金属切削原理与刀具课件-刀具几何角度及切削要素

金属切削原理与刀具1第1章刀具几何角度及切削要素教学目标：理解切削过程中加工方式的运动形式、切削用量的基本定义、刀具在制造和刃磨过程中所依据的标注角度，掌握切削用量包含的三个因素和表示刀具形状的几何参数，理解切削层参数与切削方式。重点、难点：重点是切削用量的基本定义和刀具的几何参数；难点是刀具标注角度的参考系以及在参考系中的角度标注。

本章内容：以车刀为代表，讲解刀具切削部分基本定义及有关名词术语，同时说明刀具几何形状的分析及其图示方法。

概述2§1切削运动与切削用量零件的形状外圆面、孔：以某一直线为母线，以圆为轨迹旋转运动形成平面：以一直线为母线，以另一直线为轨迹平移运动形成成形面：以曲线为母线，以圆或直线为轨迹旋转平移运动(1)回转面

(2)平面(3)成型面3（a）车外圆面（b）磨外圆面（c）钻孔（d）车床上镗孔（e）刨平面（f）铣平面（g）车成形面（h）铣成形面（a）车外圆面（b）磨外圆面（c）钻孔（d）镗孔各种表面的加工方法41．主运动（Vc）：主要完成切削的运动，消耗功率最多，一种加工主运动只有一个。2．进给运动（Vf）：使切削加工保持连续进行，一种加工可以有一种（或以上）的进给运动。（进给运动可以是连续的也可以是间歇的）实际的切削运动是一个合成运动，合成切削速度：Ve＝Vc+Vf

是矢量和。一、切削运动与切削层切削层公称横截面积（AD）

切削层公称宽度（bD）

切削层公称厚度（hD）3、切削层561、主运动可以使旋转运动，也可以是往复运动；2、主运动可以是工件来实现（车外圆）,主运动也可以是刀具来实现（切断、刨、铣加工）;3、主运动只有一个，进给运动可以一个以上。切削运动及其特点7nf切削表面待加工表面主运动进给运动已加工表面主运动进给运动f切削运动与三个表面dDfn12fap8待加工表面即将被切除金属层的表面过渡表面主切削刃正对的表面已加工表面切除多余金属后形成的表面主运动刀具与工件之间的相对运动进给运动刀具与工件之间的附加运动切削层刀具单程切过工件的一个工件材料层9待加工表面：指加工时工件上有待切除的表面；已加工表面：指工件上经刀具切削后产生的表面；加工表面：指工件上由刀具切削刃形成的表面。

10二、切削用量、切削时间与材料切除率1、切削速度（Vc

）：切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬时速度主运动为旋转运动：m/s或m/min主运动为往复直线运动：m/s或m/min2、进给量（f）：刀具在进给方向上相对工件的位移量。单齿刀具：刀具或工件每转或每行程，刀具在进给方向上相对工件的位移量多齿刀具：刀具每转或每行程中每齿相对工件在进给方向上的位移量3、背吃刀量（切削深度）（ap）：垂直与进给速度方向测量的切削层最大尺寸（mm）。11切削运动三要素12切削用量4、切削时间（tm）：切削时直接改变工件尺寸、形状等工艺过程所需的时间，单位为min。它反应了切削效率高低。5、材料切除率Q：单位时间内所切除材料的体积，是衡量切削效率高低的另一个指标，单位为mm3/min三、合成切削运动与合成切削速度主运动与进给运动合成的运动称为合成切削运动，切削刃选定点相对于工件合成切削运动的瞬时速度称为合成切削速度：13§2刀具切削部分的基本定义一、刀具的组成1、刀柄：是刀具上的夹持部分；一般由采用碳钢。2、切削部分：是刀具上直接参加切削工作的部分，也称刀头。1、车刀切削部分的组成(三面、两刃、一尖)三面前刀面Ar主后刀面Aα副后刀面Aα/两刃主切削刃S副切削刃S/一尖：刀尖主副切削刃交点14刀具组成视频

前刀面Ar：刀具上切屑流过的表面

后刀面：刀具上与工件上切削中产生的表面相对的表面主后刀面：与前刀面相交形成的主切削刃后刀面，正对正在加工表面。副后刀面：与前刀面相交形成的副切削刃后刀面，正对已经成型的加工表面。15前倒棱面：Aγ1倒棱宽度：bγ1后倒棱面：Aα1倒棱宽度：bα1钝圆半径：rn刀尖圆弧半径：rε倒角刀尖长度：bε刀尖倒角偏角：κγε刀楔刀尖形状参数16二、刀具角度参考系静止参考系：刀具设计时表明刀具角度形状

工作参考系：工作时反映刀具有效的工作角度

正交平面参考系（Pr、Ps、Po）：用于刀具设计时、标注、刃磨、测量角度。

法平面参考系（Pr、Ps、Pn）：用于标注可转位刀具或大刃倾角刀具。

假定工作平面参考系（Pf、Pp、Pr）：用于刀具制造过程中，如铣削刀槽、刃磨刀面。刀具角度是确定刀具切削部分几何形状的重要参数，用于定义刀具角度的各基准坐标系称为参考系。17①基面：过切削刃选定点，垂直于该点假定主运动方向的平面（Pr）；②切削平面：过切削刃选定点，与切削刃相切，并垂直于基面的平面，主切削平面（Ps），副切削平面（P´s）；③正交平面：过切削刃选定点，并同时垂直于基面和切削平面的平面（Po）正交平面参考系（Pr、Ps、Po）Pr-Ps-Po三个面互相垂直，我们称之为正交平面参考系。18参考系与道具角度

正交平面参考系建立过程1920

法平面(法剖面)参考系（Pr、Ps、Pn）基面Pr和切削平面Ps(同正交平面参考系)法平面Pn：通过切削刃上某一选定点，垂直于切削刃的平面。用于标注可转位刀具或大刃倾角刀具21假定进给平面Pf过切削刃选定点平行于假定进给运动方向并垂直于基面的平面假定切深平面Pp过切削刃选定点既垂直假定工作平面又垂直于基面的平面

假定工作平面(进给-切深剖面)参考系（Pr、Pf、Pp）22三、刀具角度刀具切削部分投影图的画法副切削刃的正交平面视图主切削刃的正交平面视图Pr投影视图Ps投影视图23

正交平面参考系刀具角度定义前角γ0

：前刀面与基面的夹角后角α0

：后刀面与切削平面的夹角楔角β0

：前刀面与后刀面的夹角

（派生角度）1.在正交平面Po内测量刀具角度标注符号下标的英语小写字母，与测量该角度用的参考系平面符号下标一致，如r表示Pr平面（基面），右上角加一撇表示副切削刃上的平面或角度。242.在基面Pr内测量主偏角κr：主切削刃与进给方向在基面上投影的夹角副偏角κr’：副切削刃与进给方向在基面上投影的夹角刀尖角εr：主、副切削刃在基面上投影的夹角(派生角度)余偏角ψr：主切削刃与假定切深方向在基面上投影的夹角(派生角度)ψr253.在副切削刃的正交平面内测量副后角α0’副后刀面与副切削平面的夹角副前角γ0’前刀面与基面的夹角4.在切削平面Ps内测量刃倾角λs

主切削刃与基面的夹角在这些角度中，有一些是派生出来的角度，如副刃倾角λs/

，副前角γ0’等。26

其他参考系刀具角度1.在法平面中测量法后角αn法前角γn272.在假定进给平面Pf背平面Pp参考系侧后角αf侧前角γf假定进给平面背平面背后角αp背前角γp283.刀具角度正负的规定－刀尖为最低点－刀尖为最高点要求掌握10个刀具角度

基本角度γ0、α0

、α0’、Κr

、Κr’、λs

派生角度β0

、εr

、ψr

、γ0’角度之间可以相互换算2930刃倾角λs

主切削刃与基面的夹角四、不同参考系角度小结31§3刀具角度的换算刀具角度是设计选用刀具的重要参数，也是加工、刃磨时调整机床的原始数据。角度换算的目的是根据设计、工艺的需要，将某一参考系的角度变换为另一所需参考系的角度。一、正交平面、法平面系前、后角换算/v/b/19174413-1593447370.html32主切削平面正交平面基面33二、垂直于基面任一断面Pi与正交平面前后角换算过切削刃任一点S作出静止参考坐标系及任一断面Pi（其与Ps夹角为i并且垂直于Pr）。34(1-15)(1-14)3536在前面的图中若假想图中的前面为刀具的后面，则上面推导的公式中的角度可以用代替，则公式变为若则假定进给平面、背平面后角换算公式为：37§4刀具角度的一面二角分析法表示空间任一个平面方位的定向角度只需两个，所以判断刀具切削部分需要标注的独立角度数量可用一面二角分析法确定，即刀具需要标注的独立角度数量是刀面数量的二倍。对于复杂刀具的几何参数，都可以将复杂的刃形分为一个个切削刃，每个切削刃应有前角、后角两个刀面，且每个刀面均应标注两个独立的角度。刨刀攻丝丝锥拉刀切断车刀普通车刀成型刀麻花钻铣刀铰刀38用工作图标注刀具几何参数时，应先判断或假设刀具上哪条是主切削刃，哪条是副切削刃，然后就确定各切削刃的基准坐标平面及全部标注参数。三面六角前面定向角γo、λs

后面定向角αo、κr

副后面定向角αo'、κr'1．直头外圆车刀392、45o弯头车刀四面八角主切削刃12前面定向角γo、λs；主切削刃12后面定向角αo、κr；副切削刃23副后面定向角αo‘、κr‘，副切削刃14副后面定向角αo'、κr'

403、

切断刀四面八角习惯上标注左切削刃上的角为主角，右刃为派生角度。前面定向角γo、λsL后面定向角αo、κrL左副后面定向角αoL'、κrL‘右副后面定向角αoR'、κrR'

414、倒角刀尖、倒棱的参数一面二角倒角刀尖刃：倒角切削刃后角αoε偏角κrε

倒棱刃：倒棱刃前角γo1倒棱刃倾角λs1=λs倒棱刃宽度bγ1

42§5刀具的工作角度刀具安装位置、切削合成运动方向的变化，都会引起刀具工作角度的变化。工作参考系：以刀具与工件的相对位置、相对运动为基础建立的参考系，用工作参考系定义的刀具角度称为工作角度。一、刀具工作参考系及工作角度43工作正交平面poe

通过切削刃选定点，同时垂直于工作切削平面与工作基面的平面。工作正交平面参考系工作基面pre通过切削刃选定点垂直于合成切削速度方向的平面工作切削平面pse通过切削刃选定点与切削刃相切，且垂直于工作基面的平面。该平面包含合成切削速度方向1．刀具工作参考系44刀具工作角度的定义与标注角度类似，它是前、后面与工作参考系平面的夹角。工作角度的标注符号分别是：γoe,αoe,κre,λse,γfe,αfe,γpe,αpe2．刀具工作角度工作前角γ0e前刀面与基面的夹角工作后角α0e后刀面与切削平面的夹角工作主偏角Κre主切削刃与进给方向在Pr上投影的夹角工作副偏角Κre’副切削刃与进给方向在Pr上投影的夹角工作副后角α0e’副后刀面与副切削平面的夹角工作刃倾角λse

主切削刃与基面的夹角45车刀安装倾斜对主偏角和副偏角的影响二、刀具安装对工作角度的影响1、刀柄偏斜对工件主、副偏角的影响车刀轴线与进给方向成钝角，则工作主偏角koe＞标注前角ko；工作副偏角koe、＜标注后角ko、；若成锐角时则反之。46http:///programs/view/S6DbcD0mnFw/2、切削刃安装高低对工件前后角的影响PsPr47车外圆时若刀尖高于工件的回转轴线，则工作前角γoe＞标注前角γo；工作后角αoe＜标注后角αo；若刀尖低时则反之。

用γ0=5o

，α0=12o

的切断刀切断直径为