刀具几何参数与刀具材料的合理选择

刀具几何参数与刀具材料的合理选择第一页，共92页。1.前角的功用

增大前角能减小切削变形和摩擦，降低切削力、切削温度，减少刀具磨损，改善加工质量，抑制积屑瘤等。但前角过大会削弱刀头强度和散热能力，容易造成崩刃。因而前角不能太小，也不能太大，应有一个合理数值。

2.前角的选择原则（1）主要根据工件材料的性质选择（2）兼顾根据刀具材料的性质和加工性质

表5-1是硬质合金车刀合理前角的参考值。一、刀具角度1．前角及前刀面的选择第一页第二页，共92页。第二页第三页，共92页。

3.前刀面型式（图5-3前刀面型式）

（1）正前角平面型

如图5-3a所示，正前角平面型式的特点为：制造简单能获得较锋利的刃口，但强度低，传热能力差。一般用于精加工刀具、成形刀具、铣刀和加工脆性材料的刀具。

（2）正前角平面带倒棱型

如图5-3b所示，倒棱是在主切削刃刃口处磨出一条很窄的棱边形成的。倒棱可以提高刀刃强度、增强散热能力，从而提高刀具耐用度。此时，切屑仍沿前刀面而不沿倒棱流出。倒棱型式一般用于粗切铸锻件或断续表面的加工。(3)

正前角曲面带倒棱型

如图5-3c所示，这种型式是在正前角平面带倒棱的基础上，为了卷屑和增大前角，在前刀面上磨出一定的曲面而形成的，常用于粗加工或精加工塑性材料的刀具。

(4)负前角单面型

当磨损主要发生在后刀面时，可制成如图5-3d所示的负前角单面型。此时刀片承受压应力，具有好的刀刃强度。因此，常用于切削高硬度（强度）材料和淬火钢材料。但负前角会增大切削力

(5)负前角双面型

如图5-3e所示，当磨损同时发生在前、后两个刀面时制成负前角双面型，可使刀片的重磨次数增多。此时负前角的棱面应有足够的宽度，以保证切屑沿该棱面流出。第三页第四页，共92页。3.前刀面型式（图5-3前刀面型式）第四页第五页，共92页。1.后角的功用

增大后角能减小后刀面与工件上加工表面间的摩擦，减少刀具磨损，还可以减小切削刃钝圆半径，使刀刃锋利，可减小工件表面粗糙度值。但后角过大会减小刀刃强度和散热能力。2.后角的选择原则

后角主要根据切削厚度选择。表5-2是硬质合金车刀合理后角的参考值。3.副后角的选择

副后角通常等于后角的数值。4.后刀面的型式（图5-4后刀面型式）(1)双重后角

如图5-4a所示，为了保证刃口强度，减小刃磨后刀面的工作量，常在车刀后刀面上磨出双重后角。(2)消振棱

如图5-4b所示，为了增加后刀面与工件加工表面之间的接触面积，增加阻尼作用消除振动，可在后刀面上刃磨出一条有负后角的棱面，称为消振棱。(3)刃带

如图5-4a所示，对一些定尺寸刀具，如拉刀、铰刀等，为便于控制外径尺寸，避免重磨后尺寸精度迅速变化，常在后刀面上刃磨出后角为零度的小棱边，称为刃带。刀具上的刃带起着使刀具稳定、导向和消振的作用。2．后角、副后角及后刀面的选择

第五页第六页，共92页。第六页第七页，共92页。1.主、副偏角的功用

主偏角κr影响切削分力的大小，增大κr

，会使Ff力增加，Fp力减小；主偏角影响加工表面粗糙度值的大小，增大主偏角，加工表面粗糙度值增大；主偏角影响刀具耐用度，增大主偏角，刀具耐用度下降；主偏角也影响工件表面形状，车削阶梯轴时，选用κr=90o，车削细长轴时，选用κr=75o～90o；为增加通用性，车外圆、端面和倒角时，可选用

κr=45o。减小副偏角κr。，会增加副切削刃与己加工表面的接触长度，能减小表面粗糙度数值，并能提高刀具耐用度。但过小的副偏角会引起振动。2.主、副偏角的选择

主偏角的选择原则是，在工艺系统刚度允许的情况下，选择较小的主偏角这样有利于提高刀具耐用度。在生产中，主要按工艺系统刚性选取,见表5-3。副偏角κr，主要是根据加工性质选取，一般情况下选取κr´=10°～15°精加工时取小值。特殊情况，如切断刀，为了保证刀头强度，可选κr´=1o～2o。3．主、副偏角的选择

第七页第八页，共92页。1.刃倾角的功用

(1)控制切屑的流向

如图5-5所示

(2)控制切削刃切入时首先与工件接触的位置

如图5-6所示，(3)控制切削刃在切入与切出时的平稳性如图5-6所示，断续时，当刃倾角为零，切削刃与工件同时接触，同时切离，会引起振动；若刃倾角不等于零则切削刃上各点逐渐切入工件和逐渐切离工件，故切削过程平稳。(4)控制背向力与进给力的比值2.刃倾角的选择

选择刃倾角时，应按照刀具的具体工作条件进行具体分析，一般情况可按加工性质选取。精车λs=0o～5o；粗车λs=0o～-5o；断续车削λs＝-30o～-45o；大刃倾角精刨刀λs＝75o～80o。3．刃倾角的选择

第八页第九页，共92页。(1)控制切屑的流向

如图5-5所示，当λS=0o时，切屑垂直于切削刃流出；λS为负值时，切屑流向已加工表面；λS为正值时，切屑流向待加工表面。第九页第十页，共92页。(3)控制切削刃在切入与切出时的平稳性

如图5-6所示，断续切削时，当刃倾角为零，切削刃与工件同时接触，同时切离，会引起振动；若刃倾角不等于零则切削刃上各点逐渐切入工件和逐渐切离工件，故切削过程平稳。第十页第十一页，共92页。1.直线过渡刃

如图5-7a所示，过渡刃的偏角κrε≈κr/2、长度bε≈（1/4～1/5）ap，这种过渡刃多用于粗加工或强力切削的车刀上。2.圆弧过渡刃

如图5-7b所示，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。3.水平修光刃

如图5-7c所示，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。4.大圆弧刃

如图5-7d所示，大圆弧刃是把过渡刃磨成非常大的圆弧形，它的作用相当于水平修光刃。5．刀尖型式的选择（过渡刃的选择）第十一页第十二页，共92页。直线过渡刃

如图5-7所示，过渡刃的偏角κrε≈κr/2、长度bε≈（1/4～1/5）ap，这种过渡刃多用于粗加工或强力切削的车刀上。

第十二页第十三页，共92页。切削用量的合理选择

零件的机械加工质量不仅指加工精度，而且包括加工表面质量。

机械加工后的零件表面实际上不是理想的光滑表面，它存在着不同程度的表面粗糙度、冷硬、裂纹等表面缺陷。虽然只有极薄的一层（几微米~几十微米），但都错综复杂地影响着机械零件的精度、耐磨性、配合精度、抗腐蚀性和疲劳强度等，从而影响产品的使用性能和寿命，因此必须加以足够的重视。一、概述第十三页第十四页，共92页。切削用量三要素υc、ƒ、ap（一）切削用量选择的基本原则1.根据工件加工余量和粗、精加工要求，选定背吃刀量。2.根据加工工艺系统允许的切削力，其中包括机床进给系统、工件刚度及精加工时表面粗糙度要求，确定进给量。3.根据刀具耐用度，确定切削速度。4.所选定的切削用量应该是机床功率允许的。第十四页第十五页，共92页。（二）合理切削用量的选择方法1.确定背吃刀量2.确定进给量3.确定切削速度

在选择切削速度时，还应注意考虑以下几点：(1)精加工时,应尽量避免积屑瘤和鳞刺的产生区域；(2)断续加工时,宜适当降低切削速度；(3)加工大型、细长、薄壁工件时,应选用较低的切削速度；端面车削应比外圆车削的速度高一些；(4)在易发生振动的情况下,切削速度应避开自激振动的临界速度。

第十五页第十六页，共92页。刀具材料刀具材料的切削性能直接影响着生产效率、工件的加工精度、已加工表面质量和加工成本等，所以正确选择刀具材料是设计和选用刀具的重要内容之一。

1.刀具材料应具备的性能金属切削时，刀具切削部分直接和工件及切屑相接触，承受着很大的切削压力和冲击，并受到工件及切屑的剧烈摩擦，产生很高的切削温度。即刀具切削部分是在高温、高压及剧烈摩擦的恶劣条件下工作的。因此，刀具切削部分材料应具备以下基本性能。第十六页第十七页，共92页。（1）硬度高

刀具材料的硬度必须高于被加工材料的硬度。一般要求刀具材料的常温硬度必须HRC62以上。（2）足够的强度和韧性

刀具切削部分的材料在切削时承受着很大的切削力和冲击力，因此刀具材料必须要有足够的强度和韧性。（3）耐磨性和耐热性好

刀具在切削时承受着剧烈的摩擦，因此刀具材料应具有较强的耐磨性。刀具材料的耐磨性和耐热性有着密切的关系，其耐热性通常用它在高温下保持较高硬度的能力来衡量（热硬性）。耐热性越好，允许的切削速度越高。第十七页第十八页，共92页。（4）导热性好

刀具材料的导热性用热导率表示。热导率大，表示导热性好，切削时产生的热量就容易传散出去，从而降低切削部分的温度，减轻刀具磨损。（5）具有良好的工艺性和经济性

既要求刀具材料本身的可切削性能、耐磨性能、热处理性能、焊接性能等要好，且又要资源丰富，价格低廉。2.常用刀具材料刀具材料可分为工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷和超硬材料等五大类。常用刀具材料的主要性能及用途见表1-1第十八页第十九页，共92页。种类常用牌号硬度HRC（HRA）抗弯强度（GPa）热硬性（°C）工艺性能用途碳素工具钢T8A、T10AT12A60～64（81～83）2.45～2.75200～250可冷热加工成形，刃磨性能好用于手动工具，如锉刀、锯条、錾子等合金工具钢9siCr、CiWMn60～65（81～84）2.45～2.75250～300可冷热加工成形，刃磨性能好，热处理变形小用于低速成形刀具，如丝锥、板牙、铰刀等高速钢W9Mo3Cr4V、W6Mo5CrV263～69（82～87）3.43～4.41550～600可冷热加工成形，刃磨性能好，热处理变形小用于机动复杂的中速刀具，如钻头、铣刀、齿轮刀具等硬质合金（YG类）K类（YT类）P类（YW类）M类69～81（89～93）1.08～2.16800～1100粉未冶金成形，只能磨削加工不能热处理，多镶片使用，较脆用于机动简单的高速切削刀具，如车刀、刨刀、铣刀刀片陶瓷SG4、AT6（93～94）1500～2100HV0.4～1.1151200压制烧结成形，只能磨削加工，不需热处理，脆性略大于硬质合金多用于车刀，适宜精加工连续切削第十九页第二十页，共92页。立方碳化硼（CBN）FD、LBN-Y7300～7400HV0.57～0.811200～1500高温高压烧结成形，硬度高于陶瓷，极脆，可用金刚石砂轮磨削，不需热处理用于加工高硬度、高强度材料（特别是铁族材料）人造金刚石

10000HV0.42～1.0700～800硬度高于CBN，极脆用于有色金属的高精度、低粗糙度切削，也用于非金属精密加工，不切削铁族金属常用刀具材料的主要性能及用途第二十页第二十一页，共92页。

(1)高速钢①普通高速钢普通高速钢指用来加工一般工程材料的高速钢，常用的牌号有： a）W18Cr4V（简称W18）属钨系高速钢，具有较好的切削性能，是我国最常用的一种高速钢。 b）W6Mo5Cr4V2（简称M2）属钼系高速钢，碳化物分布均匀性、韧性和高温塑性均超过W18Cr4V，但其磨削性能较差。 c）W9Mo3Cr4V（简称W9）是一种含钨量较多，含钼量较少的钨钼系高速钢。其碳化物不均匀性介于W18和M2之间，但抗弯强度和冲击韧度高于M2。具有较好的硬度和韧性，其热塑性也很好。第二十一页第二十二页，共92页。②高性能高速钢高性能高速钢是在普通高速钢的基础上，用调整其基本化学成分和添加一些其它合金元素（如钒、钴、铅、硅、铌等）的办法，着重提高其耐热性和耐磨性而衍生出来的。它主要用来加工不锈钢、耐热钢、高温合金和超高强度钢等难加工材料。普通高速钢常见用途第二十二页第二十三页，共92页。

（2）硬质合金

硬质合金是用高硬度、高熔点的金属碳化物（WC、TiC、NbC、TaC等）作硬质相，用钴、钼或镍等作粘结相，研制成粉末，按一定比例混合，压制成型，在高温高压下烧结而成。硬质合金的常温硬度很高（89～93HRA，相当于78～82HRC）。耐熔性好，热硬性可达800～1000℃以上，允许的切削速度比高速钢提高4～7倍，刀具寿命高5～8倍，是目前切削加工中用量仅次于高速钢的主要刀具材料。但它的抗弯强度和韧性均较低，性脆，怕冲击和振动，工艺性也不如高速钢。第二十三页第二十四页，共92页。我国目前常用的硬质合金主要有以下三类：①钨钴类硬质合金

由WC和Co组成，代号为YG。常温硬度为89～91HRA，耐热性达800～900℃，适用于加工切屑呈崩碎状的脆性材料。常用牌号有YG3、YG6和YG8等，其中数字表示含Co的百分比，其余为含WC的百分比。钴在硬质合金中起粘结作用，含Co愈多的硬质合金韧性愈好，所以YG8适于粗加工和断续切削，YG6适于半精加工，YG3适于精加工和连续切削。第二十四页第二十五页，共92页。

②钨钛钴类硬质合金

由WC、TiC和Co组成，代号为YT。此类硬质合金的硬度、耐磨性和耐热性（900～1000℃）均比YG类合金高，但抗弯强度和冲击韧度降低。主要适于加工切屑呈带状的钢料等韧性材料。常用牌号有YT30、YT15和YT5等，数字表示含TiC的百分比。故YT30适于对钢料的精加工和连续切削，YT15适于半精加工，YT5适于粗加工和断续切削。第二十五页第二十六页，共92页。③钨钛钽（铌）钴类硬质合金

又称通用合金，由WC、TiC、TaC（NbC）TCo组成，代号为YW。其抗弯强度、疲劳强度、冲击韧性、耐热性、高温硬度和抗氧化能力都有很大提高。常用牌号有YW1和YW2，这两种硬质合金都具有YG类硬质合金的韧性，比YT类硬质合金的抗刃口剥落能力强。由于YW类硬质合金的综合性能较好，除可加工铸铁、有色金属和钢料外，主要用于加工耐热钢、高锰钢、不锈钢等难加工材料。第二十六页第二十七页，共92页。

（3）其它刀具材料

①陶瓷材料陶瓷刀具材料的主要成分是硬度和熔点都很高的Al2O3、Si3N4等氧化物、氮化物，再加入少量的金属碳化物、氧化物或纯金属等添加剂。也是采用粉末冶金工艺方法经制粉，压制烧结而成。陶瓷刀具有很高的硬度（91～95HRA）和耐磨性，刀具耐用度高；有很好的高温性能，化学稳定性好。陶瓷刀具的最大缺点是脆性大，抗弯强度和冲击韧度低，承受冲击负荷的能力差。主要用于对钢料、铸铁、高硬材料（如淬火钢等）连续切削的半精加工或精加工。第二十七页第二十八页，共92页。②人造金刚石

人造金刚石是在高温高压和金属触媒作用的条件下，由石墨转化而成。金刚石刀具的性能特点是：有极高的硬度和耐磨性，切削刃非常锋利，有很高的导热性。但耐热性较差，且强度很低。主要用于高速条件下精细车削及镗削有色金属及其合金和非金属材料。但由于金刚石中的碳原子和铁有很强的化学亲合力，故金刚石刀具不适合加工铁族材料。第二十八页第二十九页，共92页。③立方氮化硼（简称CBN）是用六方氮化硼（俗称白石墨）为原料，利用超高温高压技术，继人造金刚石之后人工合成的又一种新型无机超硬材料。其主要性能特点是：硬度高（高达8000～9000HV），耐磨性好，能在较高切削速度下保持加工精。热稳定性好，化学稳定性好，且有较高的热导率和较小的摩擦系数，但其强度和韧性较差。主要用于对高温合金、淬硬钢、冷硬铸铁等材料进行半精加工和精加工。第二十九页第三十页，共92页。已加工表面质量

零件的机械加工质量不仅指加工精度，而且包括加工表面质量。

机械加工后的零件表面实际上不是理想的光滑表面，它存在着不同程度的表面粗糙度、冷硬、裂纹等表面缺陷。虽然只有极薄的一层（几微米~几十微米），但都错综复杂地影响着机械零件的精度、耐磨性、配合精度、抗腐蚀性和疲劳强度等，从而影响产品的使用性能和寿命，因此必须加以足够的重视。一、概述第三十页第三十一页，共92页。零件表面质量表面粗糙度表面波度表面物理力学性能的变化表面微观几何形状特征表面层冷作硬化表面层残余应力表面层金相组织的变化表面质量的含义（内容）第三十一页第三十二页，共92页。

（1）表面粗糙度对零件耐磨性的影响

表面粗糙度太大和太小都不耐磨。如图4-38所示。表面粗糙度太大，接触表面的实际压强增大，粗糙不平的凸峰相互咬合、挤裂、切断，故磨损加剧；表面粗糙度太小，也会导致磨损加剧。因为表面太光滑，存不住润滑油，接触面间不易形成油膜，容易发生分子粘结而加剧磨损。表面粗糙度的最佳值与机器零件的工作情况有关，载荷加大时，磨损曲线向上、向右移动，最佳表面粗糙度值也随之右移。

二、表面质量对零件使用性能的影响1．表面质量对零件耐磨性的影响第三十二页第三十三页，共92页。图4－38表面粗糙度与初期磨损量的关系第三十三页第三十四页，共92页。（2）表面层的冷作硬化对零件耐磨性的影响加工表面的冷作硬化，一般能提高零件的耐磨性。因为它使磨擦副表面层金属的显微硬度提高，塑性降低，减少了摩擦副接触部分的弹性变形和塑性变形。并非冷作硬化程度越高，耐磨性就越高。这是因为过分的冷作硬化，将引起金属组织过度“疏松”，在相对运动中可能会产生金属剥落，在接触面间形成小颗粒，使零件加速磨损。第三十四页第三十五页，共92页。2．表面质量对零件疲劳强度的影响（1）表面粗糙度对零件疲劳强度的影响

表面粗糙度越大，抗疲劳破坏的能力越差。

对承受交变载荷零件的疲劳强度影响很大。在交变载荷作用下，表面粗糙度的凹谷部位容易引起应力集中，产生疲劳裂纹。

表面粗糙度值越小，表面缺陷越少，工件耐疲劳性越好；反之，加工表面越粗糙，表面的纹痕越深，纹底半径越小，其抗疲劳破坏的能力越差。第三十五页第三十六页，共92页。（2）表面层冷作硬化与残余应力对零件疲劳强度的影响

适度的表面层冷作硬化能提高零件的疲劳强度。残余应力有拉应力和压应力之分，残余拉应力容易使已加工表面产生裂纹并使其扩展而降低疲劳强度残余压应力则能够部分地抵消工作载荷施加的拉应力，延缓疲劳裂纹的扩展，从而提高零件的疲劳强度。第三十六页第三十七页，共92页。3.表面质量对零件工作精度的影响（1）表面粗糙度对零件配合精度的影响

表面粗糙度较大，则降低了配合精度。（2）表面残余应力对零件工作精度的影响

表面层有较大的残余应力，就会影响它们精度的稳定性。第三十七页第三十八页，共92页。4．表面质量对零件耐腐蚀性能的影响（1）表面粗糙度对零件耐腐蚀性能的影响

零件表面越粗糙，越容易积聚腐蚀性物质，凹谷越深，渗透与腐蚀作用越强烈。

因此减小零件表面粗糙度，可以提高零件的耐腐蚀性能。（2）表面残余应力对零件耐腐蚀性能的影响

零件表面残余压应力使零件表面紧密，腐蚀性物质不易进入，可增强零件的耐腐蚀性，而表面残余拉应力则降低零件耐腐蚀性。

表面质量对零件使用性能还有其它方面的影响：如减小表面粗糙度可提高零件的接触刚度、密封性和测量精度；对滑动零件，可降低其摩擦系数，从而减少发热和功率损失。第三十八页第三十九页，共92页。表面质量对零件使用性能的影响零件表面质量粗糙度太大、太小都不耐磨适度冷硬能提高耐磨性对疲劳强度的影响对耐磨性影响对耐腐蚀性能的影响对工作精度的影响粗糙度越大，疲劳强度越差适度冷硬、残余压应力能提高疲劳强度粗糙度越大、工作精度降低残余应力越大，工作精度降低粗糙度越大，耐腐蚀性越差压应力提高耐腐蚀性，拉应力反之则降低耐腐蚀性第三十九页第四十页，共92页。三、影响加工表面粗糙度的主要因素及其控制机械加工中，表面粗糙度形成的原因大致可归纳为几何因素和物理力学因素两个方面。（一）切削加工表面粗糙度1、几何因素刀尖圆弧半径rε主偏角kr、副偏角kr′进给量f（图4－40）H=f/(cotκr+cotκr′)(8-1)H=f2/(8rε)(8-2)第四十页第四十一页，共92页。图4－40车削、刨削时残留面积高度第四十一页第四十二页，共92页。2、物理力学因素（1）工件材料的影响韧性材料：工件材料韧性愈好，金属塑性变形愈大，加工表面愈粗糙。故对中碳钢和低碳钢材料的工件，为改善切削性能，减小表面粗糙度，常在粗加工或精加工前安排正火或调质处理。脆性材料：加工脆性材料时，其切削呈碎粒状，由于切屑的崩碎而在加工表面留下许多麻点，使表面粗糙。第四十二页第四十三页，共92页。（2）切削速度的影响加工塑性材料时，切削速度对表面粗糙度的影响（对积屑瘤和鳞刺的影响）见如图4-41所示。此外，切削速度越高，塑性变形越不充分，表面粗糙度值越小选择低速宽刀精切和高速精切，可以得到较小的表面粗糙度。

（4）其它因素的影响

此外，合理使用冷却润滑液，适当增大刀具的前角，提高刀具的刃磨质量等，均能有效地减小表面粗糙度值。（3）进给量的影响

减小进给量f固然可以减小表面粗糙度值，但进给量过小，表面粗糙度会有增大的趋势。第四十三页第四十四页，共92页。图4－41加工塑性材料时切削速度对表面粗糙度的影响第四十四页第四十五页，共92页。影响切削加工表面粗糙度的因素刀具几何形状刀具材料、刃磨质量切削用量工件材料残留面积↓→Ra↓前角↑→Ra↓后角↑→摩擦↓→Ra↓刃倾角会影响实际工作前角

v↑→Ra↓f↑→Ra↑ap对Ra影响不大，太小会打滑，划伤已加工表面材料塑性↑→Ra↑同样材料晶粒组织大↑→Ra↑，常用正火、调质处理刀具材料强度↑→Ra↓刃磨质量↑→Ra↓冷却、润滑↑→Ra↓影响切削加工表面粗糙度的因素第四十五页第四十六页，共92页。刀具几何参数选择第四十六页第四十七页，共92页。本次课的内容提要一、刀具合理几何参数二、刀具合理几何参数选择原则三、前角的选择四、后角的选择五、主偏角的的选择六、副偏角的的选择七、刃倾角的选择八、切削液第四十七页第四十八页，共92页。一、刀具合理几何参数1.定义所谓刀具合理几何参数，是指在保证加工质量和刀具寿命的前提下，能够满足生产率高、成本低的刀具几何参数。刀具的几何参数是一个有机的整体，各参数之间相互联系又相互制约，各参数在切削过程中对刀具切削性能的影响存在两面性。因此在进行选择时不能固执一端，要抓主要矛盾。第四十八页第四十九页，共92页。2.刀具合理几何参数的基本内容1)刃形刃形是指切削刃的形状。常见的有直线刃、折线刃、圆弧刃、波形刃等。第四十九页第五十页，共92页。2.刀具合理几何参数的基本内容2)切削刃的剖面型式切削刃的剖面型式有锋刃、消振棱、倒圆刃、刃带等。

负倒棱消振棱刃带第五十页第五十一页，共92页。2.刀具合理几何参数的基本内容3)刀面型式如卷屑槽、断屑台、后刀面的双重刃磨等，

4)刀具角度包括前角、后角、主偏角、刃倾角及副后角、副偏角等。第五十一页第五十二页，共92页。二、刀具合理几何参数选择原则1．工件材料工件材料的化学成分、制造方法、热处理状态、性能等。2．刀具材料和结构刀具材料的化学成分、性能、结构形式等。3．具体加工条件工艺系统刚性、机床功率大小、切削用量大小、切削液等。第五十二页第五十三页，共92页。三、前角的选择1.前角的作用1)影响切削区域的变形程度2)影响切削刃与刀头的强度、受力性质和散热条件3)影响切屑形态和断屑效果4)影响已加工表面质量第五十三页第五十四页，共92页。γo1Prγo2第五十四页第五十五页，共92页。三、前角的选择2.前角的选择原则1）工件材料：加工塑性材料时，应选大的前角；加工脆性材料时，塑性变形小，应选用较小的前角；工件材料的强度、硬度愈高时，应选用较小的前角。第五十五页第五十六页，共92页。三、前角的选择2.前角的选择原则2）刀具材料：抗弯强度和冲击韧性大的刀具材料，选较大的前角。反之，应采用较小的前角。第五十六页第五十七页，共92页。三、前角的选择2.前角的选择原则3）加工性质：粗加工时应选较小的前角，精加工时应选用较大的前角。成形刀具常用较小的前角，甚至取前角为零度。

第五十七页第五十八页，共92页。5～10钛合金35～4030～35铝及铝合金5～1010～15铜及铜合金5～1010～15灰铸铁20～2515～20奥氏体不锈钢-15～-5淬火钢15～2010-15合金钢15～2010～15中碳钢25～3020～25低碳钢精车粗车合理前角（度）工件材料硬质合金车刀合理前角参考值第五十八页第五十九页，共92页。三、前角的选择3.前刀面的型式1）正前角平面型：特点是结构简单、刀刃锐利，但强度低，传热能力差。多用于切削脆性材料用刀具、精加工用刀具、成形刀具和多刃刀具。第五十九页第六十页，共92页。三、前角的选择3.前刀面的型式2）正前角平面带倒棱型：这种型式是沿切削刃磨出很窄的棱边，称为负倒棱。但倒棱的宽度一定要使切屑沿前刀面而不是沿负倒棱流出，否则就是负前角了。这种型式多用于粗加工铸锻件或断续切削。第六十页第六十一页，共92页。三、前角的选择3.前刀面的型式3）正前角曲面带倒棱型：这种型式是在平面带倒棱的基础上，前刀面上又磨出一个曲面，称为卷屑槽或月牙槽。常用于粗加工或精加工塑性材料的刀具。第六十一页第六十二页，共92页。三、前角的选择3.前刀面的型式4）负前角单面型：切削高强度、高硬度材料时，为使脆性较大的硬质合金刀片承受压应力，而采用负前角。当刀具磨损主要产生于后刀面时，可采用负前角单面型。但负前角会增大切削力。第六十二页第六十三页，共92页。三、前角的选择3.前刀面的型式5）负前角双面型：当刀具前刀面有磨损时，刃磨前刀面会使刀具材料损失过大，重磨次数减少，应采用负前角双面型。这时负前角的棱面应具有足够的宽度，以确保切屑沿该面流出。第六十三页第六十四页，共92页。四、后角的选择1.后角的功用加大后角：能减小后刀面与过渡表面的摩擦，减少刀具磨损；可以减小切削刃钝圆半径，使刀具锋利；改善刀具切削性能降低工件表面粗糙度。第六十四页第六十五页，共92页。四、后角的选择2.后角的选择原则1）粗加工时，后角应取小值。精加工时，后角应取大值。2）工件材料硬度、强度较高时，应取较小的后角。3）工件材料塑性较大，材质较软或容易产生加工硬化时，应适当加大后角。4）尺寸精度要求较严时，宜取较小的后角。5）工艺系统刚性差，容易出现振动，应适当减小后角。6）一般车刀副后角做成与主后角相等。切断刀、铣刀的副后角较小，用以提高刀具强度。

第六十五页第六十六页，共92页。高速钢成形车刀的前角和后角第六十六页第六十七页，共92页。10～15钛合金10～128～10铝及铝合金6～86～8铜及铜合金6～84～6灰铸铁8～106～8奥氏体不锈钢8～10淬火钢6～85～7合金钢6～85～7中碳钢10～128～10低碳钢精车粗车合理后角（度）工件材料硬质合金车刀合理后角参考值第六十七页第六十八页，共92页。四、后角的选择3.后刀面的形式第六十八页第六十九页，共92页。kr1Kr’kr2FpFf五、主偏角的的选择1.主偏角的功用主偏角κr影响切削分力的大小；影响加工表面粗糙度值的大小；主偏角影响刀具耐用度；影响工件表面形状。第六十九页第七十页，共92页。五、主偏角的的选择2.主偏角的选择原则1）在加工强度高、硬度高的材料时，应选取较小主偏角；2）在工艺系统刚性不足的情况下，应选取较大主偏角；3）根据加工表面形状要求选取主偏角。第七十页第七十一页，共92页。90～95系统刚性小（L/d大于12）车细长轴、阶梯轴60～75系统刚性较小（L/d=6～12）30～45系统刚性大（L/d小于6），加工盘套类零件10～30系统刚性大、背吃刀量较小进给量较大、工件硬度高主偏角（°）工作条件主偏角的参考值第七十一页第七十二页，共92页。六、副偏角的的选择1．副偏角的功用减小副偏角，会增加副切削刃与已加工表面的接触长度，能减小表面粗糙度值，并能提高刀具耐用度。但过小的副偏角会引起振动。

2．副偏角的选用原则因副偏角影响表面粗糙度和刀具强度，所以副偏角主要根据加工性质选取。通常是在不产生摩擦和振动的条件下，应选取较小的副偏角。

第七十二页第七十三页，共92页。第七十三页第七十四页，共92页。4～6加工高硬度、断续切削1～2切断刀取小值（甚至为0）精加工5～10一般情况副偏角（°）切削条件副偏角的参考值第七十四页第七十五页，共92页。七、刃倾角的选择1．刃倾角的功用1）控制切屑的流向。第七十五页第七十六页，共92页。七、刃倾角的选择1．刃倾角的功用2）控制切削刃切入时，首先与工件接触的位置；第七十六页第七十七页，共92页。七、刃倾角的选择1．刃倾角的功用3）控制切削刃在切入和切出时的平稳性；4）控制背向力Fp和进给力Fƒ的比值。2．刃倾角的选择刃倾角的合理数值与正、负号，主要根据加工性质选取。粗加工λS

＜0（保护刀尖），精加工λs＞0（使FP小些）；断续切削：λS

＜0（保护刀尖）；工件σb、HB大：λS

＜0（保护刀尖）；系统刚性差：λS

＞0（使FP小些）；微量切削：λS取大值(使刀具实际刃口半径↓）第七十七页第七十八页，共92页。45～75微量精细加工＞0工艺系统刚性不足-5～-12车