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1、第七章 第三节 刀具切削部分的几何角度,刀具几何角度,二,车刀的组成,第三节 刀具切削部分的几何角度,四,三,刀具标注角度,刀具工作角度,五,切削层参数,刀具的组成,车 刀,刀头,刀杆,刀尖,切削部分,刀面,刀刃,前刀面A 后刀面A 副后刀面A,主切削刃S 副切削刃S,装夹部分,以外圆车刀为例来介绍刀具的组成。,一、车刀的组成,刀具的组成,车刀的组成,一、车刀的组成,车刀由切削部分，刀柄两部分组成 1.刀柄：是刀具的夹持部分 2.切削部分：是刀具上直接参加切削 加工的部分，也称刀头,刀尖形状,常见刀尖形状,刀具的组成,刀具几何参数,二. 刀具的几何角度,刀具标注角度的参考坐标系：一组定义和规定
2、刀具角度的各基准坐标平面。,用来确定刀具几何参数的参考坐标系有两大类：,（一）刀具的标注参考坐标系及标注角度,刀具几何参数,刀具标注参考系（静止参考系）,以刀具结构为基础，考虑到刀具与工件的假定相对位置和相对运动建立起来的坐标系。 是刀具设计计算、绘图标注、刃磨测量的基准。,考虑刀具的实际安装位置和相对运动，以刀具切削时的合成切削运动方向为依据建立的坐标系。,刀具工作参考系（动态参考系）,刀具几何参数参考坐标系,刀具标注角度,刀具工作角度,刀具静止参考系与标注角度,建立静止参考系的假设条件： 刀具切削刃上选定点的假定运动方向 假定的主运动方向：垂直于刀杆底面（刀具的安装基面）； 假定的进给运动
3、方向：垂直（平行）刀杆中心线。,在建立刀具静止参考系时，刀具处于静止状态，只考虑主运动和进给运动的方向，而不考虑运动的大小。,刀具静止参考系及标注角度,刀具静止参考系由基准坐标平面和测量平面组成，基准坐标平面有两个。 （a）基面Pr 过切削刃上某选定点，垂直于假定主运动方向vc的平面 通常，基面应平行或垂直于刀具上便于制造、刃磨和测量的某一安装定位平面或轴线。 普通车刀或刨刀的基面Pr ：平行于刀具底面。 钻头、铣刀和丝锥等旋转类刀具基面 ：刀具的轴向剖面。,刀具静止参考系及标注角度,刀具静止参考系的基准坐标平面,（b）切削平面Ps 过切削刃上某选定点，与切削刃相切或包含切削刃并垂直于基面Pr
4、的平面。 基准坐标平面与不同的测量平面组合可以构成不同的标注参考系。,刀具静止参考系及标注角度,正交平面参考系（Pr、Ps、Po ） 法平面参考系（Pr、Ps、Pn） 假定工作平面与背平面参考系（Pr、Pf、Pp）,常用的刀具的静止参考系,刀具静止参考系及标注角度,正交平面参考系,基面Pr 切削平面Ps 正交平面Po,通过切削刃选定点，垂直于假定主运动方向vc的平面。,通过切削刃选定点，与主切削刃相切，并垂直于基面Pr的平面,通过切削刃选定点，同时垂直于基面Pr和切削平面Ps的平面。,1.正交平面参考系及其标注角度,刀具静止参考系及标注角度,三 刀具标注角度（正交平面参考系）,独立角度： 主偏
5、角r 刃倾角s 前角o 后角o 副偏角r 副后角o,派生角度： 楔角o 刀尖角r 副刃前角o 副刃刃倾角s,刀具静止参考系及标注角度,在刀具工作图中标出的几何角度，是刀具设计、制造、刃磨和测量的依据 。 1.正交平面参考系中的刀具标注角度 (1) 基面Pr内的角度 主偏角在基面Pr内测量的主切削平面PS与假定工作平面Pf 间的夹角，记为 ; 副偏角在基面Pr内测量的副切削平面与假定工作平面Pf 的夹角，记为 。,在基面Pr内测量的主切削平面PS与假定工作平面Pf 间的夹角 r小，参加切削的刃长增加，单位长度负荷小，刀尖强度大，散热面积大，刀具寿命长。但吃刀抗力增大，工件刚性弱时，易变形和振动。
6、车刀常用主偏角有45、60、75、90,在基面Pr内测量的副切削平面与假定工作平面Pf 的夹角。作用：减小副切削刃与工件已加工面间的摩擦及振动。副偏角大，刀尖强度弱，已加工表面残留面积大，粗糙度值大。,(2) 切削平面PS内的角度 s：在切削平面PS内测量的主切削刃S与基面Pr间的夹角称刃倾角； s有正负之分，刀尖位于切割刃的最高点时定为（“+”）、反之为负（“-”），它影响切屑流向和刀尖强度；粗加工时，取负值，增大刀尖强度；精加工时，取正值或零，避免切屑划伤已加工表面。,（3）正交平面Po内的角度 前角在正交平面Po内测量的前刀面Ar与基面Pr间的夹角，记为o；有正负之分，前刀面A位于基面之
7、前角，o0。 后角在正交平面Po内测量的后刀面A与切削平面PS间的夹角，记为o。 （4）副刃正交平面Po内的角度 副后角在副刃正交平面Po 内测量的副后刀面A与副切削平面PS间的夹角，记为o。,实体减小时为正。作用：减小主后刀面与工件加工表面间的摩擦、主后刀面的磨损。过大，刀刃强度下降，导热体积减小，主后刀面磨损加快。粗加工和承受冲击载荷时，选小值46，保证强度； 精加工时，选大值812，保证表面质量。,实体减小时为正。前角增大，刀具锋利，切削轻快。但过大，刀具强度下降，导热体积减小，刀具寿命短。,主偏角r,在基面中测量的主切削刃与进给运动方向的夹角。,前 角o,在正交平面中测量的前刀面与基面
8、间的夹角。,在正交平面中测量的后刀面与切削平面间的夹角。,后 角o,刃倾角s,在切削平面中测量的主切削刃与基面间的夹角。,副后角o,在副切削刃正交平面中测量的副后刀面与副切削平面间的夹角。,在基面中测量的副切削刃与进给运动方向的夹角。,副偏角r,刀具的独立角度,刀具静止参考系及标注角度,楔 角o,在正交平面中测量的前、后刀面之间夹角。o=90(oo),在基面中测量的主、副切削刃之间夹角。r =180(r r),刀尖角r,刀具的派生角度,刀具静止参考系及标注角度,基面 Pr ：过切削刃上选定点，以该点切削速度为法线。与刀具底面平行。,切削平面 Ps：过切削刃上选定点，与工件过渡表面相切，与基面垂
9、直。,四、刀具的工作角度,工作参考系及工作角度,1进给运动的影响 （横切） 切断刀切断工件时，若不考虑进给运动，切削刃上选定A的运动轨迹是一圆，因此该点的基面是过A点的工作径向平面P，切削平面为过A点与P垂直的切平面Ps，其前后角o、o。当考虑进给运动后，切削刃上A点的运动轨迹已是一阿基米德螺旋线，这时的切削平面Pse已是过A点的阿氏螺线的切线，基面Pre已是A点的与Pse垂直的平面，在这个测量坐标平面内的前角oe、后角也不是原来的标注角度o、o，此时： 横向进给运动对工作角度的影响； f刀具相对工件的横向进给量，mm/r； d切削刃上选定点A处的工作直径，mm。,切削刃越接近工作中心，d值越
10、小，值较大，oe越大，而oe越小，甚至变为零或负值，对刀具的切削就越不利。,2刀具安装高低对工作角度的影响 安装刀具时，刀尖不一定在机床中心高度上。如刀尖高于机床中心高度，此时选定点A的基面和切削平面已变为过A点的径向平面Pe和与之垂直的切削平面Pse，其工作前角和后角分别为Pe、Pe。刀具工作前角pe比标注前角P增大了，工作后角Pe比标注后角P减小了，可写成： pe=p+p pe=p-p p刀尖位置变化引起前后角的变化值（弧度）。 h刀尖高于机床中心的数值，mm。 dw工件直径，mm。,刀具安装 高低时,五 切削层参数,切削宽度（aw）。 沿着过渡表面度量的切削层尺寸为切削层公称宽度（简称切
11、削宽度，单位：mm）。 bD=ap/sinkr 切削厚度（ac）。 过切削刃选定点垂直于过渡表面度量的切削层尺寸为切削层公称厚度。 hD=f sinkr （简称切削厚度，单位：mm）。 切削面积AD。 AD=fap=hDbD 主切削刃上在基面的切削层投影图形的面积为切削层公称截面积（简称切削面积，单位：mm2）。,由于通常的进给速度远小于主运动速度，因此，在一般的安装条件下，刀具的工作角度近似地等于标注角度（不超过1）这样，在多数场合下（如普通车削、镗孔、端铣、周铣等）都不必进行工作角度的计算。只有在角度变化值较大时（如车螺纹或丝杠、铲背、钻孔时研究钻心附近的切削条件或刀具安装特殊时），才需要
12、计算工作角度。 下面分别讨论考虑进给运动和安装条件对工作角度影响时，刀具工作角度与标注角度之间的关系。,刀具工作角度与标注角度之间的关系（课外）,工作参考系及工作角度,工作参考系及几何参数,1、进给运动对刀具工作角度的影响,横向进给,在工作平面内的工作角度fe、fe为,横向进给对刀具工作角度的影响,横向进给,1、进给运动对刀具工作角度的影响,工作参考系及工作角度,在正交平面内的工作角度oe、oe为：,越靠近中心d越小， 越大，后角越小抗刀现象,纵向进给,在工作平面内：,1、进给运动对刀具工作角度的影响,车螺纹,工作参考系及工作角度,假定车刀s=0,刀尖安装高低对工作角度的影响,2、刀具安装对工作角度的影响,刀尖高于工件中心线时,工作参考系及工作角度,假定车刀s=0,刀杆安装偏斜对工作角度的影响,G进给运动方向的垂线和刀杆中心线间的夹角。,工作参考系及工作角度,2、刀具安装对工作角度的影响,The End,
