数控加工工艺刀具角度

第一章数控加工工艺基础一、切削运动1、切削运动切削加工时,为了获得各种形状的零件,刀具与工件必须具有一定的相对运动,我们将这种相对运动称为切削运动。切削运动按其所起的作用可分为：主运动进给运动（1）主运动主运动是使刀具和工件之间产生相对运动，从而切除多余材料。主运动的特点速度最高，消耗的功率最大。（2）进给运动进给运动使刀具与工件间产生附加的相对运动，保证切削连续进行，加工出具有所需几何特性的已加工表面。进给运动的特点：速度较低，消耗的功率较小。主运动的运动形式可以是旋转运动，也可以是直线运动；主运动可以由工件完成，也可以由刀具完成；主运动和进给运动可以同时进行，也可以间歇进行；主运动通常只有一个，而进给运动的数目可以有一个或几个。常见的切削运动（3）主运动和进给运动的合成

当主运动和进给运动同时进行时，切削刃上某一点相对于工件的运动为合成运动，常用合成速度向量ve来表示，如图所示。2、切削时的表面

切削加工过程中，在切削运动的作用下，工件表面一层金属不断地被切下来变为切屑，从而加工出所需要的新的表面，在新表面形成的过程中，工件上有三个依次变化着的表面，它们分别是：

待加工表面

即将被切去金属层的表面；切削表面

切削刃正在切削而形成的表面,切削表面又称加工表面或过渡表面；已加工表面

已经切去多余金属层而形成的新表面。3、切削用量

切削用量是用来表示切削加工中主运动和进给运动参数的量。切削用量包括：切削速度进给量背吃刀量（1）切削速度vc

在切削加工时，切削刃选定点相对于工件主运动的瞬时速度称为切削速度，它表示在单位时间内工件和刀具沿主运动方向相对移动的距离,单位为m/min或m/s。主运动为旋转运动时,切削速度vc计算公式为:式中d－切削刃上选定点所对应的工件直径或刀具的回转直径（mm）n－工件或刀具每分(秒)钟转数(r/min或r/s)主运动为往复运动时,平均切削速度为：式中L一往复运动行程长度(mm)nr一主运动每分钟的往复次数(往复次数/min)。（2）进给量f进给量是主运动转一周或往复一个行程，刀具相对工件在进给方向上的位移量（mm/r）。车削时进给量的单位是mm/r，即工件每转一圈,刀具沿进给运动方向移动的距离。刨削等主运动为往复直线运动,其间歇进给的进给量为mm/双行程，即每个往复行程刀具与工件之间的相对横向移动距离。单位时间的进给量，称为进给速度，车削时的进给速度vf计算公式为:铣削时，由于铣刀是多齿刀具，进给量单位除mm/r外，还规定了每齿进给量，用fz表示，单位是(mm/z)，vf、f、fz三者之间的关系为：z为多齿刀具的齿数（3）背吃刀量（切削深度）ap

背吃刀量ap是指已加工表面与待加工表面之间的垂直距离（mm）。

式中dw－待加工表面直径dm－已加工表面直径刀具的几何形状及主要角度一、刀具切削部分的几何形状各种刀具都是由切削部分和夹持部分两部分组成.二者既可以是一体的，也可以是由不同材料连接起来.1.刀具切削部分的组成刀杆：起装夹和支撑作用刀头:(三面)前刀面：刀具上切屑流过的表面主后刀面：刀具上与过渡表面相对的表面副后刀面：刀具上与已加工表面相对的表面(两刃)主切削刃：刀具上前刀面与主后刀面的交线副切削刃：刀具上前刀面与副后刀面的交线(一尖)主切削刃与副切削刃的交点,通常磨成圆角(修圆刀尖)或短平刃(倒角刀尖)(a)直线过渡刃这种过渡刃多用于粗加工或强力切削的车刀上。(b)圆弧过渡刃过渡刃也可磨成圆弧形。它的参数就是刀尖圆弧半径rε。刀尖圆弧半径增大时，使刀尖处的平均主偏角减小，可以减小表面粗糙度数值，且能提高刀具耐用度。但会增大背向力和容易产生振动，所以刀尖圆弧半径不能过大。通常高速钢车刀rε=0.5～5mm，硬质合金车刀rε=0.5～2mm。(c)水平修光刃修光刃是在副切削刃靠近刀尖处磨出一小段κr‘=0o的平行刀刃。其长度bε‘≈（1.2～1.5）f，即bε‘应略大于进给量f。但bε‘过大易引起振动。普通车刀切削部分的组成外圆车刀内孔车刀刀具角度是刀具设计、制造、刃磨和测量时所使用的几何参数，它们是确定刀具切削部分几何形状（各表面空间位置）的重要参数。参考系：用于定义和规定刀具角度的各基准坐标面。参考系：刀具静止参考系和刀具工作参考系。二定义刀具角度的参考系

建立刀具静态坐标参考系，应以切削运动为依据，预先给出假定条件：假设运动条件:用主运动向量vc近似地代替相对运动合成速度向量ve(即vf=0)。假设安装条件:规定刀杆中心线与进给运动方向垂直；刀尖与工件中心等高。刀具静止参考系或标注角度参考系：在设计、制造、刃磨和测量时，用于定义刀具几何参数的参考系。1．刀具静止参考系在该参考系中定义的角度称为刀具的标注角度。静止参考系中最常用的是正交平面参考系。2.正交权平面参考盐系由以下句三个在岗空间相发互垂直彼的参考忍平面构末成。(1)基面pr通过切削绞刃上选定兴点，垂直智于假定主接运动方向赢的平面。权通常平行壮于车刀的皆安装面（飘底面）。(2)切削平面ps通过切惕削刃上吸选定点喜，与主贯切削刃小相切并乖垂直于相基面的委平面。(3)正交平面po通过切削篮刃上选定愈点，同时贞与基面和灿切削平面给垂直的平厨面。２．参考系基兵面厘Pr切削平导面P告s正交平跃面P馒o通过主魄切削刃异上的某昌一点，辱与主运政动方向寨相垂直匠的平面通过主切游削刃上的灵某一点，飞与主切削翅刃相切并费垂直于基脉面的平面通过主切痰削刃上的众某一点，寒并同时垂列直于基面恩和切削平梢面的平面作用：熟用于定罢义和规皱定刀具调角度的套各基准再坐标平啊面，只竞是假定矛参考，可事实看柿不见，莲摸不着3、刀具标注顽角度定义（1）浇在基面额内测量厅的角度主偏角r主切削充刃与进吨给运动乞方向之典间的夹输角。副偏角r’副切削刃皆与进给运船动反方向仆之间的夹表角。刀尖角r主切削氏平面与策副切削押平面间含的夹角展。刀尖角孔与主偏轨角和副廊偏角的主关系：注意：车禽外圆与车下端面主、怜副偏角的爆变化（2）疤在主切霸削刃正遣交平面损内(O辰-O)名测量的糠角度前角o前刀面与共基面间的追夹角。当项前刀面与迈基面平行标时，前角泉为零。基三面在前刀辱面以内，剪前角为负盆。基面在顽前刀面以面外，前角翻为正。后角o后刀面与央切削平面旬间的夹角帐。楔角o前刀面与盲后刀面间坑的夹角。楔角与积前角o和后角o的关系灵如下：（3）在虏切削平面徒内(S向段)测量的楼角度刃倾角s主切削刃炸与基面间劲的夹角。刃倾角期正负的千规定如涛图所示饿。刀尖旺处于最年高点时留，刃倾通角为正朽；刀尖同处于最蹄低点时档，刃倾接角为负扁；切削枕刃平行恢于底面遣时，刃事倾角为驻零。（4）弱刀具角产度的正叉负前角γo：前刀面曲与切削忆平面之间的夹造角为锐角，前福角为正，夹角为盏钝角，前盼角为负值第。后角αo：后刀面与举基面之间的夹角骂为锐角，后歼角为正，夹角为溉钝角，僚后角为垦负值。刃倾角λs：刀尖袖是主切虏削刃上最高点时刃倾角妄为正，刀尖位涨于主切份削刃上粥最低点系时刃倾角抚为负，主切削刃风与基面平向行时时刃倾角为皮零。三、刀奸具角度对的选择在保证加鞋工质量的隐前提下，周能够满足仪刀具使用缘瑞寿命长、己生产效率倡高、加工踪蝶成本低的联刀具几何黄参数，称漏为刀具的弹合理几何怖参数1．前角溪和后角的后选择3．刃傅倾角的茧选择2．主粘偏角、捕副偏角荐的选择1.前角γO（1）功用γO刀刃锋利，切屑变洪形切削力锁和切削湾功率刀刃和贸刀尖强忙度，散热体腰积刀具寿傍命前角的大左小主要解帆决刀头的踩坚固性与家锋利性的劳矛盾（2）选择工件材骗料强度烦、硬度太较低时而，应取洒较大前蒜角，反字之应取相较小的唐前角。加工塑健性材料捕时，应草取较大遗前角，兴加工脆圣性材料驱时，应惹取较小台的前角虏。刀具材粒料韧性傻好（高耻速钢）乏，取较误大前角肃，反之协（硬质呼合金）石取较小社前角。粗加工彻时，取确较小前澡角，精矛加工时烈，取较播大前角沾。首先要晕考虑加针工材料切的硬度刃，其次章考虑加蚕工性质2.后角αo（1）功用αo后刀面与强工件的摩刻擦后刀面的唐磨损率（2）选择首先考虑枝加工性质辉，其次臣考虑加工货材料的硬接度粗加工或治工件材料掩较硬，后过角取较小记值；工件材料雕越软、塑漆性越大，徐后角越大睁；工艺系估统刚度尽较差时份，适当提减小后境角；3.主箭偏角κr和副偏角化κr′（1）功用κr和κr′刀刃强鸦度表面粗糙也度，散热条件刀具寿命切屑厚度跪和单位长俊度上的切帆削力注：主根、副偏遮角过小孙使径向伯切削力静增大,绿容易引呜起切削您振动（2）选择工艺系统吉刚性较好剃时，主、折副偏角取碍较小值；锤这样有利次于提高车桨刀使用寿形命和改善暂散热条件恢及表面粗甜造度；反厉之取较大葛值。当加工三台阶时哨，主偏买角应取漫90°布，加工婚中间切佳入的工轿件，主晨偏角一仍般取6植0°馒。加工很硬政的材料时庸，为减小垄单位切削劲刃上的负袋荷，宜取您较小的主属偏角。切气削层面积辆相同时，沫主偏角大森的切削厚樱度大，易圈断屑。副偏角大枣小取决于践表面粗糙趁度，粗加右工时取大胞值，精加驰工取小值巨。首先考惧虑机床般、夹具宅和刀具伍组成的毁工艺系斯统的刚桌性，其次考虑仍加工工件挺的几何形否状和加工散性质4.刃倾余角λs（1）功用（2）选择主要影萄响刀头卖的强度垂、切削进分力和践切屑的自流动方识向。加工一般匹钢料和铸陕铁，无冲蚁击时：粗车λs＝0会°〜－天5°精车λs＝0°代〜+5°有冲击驶时：λs＝－发5°〜低－15蚁°特别大始时：λs＝－逆30°屋〜－4订5°切削加庄工高强愤度钢、顷冷硬钢瓜时：λs＝－30小°〜－4德5°。主要看加径工性质如当λS=0o罪时，切屑谷垂直于切匠削刃流出晃；λS为负值其时，切祥屑流向绑已加工卡表面；λS为正值购时，切佳屑流向俩待加工留表面。刃倾角增棒大，可减丘小切屑变肥形,使切梢削轻快。①控制良切屑的偏流向断续切像削时，苍当刃倾织角为零狮，切削母刃与工寸件同时皂接触，衡同时切遇离，会丘引起振烟动；若谅刃倾角篮不等于娱零则切架削刃上置各点逐少渐切入估工件和由逐渐切态离工件斤，故切晴削过程河平稳。②控制切寻削刃在名切入与姐切出时搜的平稳靠性切削层是棉刀具或工钱件沿进给奖方向每移牵动f后，艺刀具正在没切除的金遇属层。切削层肿参数就启是指这述个切削控层的截椒面尺寸记。为了简化殊计算，切元削层形状衰、尺寸规边定在刀具多的基面中蒸度量，切计削层的形舅状和尺寸均将直接影揪响刀具切穿削部分所烘承受的负漏荷和切屑院的尺寸大赚小。通常在基希面Pr内妖度量。四、切贝削层参窑数如图所李示，车羞外圆时允，当主驴、副切梳削刃为摄直线，莫且s=锤0，切蛮削层就瞎是车刀棉由位置降Ⅰ移动赠到位置闭Ⅱ即一滤个f距备离，刀习具正在半切削的桑那层金君属层，适可见，岗切削层掌的形状慕是平行肯四边形抽。hDfapbDr切削层餐厚度hD是垂直于百切削表面宅度量的切凭削层尺寸挤。hD＝f×sinκr切削层宽早度bD是沿切削让表面度量为的切削层全尺寸。bD＝ap/s万inκr切削层横裂截面积AD五、刀具屯工作角度刀具在工痛作参考系办中确定的竟角度称为免刀具工作躲角度。研究刀具节工作角度吗的变化趋刘势，对刀杠具的设计签、改进、小革新有重烧要的指导尾意义。1．刀具换工作参考与系的建立

与静止参考系中正交平面参考系建立的定义和程序相似，不同点就在于用合成切削速度向量代替切削速度向量；用实际安装条件代替假定安装条件。

2．刀故具工作唱角度的回分析

在车削、镗孔、铣削等加工中，通常因刀具工作角度的变化，对工件已加工表面质量或切削性能造成不利影响。用刃倾角λs=0°车刀车削外圆时，由于车刀的刀尖高于工件中心，工作前角γoe增大，而工作后角αoe减小。若切削刃低于工件中心，则工作前角γoe减小，而工作后角αoe增大。1)刀尖安装高低对工作前、后角的影响当刀杆中心线与进给运动方向不垂直且逆时针转动G角时，工作主偏角将增大，工作副偏角将减小。2）刀杆安装偏斜对工作主、副偏角的影响六、刀湾具材料

金属切削过程除了要求刀具具有适当的几何参数外，还要求刀具材料对工件要有良好的切削性能。

刀具材料(cuttingtoolmaterials)在切削时要承受高温、高压、摩擦、冲击、振动，金属切削过程中的加工质量、加工效率、加工成本，在很大程度上取决于刀具材料的合理选择。1.搭刀具材俱料应具针备的性屑能（1）高的硬度和耐磨性（2）足够的强度和韧性（3）高的耐热性与化学稳定性（4）导热性好，有利于切削热传导，降低切削区温度，延长刀具寿命，便于刀具的制造，资源丰富，价格低廉。2.常永用刀具材扑料工具钢包括碳素矿工具钢、嚼合金工具降钢和高速钢恭。硬质合金有钨钴投类硬质弃合金、文钨钛钴四类硬质倍合金和金钨钛钽播（铌）摧类硬质津合金。涂层硬质合金涂覆一层改极薄的硬兼质和耐磨系性极高的盏难熔金属曲化合物应当指枕出，加兰工一般读材料大殿量使用仅的仍是辰普通高响速钢及为硬质合庙金，只攀有在加奥工难加羊工材料血时，才丽考虑选长用新牌冬号合金钞或高性背能高速理钢，在赏加工高道硬度材沈料或精忧密加工沉时，才净考虑选润用超硬烈材料。小结:Ⅰ、刀具验的组成夹持部辣分和切划削部分1、前膛（刀）截面2、主后娇（刀）面3、副后伏（刀）面4、主糟切削刃5、副切歪削刃6、刀尖正交平盼面内前角γ0后角α0主偏角κr副偏角κr´主切削辽刃与进絮给方向腿间的夹暴角前刀面汽与基面正间的夹垫角主后刀喘面与切菊削平面郊间的夹摔角负切削刃抽与进给方角向的夹角切削平面撕内刃倾角入s主切削袖刃与基别面间的雷夹角基面内Ⅱ、刀费具角度Ⅲ、参市考系1、作用2、三