐用度。提高了刀具耐用度。 主要用于硬质合金刀具和陶瓷刀具，加主要用于硬质合金刀具和陶瓷刀具，加工铸铁等脆性材料。工铸铁等脆性材料。 vC、负前角平面型负前角平面型 （右图）（右图）v 特点特点：切削刃强度较好，：切削刃强度较好， 但刀刃较钝，切削变形大。但刀刃较钝，切削变形大。v主要用于硬脆刀具材料。加主要用于硬脆刀具材料。加工高强度高硬度材料，如淬工高强度

21、高硬度材料，如淬火钢。火钢。v图示类型负前角后部加有正图示类型负前角后部加有正前角，有利于切屑流出。前角，有利于切屑流出。vD、曲面型曲面型 （右图）（右图）v特点特点：有利于排屑、卷屑和断屑，：有利于排屑、卷屑和断屑，而且前角较大，切削变形小，所而且前角较大，切削变形小，所受切削力也较小。受切削力也较小。v在钻头、铣刀、拉刀等刀具上都在钻头、铣刀、拉刀等刀具上都有曲面前面。有曲面前面。vE、钝圆切削刃型钝圆切削刃型（右图）（右图）v特点特点：切削刃强度和抗冲击能力：切削刃强度和抗冲击能力增加具有一定的消振作用。增加具有一定的消振作用。v适用于陶瓷等脆性材料。适用于陶瓷等脆性材料。v2后角及形

22、状的选择后角及形状的选择v（1）后角的选择）后角的选择v、后角的作用后角的作用 ：vA、减小刀具后刀面与加工表面的摩擦；、减小刀具后刀面与加工表面的摩擦；vB、当前角固定时，后角的增大与减小能、当前角固定时，后角的增大与减小能增大和减小刀刃的锋利程度，改变刀刃的增大和减小刀刃的锋利程度，改变刀刃的散热，从而影响刀具的耐用度。散热，从而影响刀具的耐用度。v、后角的选择考虑因素后角的选择考虑因素 ：vA、切削厚度切削厚度v当切削厚度当切削厚度hD（和进给量（和进给量f）较）较小小时，切削刃要求时，切削刃要求锋利，因而后角锋利，因而后角o应取应取大大(负后角负后角)些。些。v如高速钢立铣刀，每齿进给

23、量很小，后角取到如高速钢立铣刀，每齿进给量很小，后角取到16o。车刀后角的变化范围比前角小；车刀后角的变化范围比前角小；v粗车时，切削厚度粗车时，切削厚度hD较大较大，为保证切削刃强度，为保证切削刃强度，取较小后角取较小后角(正后角正后角)， o 4o8o；v精车精车时，为保证加工表面质量，时，为保证加工表面质量，o 8o12o。v车刀合理后角在车刀合理后角在f 0.25/r时，可选时，可选o10o12o；在在f 0.25/r时，时， o 5o8o。vB、工件材料工件材料v工件材料强度或工件材料强度或硬度较高硬度较高时，为加强切削时，为加强切削刃，一般采用刃，一般采用较小后角较小后角(正后角正

24、后角)。v对于对于塑性较大塑性较大材料，已加工表面易产生加材料，已加工表面易产生加工硬化时，后刀面摩擦对刀具磨损和加工工硬化时，后刀面摩擦对刀具磨损和加工表面质量影响较大时，一般取表面质量影响较大时，一般取较大后角。较大后角。如加工高温合金时，如加工高温合金时，o10o15o。v、选择后角的原则选择后角的原则：v在不产生摩擦的条件下，应适当减小后角。在不产生摩擦的条件下，应适当减小后角。v3主偏角、副偏角的选择主偏角、副偏角的选择v（1）主偏角的选择）主偏角的选择vA、主偏角、主偏角r的增大或减小对切削加工有利的一的增大或减小对切削加工有利的一面面v在背吃刀量在背吃刀量ap与进给量与进给量f

25、不变时，主偏角不变时，主偏角r减小减小将使切削厚度将使切削厚度hD减小，切削宽度减小，切削宽度bD增加，参加增加，参加切削的切削刃长度也相应增加，切削刃单位长度切削的切削刃长度也相应增加，切削刃单位长度上的受力减小，上的受力减小，散热条件散热条件也得到改善。也得到改善。v主偏角主偏角r减小时，刀尖角增大，减小时，刀尖角增大，刀尖强度刀尖强度提高，提高，刀尖散热体积增大。刀尖散热体积增大。v所以，主偏角所以，主偏角r减小，能提高刀具耐用度。减小，能提高刀具耐用度。vB、主偏角、主偏角r的增大或减小对切削加工不利的一面的增大或减小对切削加工不利的一面v主偏角的减小也会产生不良影响。因为根据切削主偏

26、角的减小也会产生不良影响。因为根据切削力分析可以得知，力分析可以得知，主偏角主偏角r减小，将使背向力减小，将使背向力Fp增大，增大，从而使切削时产生的挠度增大，降低加工从而使切削时产生的挠度增大，降低加工精度。同时背向力的增大将引起精度。同时背向力的增大将引起振动振动。v因此主偏角的减小对因此主偏角的减小对刀具耐用度和加工精度刀具耐用度和加工精度产生产生不利影响。不利影响。 v、工艺系统刚性较差工艺系统刚性较差时时 （工件长径比（工件长径比lw/dw = 6-12） ，或带有冲击性的切削，主偏角，或带有冲击性的切削，主偏角r可以取大可以取大值，一般值，一般r60o75o，甚至主偏角，甚至主偏角

27、r可以大于可以大于90o，以避免加工时振动。，以避免加工时振动。v硬质合金刀具车刀的主偏角多为硬质合金刀具车刀的主偏角多为60o75o 。 v、根据工件加工要求选择。、根据工件加工要求选择。 v当车阶梯轴时，当车阶梯轴时， r 90o；同一把刀具加工外圆、；同一把刀具加工外圆、端面和倒角时，端面和倒角时， r 45o。 v（2）副偏角的选择）副偏角的选择v副偏角副偏角r的大小对刀具耐用度和加工表面的大小对刀具耐用度和加工表面粗糙度的影响：粗糙度的影响：vA、副偏角的减小，将可降低残留物面积、副偏角的减小，将可降低残留物面积的高度，提高理论表面的高度，提高理论表面粗糙度粗糙度值，值，vB、副偏角

28、减小刀尖强度增大，散热面积、副偏角减小刀尖强度增大，散热面积增大，提高刀具耐用度。增大，提高刀具耐用度。vC、副偏角太小会使刀具副后刀面与工件、副偏角太小会使刀具副后刀面与工件的摩擦，使刀具耐用度降低，另外引起加的摩擦，使刀具耐用度降低，另外引起加工中振动。工中振动。v副偏角的选择考虑的各种综合因素副偏角的选择考虑的各种综合因素 ：v、工艺系统刚性好时，加工高强度高硬、工艺系统刚性好时，加工高强度高硬度材料，一般度材料，一般r5o10o；加工外圆及端；加工外圆及端面，能中间切入，面，能中间切入，r45o。v、工艺系统刚度较差时，粗加工、强力、工艺系统刚度较差时，粗加工、强力切削时，切削时，r1

29、0o15o；车台阶轴、细长；车台阶轴、细长轴、薄壁件，轴、薄壁件，r5o10o。v、切断切槽，、切断切槽，r1o2o。v副偏角的选择原则副偏角的选择原则是：在不影响摩擦和振是：在不影响摩擦和振动的条件下，应选取较小的副偏角。动的条件下，应选取较小的副偏角。v4刀尖形状的选择刀尖形状的选择v刀尖刀尖概念概念：主切削刃与副切削刃连接的地方：主切削刃与副切削刃连接的地方v刀尖是刀具强度和散热条件都很差的地方。切刀尖是刀具强度和散热条件都很差的地方。切削过程中，削过程中，刀尖切削温度较高，刀尖切削温度较高，非常容易磨损，非常容易磨损，因此增强刀尖，可以提高刀具耐用度。刀尖对因此增强刀尖，可以提高刀具耐用度。刀尖对已加工表面粗糙度有很大影响。已加工表面粗糙度有很大影响。 (a)倒角刃倒角刃 (b)圆弧刃圆弧刃 (c)修光刃修光刃1、工件材料强度或、工件材料强