车刀知识汇总课件

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1、车刀,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的组合和演变，有关车刀角度的定义，均适用于其它刀具。,车刀是由刀头(切削部分)和刀体(夹持部分)所组成。车刀的切削部分是由三面、二刃、一尖所组成，即一点二线三面。,前刀面：切削时，切屑流出所经过的表面。 主后刀面：切削时，与工件加工表面相对的表面。 副后刀面：切削时，与工件已加工表面相对的表面。 主切削刃：前刀面与主后刀面的交线。它可以是直线或曲线，担负着主要的切削工。 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。 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小段直线称过渡刃。,一 车刀的

2、关键结构-车刀的一点二刃三面,测量车刀切削角度的辅助平面,为了确定和测量车刀的几何角度，需要选取三个辅助平面作为基准，这三个辅助平面是切削平面、基面和正交平面，如图所示。1）切削平面切于主切削刃某一选定点并垂直于刀杆底平面的平面。 2）基面过主切削刃的某一选定点并平行于刀杆底面的平面。 3）正交平面（截面）垂直于切削平面又垂直于基面的平面。 可见这三个坐标平面相互垂直，构成一个空间直角坐标系。,三个坐标平面相互垂直，构成一个空间直角坐标系。,车刀的主要几何角度1）前角(0 ) 前角是在正交平面内测量的前刀面与基面间的夹角。前角的正负方向按图示规定表示，即刀具前刀面在基面之下时为正前角，刀具前刀

3、面在基面之上时为负前角。前角一般在-5 25之间选取。,0,基面,车刀的主要几何角度）后角(0 ) 在正交平面内测量的主后刀面与切削平面间的夹角。后角不能为零度或负值，一般在612之间选取。,0,0,AA,进给方向,车刀的主要几何角度3）主偏角( Kr ) 在基面内测量的主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角。主偏角一般在30 90之间。,Kr,进给方向,车刀的主要几何角度）副偏角( Kr ) 在基面内测量的副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向的夹角。副偏角一般为正值。,Kr,进给方向,进给方向,Kr,S 基面,刀尖为主切刃上最高点，所以S 0,K 向,车刀的主要几何角度）刃倾角(S )

4、 在切削平面内测量的主切削刃与基面间的夹角。当主切削刃呈水平时， S =0；刀尖为主切刃上最高点时， S 0；刀尖为主切削刃上最低点时， S 0。刃倾角一般在-105之间选取。,K 向,1、在截面内测量的角度有：前角：前刀面与基面之间的夹角。后角：后刀面与切削平面之间的夹角。楔角：在主截面内前刀面与后刀面之间的夹角。 2、在基面内测量的角度有：主偏角：主切削刃在基面上的投影与进给运动方向之间的夹角。副偏角：副切削刃在基面上的投影与背离进给运动方向间的夹角。刀尖角：主切削刃和副切削刃在基面上的投影之间的夹角。 3、在切削平面内测量的角度有：刃倾角：主切削刃与基面之间的夹角。,车刀几何角度,小结：

5、,二 车刀的主要几何角度的选择 1）前角(0 ) 选择的原则：前角的大小主要解决刀头的坚固性与锋利性的矛盾。因此首先要根据加工材料的硬度来选择前角。加工材料的硬度高，前角取小值，反之取大值。其次要根据加工性质来考虑前角的大小，粗加工时前角要取小值，精加工时前角应取大值。前角一般在-5 25之间选取。,0,基面,通常，制作车刀时并没有预先制出前角（0） ，而是靠在车刀上刃磨出排屑槽来获得前角的。排屑槽也叫断屑槽，它的作用大了去了折断切屑，不产生缠绕； 控制切屑的流出方向，保持已加工表面的精度； 降低切削抗力，延长刀具寿命。,0,排屑槽,由操作者刃磨出排屑槽,前角和前刀面形状的选择 （1） 前角的

6、选择： 在选择刀具前角时首先应保证刀刃锋利，同时也要兼顾刀刃的强度与耐用度。 刀具前角的合理选择，主要由刀具材料和工件材料的种类与性质决定。,前角的选择主要遵循以下原则: （1）加工塑性材料时，前角应取较大值；加工脆性材料时，应选用较小的前角。 （2）工件材料的强度、硬度较低时，选用较大的前角；反之，选用较小的前角。 （3）刀具材料坚韧性好时，前角应选大些（如高速钢车刀）；刀具材料 韧性差时，前角应选小些（如硬质合金车刀）。 （4）粗加工和断续切削时应选较小的前角，精加工时应选较大的前角。 （5）车床夹具工件刀具系统刚度差时应选较大的前角。, 刀具材料 强度和韧性大的刀具材料可以选择大的前角，

7、而脆性大的刀具甚至取负的前角。 下图是不同刀具材料韧性的变化 工件材料 加工钢件等塑性材料时，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，为减小变形和摩擦，一般采用选择大的前角。 加工脆性材料时，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，因此刀具前角相对塑性材料取得小些或取负值，以提高刀刃的强度。, 加工条件 粗加工时，一般取较小的前角； 精加工时，宜取较大的前角，以减小工件变形与表面粗糙度； 带有冲击性的断续切削比连续切削前角取得小。, 其它刀具参数 负倒棱（如右图角度o1）的刀具可以取较大的前角。 大前角的刀具常与负刃倾角相匹配以保证切削刃的

8、强度与抗冲击能力。 总之，前角选择的原则是在满足刀具耐用度的前提下，尽量选取较大前角。,（2）前刀面形状、刃区形状及其参数的选择 、前刀面形状 A、正前角锋刃平面型 （右图） 特点：刃口较锋利，但强度差，o不能太大，不易折屑 主要用于高速钢刀具，精加工。 B、带倒棱的正前角平面型（右图） 特点：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，提高了刀具耐用度。 主要用于硬质合金刀具和陶瓷刀具，加工铸铁等脆性材料。,C、负前角平面型 （右图） 特点：切削刃强度较好，但刀刃较钝，切削变形大。 主要用于硬脆刀具材料。加工高强度高硬度材料，如淬火钢。 图示类型负前角后部加有正前角，有利于切屑流

9、出。,D、曲面型 （下一图） 特点：有利于排屑、卷屑和断屑，而且前角较大，切削变形小，所受切削力也较小。 在钻头、铣刀、拉刀等刀具上都有曲面前面。E、钝圆切削刃型（上二图） 特点：切削刃强度和抗冲击能力增加具有一定的消振作用。 适用于陶瓷等脆性材料。,车刀的主要几何角度的选择 ）后角(0 ) 选择的原则：首先考虑加工性质。精加工时，后角取大值，粗加工时，后角取小值。其次考虑加工材料的硬度，加工材料硬度高，主后角取小值，以增强刀头的坚固性；反之，后角应取小值。后角不能为零度或负值，一般在612之间选取。,0,AA,2后角及形状的选择 （1）后角的选择 、后角的作用 ： A、减小刀具后刀面与加工表

10、面的摩擦； B、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，改变刀刃的散热，从而影响刀具的耐用度。,后角的选择主要根据以下原则： （1）加工硬度高、机械强度大及脆性材料时，应选较小的后角。加工硬度 低、机械强度小及塑性材料时，应选较大的后角。 （2）粗加工时应选取较小后角，精加工时应选取较大后角。采用负前角车刀时，后角应选大一些。 （3）工件与车刀的刚度差时应选较小的后角。 （4）高速车削时，应选较小的后角。,、后角的选择考虑因素 ： A、切削厚度 当切削厚度hD（和进给量f）较小时，切削刃要求锋利，因而后角o应取大(负后角)些。 如高速钢立铣刀，每齿进给量很小，后角取到16o。

11、车刀后角的变化范围比前角小； 粗车时，切削厚度hD较大，为保证切削刃强度，取较小后角(正后角)， o 4o8o； 精车时，为保证加工表面质量，o 8o12o。 车刀合理后角在f 0.25/r时，可选o10o12o；在f 0.25/r时， o 5o8o。,B、工件材料 工件材料强度或硬度较高时，为加强切削刃，一般采用较小后角(正后角)。 对于塑性较大材料，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表面质量影响较大时，一般取较大后角。如加工高温合金时，o10o15o。 、选择后角的原则： 在不产生摩擦的条件下，应适当减小后角。,进给方向,车刀的主要几何角度的选择 3）主偏角( Kr )

12、 的选用原则：首先考虑车床、夹具和刀具组成的车削 工艺系统的刚性，如系统刚性好，主偏角应取小值，这样有利于提高车刀使用寿命、改善散热条件及表面粗造度。其次要考虑加工工件的几何形状，当加工台阶时，主偏角应取90，加工中间切入的工件，主偏角一般取60 。主偏角一般在30 90之间，最常用的是45 、75 、90 。,Kr,进给方向,3主偏角、副偏角的选择 （1）主偏角的选择 A、主偏角r的增大或减小对切削加工有利的一面 在背吃刀量ap与进给量f 不变时，主偏角r减小将使切削厚度hD减小，切削宽度bD增加，参加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，散热条件也得到改善。 主偏角r减小

13、时，刀尖角增大，刀尖强度提高，刀尖散热体积增大。 所以，主偏角r减小，能提高刀具耐用度。,B、主偏角r的增大或减小对切削加工不利的一面 主偏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，主偏角r减小，将使背向力Fp增大，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振动。 因此主偏角的减小对刀具耐用度和加工精度产生不利影响。,主偏角的选择主要根据以下几点原则： （1）工件材料越硬，应选取越小的主偏角。 （2）刚度差的工件（如细长轴）应选较大的主偏角，减小径向力。 （3）在车床夹具工件刀具系统刚度较好的情况下，主偏角应尽可能选小一些。,、工艺系统刚性较差时 （工件长径比

14、lw/dw = 6-12） ，或带有冲击性的切削，主偏角r可以取小值，一般r60o75o，甚至主偏角r可以大于90o，以避免加工时振动。 硬质合金刀具车刀的主偏角多为60o75o 。 、根据工件加工要求选择。 当车阶梯轴时， r 90o； 同一把刀具加工外圆、端面和倒角时， r 45o。,车刀的主要几何角度的选择 4）副偏角( Kr )的选择原则：首先考虑车刀、工件和夹具有足够的刚性，才能减小副偏角；反之，应取大值；其次，考虑加工性质，精加工时，副偏角可取1015，粗加工时，副偏角可取5左右。,进给方向,Kr,（2）副偏角的选择 副偏角r的大小对刀具耐用度和加工表面粗糙度的影响： A、副偏角的

15、减小，将可降低残留物面积的高度，提高理论表面粗糙度值， B、副偏角减小刀尖强度增大，散热面积增大，提高刀具耐用度。 C、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，另外引起加工中振动。,副偏角的选取主要根据以下原则： （1）工件车刀夹具车床系统的刚度好，可选较小的副偏角。 （2）精加工刀具应选较小的副偏角。 （3）加工高硬度材料或断续切削时，应该选较小的副偏角，以提高刀尖强度。,副偏角的选择考虑的各种综合因素 ： 、工艺系统刚性好时，加工高强度高硬度材料，一般r5o10o；加工外圆及端面，能中间切入，r45o。 、工艺系统刚度较差时，粗加工、强力切削时，r10o15o；车台阶轴、细长轴、薄壁件，r5o10o。 、切断切槽，r1o2o。 副偏角的选择原则是：在不影响摩擦和振动的条件下，应选取较小的副偏角。,4刀尖形状的选择 刀尖概念：主切削刃与副切削刃连接的地方 刀尖是刀具强度和散热条件都很差的地方。切削过程中，刀尖切削温度较高，非常容易磨损，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。,(a)倒角刃 (b)圆弧刃 (c)修光刃,1、工件材料强度或硬度较高时,为加强切削刃,一般采用较小后角。 2、对于塑性较大材料,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表面质量影响较大时,一般取较大后角。,