1、,数控车床加工技术,余姚市职成教中心学校 数控校本教材 课件,制作人：彭华英,第二章 金属切削的基础知识2.2刀具的几何参数,1.刀具切削部分的几何外形,2.刀具切削角度的参考平面,3.刀具的几何角度,4.刀具角度的选择,5.刀具的性能与材料,6.刀具的种类,刀具切削部分的几何外形,刀具切削部分的几何外形,主切削刃,副切削刃,主后刀面,前 刀 面,刀 尖,一 尖,两 刃,三 面,刀具结构 (以车刀为例),刀具切削部分的几何外形,刀具结构前刀面 切屑沿其流出的表面 后刀面 与工件加工表面相对的表面 副后刀面 与工件已加工表面相对的表面 主切削刃 前刀面与后刀面的交线 副切削刃 前刀面与副后刀面的
2、交线 刀尖 主切削刃与副切削刃的交点,刀具切削角度的参考平面,一、切削平面Ps 通过刀具刀刃上选定点，切于工件过渡表面的平面，由刀刃在该点处的切线和切削合成运动Ve向量构成的平面。 二、基面Pr 通过刀刃上选定点，垂直于Ve的平面。 三、正交平面Po 通过切削刃选定点，同时垂直于基面和切削平面的平面。,刀具的几何角度,刀具的几何角度,一正交平面Po上 测量的角度 1 前角o ：在正交平面Po上测量的刀具前刀面Ar 与基面Pr之间的夹角。 2 后角o ：在正交平面Po上测量的刀具主后刀面 与切削平面Ps间的夹角。 3 楔角0 ： 前刀面与后刀面之间的夹角。,二切削平面Ps上测量的角度刃倾角s ：
3、 在切削平面Ps上测量的刀具主切削刃S与基面Pr间的夹角。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，刃倾角为正值；反之为负值。,三在基面Pr上测量的角度 1主偏角kr：在基面Pr上测量的切削平面Ps与假定工作平面Pf之间的夹角。 2副偏角 kr ：副偏角 kr是在基面Pr上测量的副切削平面Ps 与假定工作平面 Pf之间的夹角。副偏角 kr一般为锐角 四在副切削刃的正交平面内测量的角度副后角ao ：副后角ao 是在副正交平面Po上测量的副后面Aa与副切削平面Ps 之间的夹角。,例如：90度外圆车刀的偏角是90度。45度车刀是45度。75度粗车刀的主偏角是75度,4.刀
4、具角度的选择,刀具角度的选择主要包括刀具的前角、后角、主偏角副偏角和刃倾角的选择。 一 前角 前角o对切削的难易以程度有很大影响。增大前角能使刀刃变得锋利，使切削更为轻快，并减小切削力和切削热。但前角过大，刀刃和刀尖的强度下降，刀具导热体积减少，影响刀具使用寿命。前角的大小对表面粗糙度、排屑和断屑等也有一定影响。工件材料的强度、硬度低，前角应选得大些，反之小些；刀具材料韧性好（如高速钢），前角可选得大些，反之应选得小些（如硬质合金）；精加工时，前角可选得大些。粗加工时应选得小些。 二后角 后角o的主要功用是减小后刀面与工件间的摩擦和后刀面的磨损，其大小对刀具耐用度和加工表面质量都有很大影响。切
5、削厚度越大，刀具后角越小；工件材料越软，塑性越大，后角越大。工艺系统刚性较差时，应适当减小后角，尺寸精度要求较高的刀具，后角宜取小值。 三主偏角 主偏角r的大小影响切削条件和刀具寿命。在工艺系统刚性很好时，减小主偏角可提高刀具耐用度、减小已加工表面粗糙度，所以主偏角r宜取小值；在工件刚性较差时，为避免工件的变形和振动，应选用较大的主偏角。 四副偏角 副偏角r的作用是可减小副切削刃和副后刀面与工件已加工表面之间的摩擦，防止切削振动。副偏角r的大小主要根据表面粗糙度的要求选取。 五刃倾角 刃倾角s主要影响刀头的强度和切屑流动的方向。,刀具的性能与材料,刀具的性能 1高的硬度和耐磨性刀具材料要比工件
6、材料硬度高，常温硬度在HRC62以上；耐磨性表示抵抗磨损的能力，它取决于组织中硬质点的硬度、数量和分布。 2足够的强度和韧性为了承受切削中的压力冲击和韧性，避免崩刀和折断，刀具材料应具有足够的强度和韧性。 3高耐热性刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的能力。 4良好的工艺性为了便于制造，要求刀具材料有较好的可加工性；如切削加工性、铸造性、锻造性和热处理性等。 5良好的经济性 在制造和选用时应综合考虑经济性。当前超硬材料及涂层刀具材料费用都较贵，但其使用寿命很长，在成批大量生产中，分摊到每个零件中的费用反而有所降低。因此在选用时一定要综合考虑。以最低的刀具成本，满足加工需求，获取最大的
7、经济效益。,刀具的性能与材料,常用的刀具材料 目前，生产中所用的刀具材料以高速钢和硬质合金居多。碳素工具钢（如T10A、T12A）、工具钢（如9SiCr、CrWMn）因耐热性差，仅用于一些手工或切削速度较低的刀具。 1高速钢高速钢是一种加入较多的钨、铬、钒等合金元素的高合金工具钢。有较高的热稳定性；有较高的强度、韧性、硬度和耐磨性；制造工艺简单，容易磨成锋利的切削刃，可锻造。是制造钻头、成形刀具、拉刀、齿轮刀具等的主要材料。 2硬质合金硬质合金由难熔金属化合物（如WC、TiC）和金属粘结剂（Co）经粉末冶金法制成。 具有高耐磨性和高耐热性，但抗弯强度低、冲击韧性差，很少用于制造整体刀具。它还可用于高速钢刀具不能切削的淬硬钢等硬材料。 ISO将切削用的硬质合金分为三类： 1）YG(K)类，即WC-Co类硬质合金2）YT(P)类，即WC-TiC-Co类硬质合金3）YW(M)类，即WC-TiC-TaC-Co类硬质合金 3其它刀具材料涂层刀具、 陶瓷、 金刚石、立方氮化硼等。,刀具的种类,刀具的种类,
