第二章 金属切削加工的基本知识

1、 l毛坯精度低、表面粗糙度值大，不能毛坯精度低、表面粗糙度值大，不能 满足零件的使用性能要求，必须进行满足零件的使用性能要求，必须进行 切削加工才能成为零件。切削加工才能成为零件。 l金属切削加工是通过刀具与工件间的金属切削加工是通过刀具与工件间的 相对运动，从毛坯上切除多余的金属，相对运动，从毛坯上切除多余的金属， 从而获得合格零件的一种机械加工方从而获得合格零件的一种机械加工方 法。法。 l切削加工的基本形式有车削、铣削、钻削、镗削、切削加工的基本形式有车削、铣削、钻削、镗削、 刨削、拉削、磨削等。刨削、拉削、磨削等。 钳工也属于金属切削加工。钳工也属于金属切削加工。 l基本形式有：錾削、

2、锉削、锯削、刮削、以及钻孔、基本形式有：錾削、锉削、锯削、刮削、以及钻孔、 铰孔、攻螺纹、套螺纹等。铰孔、攻螺纹、套螺纹等。 为了切除工件上多余的金属，以获得形为了切除工件上多余的金属，以获得形 状、尺寸、位置精度和表面质量都符合状、尺寸、位置精度和表面质量都符合 要求的工件，除必须使用切削刀具外，要求的工件，除必须使用切削刀具外， 刀具与工件间必须作相对运动刀具与工件间必须作相对运动切削切削 运动运动 根据切削过程中所起的作用，分为根据切削过程中所起的作用，分为主运主运 动动和和进给运动进给运动 切削切削 运动运动 和和 加工加工 表面表面 常见机床的切削运动常见机床的切削运动 机床名称机床

3、名称主运动主运动进给运动进给运动 卧式车床卧式车床工件旋转车刀纵向、横向移动 钻床钻床钻头旋转钻头轴向移动 铣床铣床铣刀旋转工件纵向、横向、垂直方向移动 牛头刨床牛头刨床刨刀往复工件横向、垂直方向间隙移动 外圆磨床外圆磨床砂轮旋转工件旋转、工件往复或砂轮横向移动 平面磨床平面磨床砂轮旋转工件往复移动，砂轮横向、垂直移动 镗床镗床镗刀旋转镗刀轴向移动、工件轴向移动 龙门刨床龙门刨床工件往复刨刀横向、垂直方向间隙移动 1 1主运动切除工件多余金属、形切除工件多余金属、形 成工件新表面所必不可少的基本运动成工件新表面所必不可少的基本运动 l主运动的特征： 速度最高速度最高 消耗功率最大消耗功率最大

4、必有且只有一个必有且只有一个 形式为旋转或直线往复形式为旋转或直线往复 l车削主运动是工件的旋转运动；铣削和钻削车削主运动是工件的旋转运动；铣削和钻削 运动是刀具的旋转运动；磨削主运动是砂轮运动是刀具的旋转运动；磨削主运动是砂轮 的旋转运动；刨削主运动是刀具的旋转运动；刨削主运动是刀具（牛头刨床） 或工件或工件（龙门刨床）的往复直线运动等的往复直线运动等 切削刃上各点的主切削刃上各点的主 运动速度的大小和方向运动速度的大小和方向 都不一定相同。为了分都不一定相同。为了分 析运动，必须确定一个析运动，必须确定一个 选定点。选定点。 l选定点为便于分析为便于分析 运动而选取的合适点运动而选取的合适

5、点 l切削速度切削刃上切削刃上 选取点相对于工件的主选取点相对于工件的主 运动的瞬时速度。用矢运动的瞬时速度。用矢 量量v vc c表示表示 切削运切削运 动及选动及选 定点定点 2 2进给运动使新的切削层金属间使新的切削层金属间 断或连续投入切削的运动断或连续投入切削的运动 l进给运动的特征 速度较低 耗功较少 有0 0 n n 个 可以连续，也可以步进 形式为旋转或直线往复 l车削进给运动是刀具的移动；铣削进给运动是工车削进给运动是刀具的移动；铣削进给运动是工 件的移动；钻削进给运动是钻头沿其轴线方向的件的移动；钻削进给运动是钻头沿其轴线方向的 移动；内、外圆磨削进给运动是工件的旋转运动移

6、动；内、外圆磨削进给运动是工件的旋转运动 和移动和移动 以及砂轮的横向进给等以及砂轮的横向进给等 l进给速度切削切削 刃上选取点相对于刃上选取点相对于 工件的进给运动的工件的进给运动的 瞬时速度。用矢量瞬时速度。用矢量 vf 表示表示 l切削加工过程中的辅助运动 切入运动切入运动 空程运动空程运动 分度转位运动分度转位运动 送夹料运动送夹料运动 机床控制运动等机床控制运动等 l合成切削运动合成切削运动主运动 和进给运动的合成运动 l合成切削运动的合成切削运动的 瞬时速度用矢量瞬时速度用矢量 v ve e 表示表示 lv ve = v vc + v vf f 注意：刀刃上刀刃上 各点各点 v v

7、e e 不等不等 合成合成 切削切削 运动运动 l工作平面v vc c 和和 v vf f 所在的平面，以所在的平面，以P Pfe fe 表示表示 l合成切削速度角 在工作平面内，同一在工作平面内，同一 瞬时主运动方向与合瞬时主运动方向与合 成切削运动方向之间成切削运动方向之间 的夹角，以的夹角，以 表示表示 合成切削合成切削 速度角速度角 切削加工过程中，工件上切削加工过程中，工件上 形成三个不断变化的表面形成三个不断变化的表面 l待加工表面工件有待工件有待 切除金属层的表面切除金属层的表面 l过渡表面主切削刃正主切削刃正 在切削着的表面在切削着的表面 l已加工表面工件经刀工件经刀 具切除多

8、余金属层具切除多余金属层后形成后形成 的新表面的新表面 车削加工工件上的表面车削加工工件上的表面 一、切削用量三要素 l切削速度：这是主运动的这是主运动的 线速度，单位为线速度，单位为 m/sm/s或或 m/minm/min。主运动是旋转运。主运动是旋转运 动时，切削速度计算公式动时，切削速度计算公式 如下：如下： 1000 dn vc 切削要素包括切削要素包括切削用量切削用量和和切削层横截面切削层横截面要素要素 在生产中，磨削速度用在生产中，磨削速度用m/sm/s，其他，其他 加工的切削速度习惯用加工的切削速度习惯用m/minm/min。 Vc l背吃刀量asp：工件已加工工件已加工 表面和

9、待加工表面之间的垂表面和待加工表面之间的垂 直距离直距离 ( (主切削刃与工件过渡表面主切削刃与工件过渡表面 的瞬时接触长度在垂直于基的瞬时接触长度在垂直于基 点工作平面的方向上测量的点工作平面的方向上测量的 大小大小) ) 车削：车削： 钻孔：钻孔： 2 mw sp dd a 2 m sp d a l进给量 ：工件或刀具每转一工件或刀具每转一 周，刀具沿进给方向与工件的周，刀具沿进给方向与工件的 相对位移。单位是相对位移。单位是mm/rmm/r。 f Vc a p a p 二、切削层横截面三要素 l切削层指刀具与工件相对移动一个进指刀具与工件相对移动一个进 给量时，相邻两个加工表面之间的金属

10、层给量时，相邻两个加工表面之间的金属层 l切削层横截面要素切削层横截面尺寸切削层横截面尺寸 ( (包括：包括：切削层公称宽度bD、切削层公称厚度hD、 切削层公称横截面积AD） 切削层公称宽度bD：刀具主切削刃与工刀具主切削刃与工 件的接触长度件的接触长度（切削刃上两个极限点间（切削刃上两个极限点间 的距离）的距离）（b bD D= =a ap p/sin/sink kr r） 切削层公称厚度hD：刀具或工件每移动刀具或工件每移动 一个进给量一个进给量 时，刀具主切削刃相邻的时，刀具主切削刃相邻的 两个位置之间的垂直距离两个位置之间的垂直距离（h hD D= =f fsinsink kr r）

11、 切削层公称横截面积AD：切削层横截面切削层横截面 的面积的面积（A AD D b bD Dh hD D= =a ap pf f） l任何刀具都由任何刀具都由切削部分切削部分和和夹持部分夹持部分组成组成 刀具刀具切削部分切削部分的结构要素有：的结构要素有： 三面二刃一尖三面二刃一尖 一一 刀具切削部分的结构要素刀具切削部分的结构要素 前刀面前刀面 (A ) 主后刀主后刀 面（面（Aa） 副后刀面副后刀面 （Aa） 主切削刃主切削刃S副切削刃副切削刃S 刀尖（过渡刃）刀尖（过渡刃） l前面前面（A A ）：切屑流经的刀切屑流经的刀 面面 l主后面主后面（A A ）：和工件过渡和工件过渡 表面相对

12、的刀面表面相对的刀面 l副后面副后面（A A ）：和和工件已加工件已加 工表面相对的刀面工表面相对的刀面 l主切削刃主切削刃（S S）：前面与主前面与主 后面的交线后面的交线 l副切削刃副切削刃（S S ）：前面与副前面与副 后面的交线后面的交线 l刀尖：刀尖：主切削刃和副切削刃主切削刃和副切削刃 的交点或连接部位的交点或连接部位 常用的刀尖的形状常用的刀尖的形状 l为了确定和测量各刀刃、各刀面的空间相为了确定和测量各刀刃、各刀面的空间相 对位置，必须建立用以度量各刀刃、各刀对位置，必须建立用以度量各刀刃、各刀 面空间位置的参考系面空间位置的参考系 l建立参考系，必须与切削运动相联系，应建立参

13、考系，必须与切削运动相联系，应 反映刀具角度对切削过程的影响。参考系反映刀具角度对切削过程的影响。参考系 平面与刀具安装平面应平行或垂直，以便平面与刀具安装平面应平行或垂直，以便 于测量于测量 二二 刀具角度的参考系刀具角度的参考系 l用来确定刀具几何角度的参考系有两类：用来确定刀具几何角度的参考系有两类： 一类称为一类称为刀具标注角度参考系刀具标注角度参考系，即静，即静 止参考系；另一类称为止参考系；另一类称为刀具工作角度参刀具工作角度参 考系考系，它是确定刀具在切削运动中有效，它是确定刀具在切削运动中有效 工作角度的参考系工作角度的参考系 l它们的它们的区别在于区别在于：前者由主运动方向确

14、：前者由主运动方向确 定，而后者则由合成切削运动方向确定定，而后者则由合成切削运动方向确定 l 宽刃刨刀的静止参考系 宽刃刨削的特点： l刀刃为直线刀刃为直线 l刀刃长度大于工件宽度刀刃长度大于工件宽度 l前面和后面均为平面前面和后面均为平面 l无进给运动无进给运动( (只有主运动只有主运动) ) 选取参考平面： l过主切削刃，取平行于切削速度方向并切于工件过渡表过主切削刃，取平行于切削速度方向并切于工件过渡表 面的平面为切削平面（面的平面为切削平面（p ps s） l过主切削刃，取垂直于切削速度方向的平面为基面（过主切削刃，取垂直于切削速度方向的平面为基面（p pr r） l取垂直于主切削刃

15、的平面为取垂直于主切削刃的平面为p po o-p-po o截面（又称正交平面）截面（又称正交平面） lp pr r-p-po o-p-ps s便组成了测量宽刃刨刀角度的静止参考系便组成了测量宽刃刨刀角度的静止参考系 l 车刀的静止参考系 车削的特点： l切削部分比刨刀复杂切削部分比刨刀复杂 l车削有进给运动车削有进给运动 l主切削刃不一定水平主切削刃不一定水平 l主切削刃各点切削速主切削刃各点切削速 度不等度不等 建立车刀静止参考系的假设 l不考虑进给运动的影响不考虑进给运动的影响 l车刀安装绝对正确车刀安装绝对正确 l刀刃选定点的切削速度方向与刀刀刃选定点的切削速度方向与刀 刃各处的平行刃各

16、处的平行 建立参考平面：建立参考平面： Vc l切削平面切削平面（p ps s）：过刀刃上选定点，包含该点假定主运动方向和过刀刃上选定点，包含该点假定主运动方向和 刀刃的平面刀刃的平面 l基面基面（p pr r）：过刀刃上选定点，垂直该点假定主运动方向的平面过刀刃上选定点，垂直该点假定主运动方向的平面 lp po o-p-po o截面（又称正交平面）：截面（又称正交平面）：过刀刃上选定点，既垂直于切削过刀刃上选定点，既垂直于切削 平面，又垂直于基面的平面平面，又垂直于基面的平面 建立参考平面建立参考平面 由此得到： l p ps s p pr r； ； p ps s po-po po-po；

17、p pr r po- po- popo l p ps s p pr r, , p pr r安装底面安装底面（基于（基于3 3点假点假 设）设） l 主切削刃、副切削刃各有一个切削主切削刃、副切削刃各有一个切削 平面和基面平面和基面 l刀具在设计、制造、刃磨和测量时，刀具在设计、制造、刃磨和测量时， 都是用刀具静止参考系中的几何角都是用刀具静止参考系中的几何角 度来标明切削刃和刀面的空间位置度来标明切削刃和刀面的空间位置 的，故这些角度称为刀具的标注角的，故这些角度称为刀具的标注角 度度（）。 l重点介绍重点介绍1010个，常用的有个，常用的有6 6个个（打 者） 三三 刀具的标注角度刀具的标注

18、角度 车刀的标注角度车刀的标注角度 在基面中测量的角度： l 主偏角主偏角k kr r：主切削刃在基面上的投影与进给运动方向之间的主切削刃在基面上的投影与进给运动方向之间的 夹角夹角 l 副偏角副偏角k kr r ：副切削刃在基面上投影与进给运动反方向之间副切削刃在基面上投影与进给运动反方向之间 的夹角的夹角（也有的定义为副切削刃在基面上投影与已加工表面之（也有的定义为副切削刃在基面上投影与已加工表面之 间的夹角）间的夹角） l刀尖角刀尖角 r r：主切削刃、副切削刃在基面上投影的夹角主切削刃、副切削刃在基面上投影的夹角 由上可知：由上可知：k kr r+ k+ kr r+ r r = = 1

19、80 180 在p po o-p-po o截面中测量的角度： l 前角前角 o o：基面与前面之间的夹角基面与前面之间的夹角 规定： 前面低于基面时，前面低于基面时， o o 0 0； 前面高于基面时，前面高于基面时， o o 0 0。 l 主后角主后角 o o：后面与切削平面之间的夹角。后面与切削平面之间的夹角。加工过程中，一般不加工过程中，一般不 允许允许 o o 0 0 0； 刀尖为最低点时，刀尖为最低点时， s s 0 0。 注意注意：这一规定与这一规定与8484年以前的正好相反年以前的正好相反 在副po-po截面中测量的角度： l副前角副前角 o o ：副基面与副前面间的夹角副基面与

20、副前面间的夹角 l 副后角副后角 o o ：副后面与副切削平面间的夹角。副后面与副切削平面间的夹角。影响表影响表 面粗糙度及振动。加工过程中，一般不允许面粗糙度及振动。加工过程中，一般不允许 o o 0 0 在副切削平面中测量的角度： l副刃倾角副刃倾角 s s ：副切削刃与副基面之间的夹角副切削刃与副基面之间的夹角 常用的常用的6个车刀个车刀 标注角度：标注角度： 前角前角 在主在主 剖面中，前剖面中，前 刀面与基面刀面与基面 之间的夹角。之间的夹角。 后角后角 在主剖在主剖 面中，后刀面面中，后刀面 与切削平面之与切削平面之 间的夹角。间的夹角。 主偏角主偏角 在基在基 面上，主切削面上，

21、主切削 刃的投影与进刃的投影与进 给方向之间的给方向之间的 夹角。夹角。 刃倾角刃倾角 主切主切 削刃与基面之削刃与基面之 间的夹角。间的夹角。 副偏角副偏角 在基面上，在基面上， 副切削刃的投影与进副切削刃的投影与进 给反方向之间的夹角。给反方向之间的夹角。 工件工件 刀具刀具 n 摩擦严重摩擦严重 不便切入工件不便切入工件 图：刀具角度的必要性图：刀具角度的必要性 刀具的工作参考系及工作角度 工作参考系与静止参考系的区别 l合成切削运动方向代替假定主运动方向合成切削运动方向代替假定主运动方向 l实际实际进给运动进给运动方向代替假定进给运动方向方向代替假定进给运动方向 l实际实际安装条件安装

22、条件代替假定安装条件代替假定安装条件 刀具的工作角度 l刀具的工作角度，只需用工作坐标平面取刀具的工作角度，只需用工作坐标平面取 代静止坐标平面即可代静止坐标平面即可 四四 刀具的工作角度刀具的工作角度 进给运动对工作角度的影响 工作前角工作前角 增大增大 工作后角工作后角 减小减小 oe oe 以切断工件为例，切削刃相对于工件的运动轨迹为阿基米德以切断工件为例，切削刃相对于工件的运动轨迹为阿基米德 螺旋线，实际切削平面为过切削刃而切于螺旋线的平面，而实螺旋线，实际切削平面为过切削刃而切于螺旋线的平面，而实 际基面又始终与之保持垂直，因而切削时实际的前角、后角等际基面又始终与之保持垂直，因而切

23、削时实际的前角、后角等 都在发生变化。都在发生变化。 u进 给 运 动 对 工 作 角 度 的 影 响 横车 l 设设 为合成切削速为合成切削速 度角度角, , 则则 oe oe = = o o + + oe oe = = o o - - tgtg=v=vf f / / v vc c= =f f / /dd l d d 随切削过程变化，随切削过程变化， 越靠近中心，越靠近中心， 越越 大，以致可能大，以致可能 oe oe 0 0（挤压）（挤压）。 横车横车 l考虑进给运动的影考虑进给运动的影 响，工作基面响，工作基面p pre re和 和 工作切削平面工作切削平面p pse se都 都 倾斜一

24、个倾斜一个 角。角。 则则 fe fe = = f f + + fe fe = = f f - - = tg = tg-1 -1( ( f /d f /dw w ) ) l车外圆时，车外圆时， = = 30403040，可忽略；车螺纹，尤其是，可忽略；车螺纹，尤其是 车多头大螺距螺纹时，车多头大螺距螺纹时， 很大，则不可忽略很大，则不可忽略 纵车 纵 车 换算到正交平面系：换算到正交平面系： 则则tgtg o o = =tgtg sin ksin kr r oeoe = = o o + + o o oeoe = = o o o o u刀具安装情况对工作角度的影响 刀尖高于工件中心线 则则 pe

25、 pe = =p p + +p p pe pe = =p p p p l刀尖高于工件中心线刀尖高于工件中心线 则则 pe pe = =p p + +p p pe pe = =p p p p 2 2 2 h d h tg w p l换算到正交平面系换算到正交平面系 则则 oe oe = =o o + +o o oe oe = =o o o o o o = tg= tg-1 -1( ( tg tgp pcoscos k kr r ) ) l注：注： (i)(i) 当刀尖低于工件中心线时，上当刀尖低于工件中心线时，上 述计算公式述计算公式 p p 符号相反； 符号相反； (ii)(ii) 镗内孔时与

26、车外圆的计算公镗内孔时与车外圆的计算公 式式 p p 符号正好相反。 符号正好相反。 刀尖安装高低对工作角度的影响 应用：粗车外圆：刀尖高于工件中心，增大前角，降低切削力 精车外圆：刀尖低于工件中心，增大后角，减少后刀面磨损 车成形面：刀尖与工件中心等高，避免误差 刀杆轴线与进给方向不垂直时，工作主偏角，工作主偏角 和工作副偏角将发生变化。和工作副偏角将发生变化。 l设设GG为进给方向垂线与刀杆中心线的夹角，为进给方向垂线与刀杆中心线的夹角， 则则 KKre re = = KKr r G G KKre re = = KKr r 干干 GG 刀杆中心线安装偏斜对工作角度的影响 进给运动 主运动

27、待加工表面 加工表面 已加工表面 正交平面 切削平面 基面 进给运动 主运动 待加工表面 加工表面 已加工表面 正交平面 切削平面 基面 向 进给运动 主运动 待加工表面 加工表面 已加工表面 正交平面 切削平面 基面 例题：例题： 第四节第四节 刀具几何参数的合理选择刀具几何参数的合理选择 金属切削加工及装备金属切削加工及装备第五章第五章 刀具的刀具的“合理合理”几何参数，是指几何参数，是指 在保证加工质量的前提下，能够获在保证加工质量的前提下，能够获 得最高刀具耐用度，从而能够达到得最高刀具耐用度，从而能够达到 提高切削效率、降低生产成本的目提高切削效率、降低生产成本的目 的的刀具几何参数

28、的的刀具几何参数 刀具几何参数刀具几何参数包括包括刀具几何角度刀具几何角度、 切削刃的刃口形式切削刃的刃口形式、切削刃形状切削刃形状和和 刀面形式刀面形式等内容。等内容。 确定参数时的一般原则是：确定参数时的一般原则是： (1) (1) 考虑刀具材料和结构。考虑刀具材料和结构。刀具材料有高速钢、硬刀具材料有高速钢、硬 质合金等；而刀具结构有整体、焊接、机夹、可转位等。质合金等；而刀具结构有整体、焊接、机夹、可转位等。 (2) (2) 考虑工件的实际情况。考虑工件的实际情况。如材料的物理机械性能、如材料的物理机械性能、 毛坯情况毛坯情况( (铸、铸、 锻等锻等) )、形状、材质等。、形状、材质等

29、。 (3) (3) 了解具体加工条件。了解具体加工条件。如机床、夹具情况，系统如机床、夹具情况，系统 刚性、刚性、 粗或精加工、自动线等。粗或精加工、自动线等。 (4) (4) 注意几何参数之间的关系。注意几何参数之间的关系。如选择前角，应同如选择前角，应同 时考虑卷屑槽的形状、是否倒棱、刃倾角的正、负等。时考虑卷屑槽的形状、是否倒棱、刃倾角的正、负等。 (5) (5) 处理好刀具锋锐性与强度、耐磨性的关系。处理好刀具锋锐性与强度、耐磨性的关系。在在 保证具有足够强度和耐磨性的前提保证具有足够强度和耐磨性的前提下，力求刀具锋锐；下，力求刀具锋锐； 在提高刀具锋锐性的同时，在提高刀具锋锐性的同时

30、， 设法强化刀尖和刃区等。设法强化刀尖和刃区等。 1 1、功用、功用 影响切削区的变形、影响切削区的变形、 力、温度、功率消耗等。力、温度、功率消耗等。 影响刀具耐用度，影响刀具耐用度， 切削刃强度、散热条件等切削刃强度、散热条件等 有关。有关。 影响切屑形态、断影响切屑形态、断 屑效果，如小的屑效果，如小的o o，切屑，切屑 变形大，易折断。变形大，易折断。 改变切削刃受力性质。如改变切削刃受力性质。如+o o受弯；受弯；-o o受压。受压。 影响已加工表面的质量，影响已加工表面的质量， 主要是通过积屑瘤、主要是通过积屑瘤、 鳞刺、鳞刺、 振动等因素产生影响。振动等因素产生影响。 图图 o

31、o为正或负时的受力情况为正或负时的受力情况 (a) 正前角正前角; (b) 负前角负前角 2.2.前角的选择原则前角的选择原则 1 1）根据工件材料：）根据工件材料：加工塑性材料时，应选大的前角；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；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。工件材料的强度、硬度愈高时，应选用较小的前角。 2 2）根据刀具材料：）根据刀具材料：抗弯强度和冲击韧性大的刀具材料，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。选较大的前角。反之，应采用较小的前角。 3

32、 3）根据加工要求：根据加工要求： 粗加工，特别是断续切削粗加工，特别是断续切削，或有硬皮时，或有硬皮时, ,如如 铸、锻件，铸、锻件，o o可小些可小些，甚至负前角；精加工时，甚至负前角；精加工时， 选大前角；选大前角； 工艺系统工艺系统刚性差、机床功率不足刚性差、机床功率不足时，时，o o应应 大些，大些，减小切削力和振动；减小切削力和振动； 成形刀具，成形刀具，如成形车刀、铣刀，为防止刃如成形车刀、铣刀，为防止刃 形畸变，形畸变， 可取可取o o0 0； 数控机床、自动机或自动线上数控机床、自动机或自动线上用的刀具用的刀具， 考虑应有较长的刀具耐用度及工作稳定性，考虑应有较长的刀具耐用度

33、及工作稳定性， 常常 取较小的取较小的o o 。 510钛合金钛合金 35403035铝及铝合金铝及铝合金 5101015铜及铜合金铜及铜合金 5101015灰铸铁灰铸铁 20251520奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢 -15-5淬火钢淬火钢 152010-15合金钢合金钢 15201015中碳钢中碳钢 25302025低碳钢低碳钢 精车精车粗车粗车 合理前角（度）合理前角（度） 工件材料工件材料 硬质合金车刀合理前角参考值硬质合金车刀合理前角参考值 l前刀面及其选用 常用的前刀面型式有以下几种常用的前刀面型式有以下几种 l正前角平面型正前角平面型 l正前角平面带倒棱型正前角平面带倒棱型 l负前角单

34、面型负前角单面型 l负前角双面型负前角双面型 l正前角曲面带倒棱型正前角曲面带倒棱型 3.3.前刀面的型式前刀面的型式 1 1）正前角平面型：）正前角平面型：特点是结构简单、刀刃特点是结构简单、刀刃 锐利，但强度低，传热能力差。多用于切锐利，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、成形削脆性材料用刀具、精加工用刀具、成形 刀具和多刃刀具。刀具和多刃刀具。 2 2）正前角平面带倒棱型：）正前角平面带倒棱型：这这 种型式是沿切削刃磨出很窄的种型式是沿切削刃磨出很窄的 棱边，称为负倒棱。但倒棱的棱边，称为负倒棱。但倒棱的 宽度一定要使切屑沿前刀面而宽度一定要使切屑沿前刀面而

35、不是沿负倒棱流出，否则就是不是沿负倒棱流出，否则就是 负前角了。这种型式多用于粗负前角了。这种型式多用于粗 加工铸锻件或断续切削。加工铸锻件或断续切削。 3 3）负前角单面型：）负前角单面型：切削高强度、高硬度材料时，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。采用负前角单面型。但负前角会增大切削力。 4 4）负前角双面型：）负前角双面型：当刀具前刀面有磨损时，刃当刀具前刀面有磨损时，刃 磨前刀面会使

36、刀具材料损失过大，重磨次数减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。应具有足够的宽度，以确保切屑沿该面流出。 5 5）正前角曲面带倒棱型：）正前角曲面带倒棱型：这种型式是在平面带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。性材料的刀具。 1 1、强度和韧性大的、强度和韧性大的刀具材料刀具材料选择大的还是小选择大的还是小

37、的前角，而脆性大的刀具又如何选择？的前角，而脆性大的刀具又如何选择？ 2 2、加工塑性材料加工塑性材料时，一般选择大的还是小的时，一般选择大的还是小的 前角？前角？ 3 3、加工脆性材料时，刀具前角相对塑性材料、加工脆性材料时，刀具前角相对塑性材料 如何选择？如何选择？ 4 4、粗加工和精加工时刀具的前角有何区别？、粗加工和精加工时刀具的前角有何区别？ 问题问题 强度和韧性大的刀具材料可以选择大的前角，强度和韧性大的刀具材料可以选择大的前角， 而脆性大的刀具甚至取负的前角。而脆性大的刀具甚至取负的前角。 加工钢件等加工钢件等塑性材料塑性材料时，一般采用选择时，一般采用选择大大的的 前角。前角。

38、 加工加工脆性材料脆性材料时，因此刀具前角相对塑性材时，因此刀具前角相对塑性材 料取得料取得小些或取负值小些或取负值，以提高刀刃的强度。，以提高刀刃的强度。 粗加工粗加工时，一般取较时，一般取较小小的前角；的前角； 精加工精加工时，宜取较时，宜取较大大的前角，以减小工件变的前角，以减小工件变 形与表面粗糙度；形与表面粗糙度； 解答解答 1.后角的功用 后角的主要作用是减小后刀面与加工表面间的摩擦，后角的主要作用是减小后刀面与加工表面间的摩擦， 降低刀具磨损，提高工件表面质量。降低刀具磨损，提高工件表面质量。 配合前角工作，后角越大，切削刃钝圆半径越小，配合前角工作，后角越大，切削刃钝圆半径越小

39、， 切削刃越锋利。切削刃越锋利。 影响切削刃和刀头的强度及散热体积。影响切削刃和刀头的强度及散热体积。 0 0 0 2.后角的选择原则 1 1）粗加工时，后角应取小值。精加工）粗加工时，后角应取小值。精加工 时，后角应取大值。时，后角应取大值。 2 2）工件材料硬度、强度较高时，应取）工件材料硬度、强度较高时，应取 较小的后角。较小的后角。 3 3）工件材料塑性较大，材质较软或容）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。易产生加工硬化时，应适当加大后角。 4 4）尺寸精度要求较严时（如定尺寸刀）尺寸精度要求较严时（如定尺寸刀 具）具） ，宜取较小的后角。，宜取较小的后

40、角。 5 5）工艺系统刚性差，容易出现振动，）工艺系统刚性差，容易出现振动， 应适当减小后角。应适当减小后角。 6 6）一般车刀副后角做成与主后角相等。）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，用以提高切断刀、铣刀的副后角较小，用以提高 刀具强度。刀具强度。 o o = 13 = 13 1015钛合金钛合金 1012810铝及铝合金铝及铝合金 6868铜及铜合金铜及铜合金 6846灰铸铁灰铸铁 81068奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢 810淬火钢淬火钢 6857合金钢合金钢 6857中碳钢中碳钢 1012810低碳钢低碳钢 精车精车粗车粗车 合理后角（度）合理后角（度） 工件材

41、料工件材料 硬质合金车刀合理后角参考值硬质合金车刀合理后角参考值 3.后刀面的形式 单一后刀面单一后刀面 双重后刀面双重后刀面 为了保证刃口强度，减小刃磨后刀面的工作量，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常在车刀后刀面上磨出双重后角双重后角。 刃带刃带 在后刀面上磨出在后刀面上磨出后角为零度的小棱面后角为零度的小棱面，起稳定、，起稳定、 导向、消振、强化切削刃的作用。刃带宽度不宜导向、消振、强化切削刃的作用。刃带宽度不宜 过宽，否则会增大摩擦作用。过宽，否则会增大摩擦作用。 消振棱消振棱 指沿着切削刃在后刀面上磨出指沿着切削刃在后刀面上磨出负后角的小棱面负后角的小

42、棱面， 有强化切削刃、减缓刀具磨损和消振作用。有强化切削刃、减缓刀具磨损和消振作用。 问题问题 1 1、工件材料强度或、工件材料强度或硬度较高硬度较高时，一般采时，一般采 用用较小还是较大的后角较小还是较大的后角？ 2 2、对于、对于塑性较大塑性较大材料，一般取材料，一般取较小还是较小还是 较大的后角较大的后角？ 1 1、工件材料强度或、工件材料强度或硬度较高硬度较高时，为加强切时，为加强切 削刃，一般采用削刃，一般采用较小后角较小后角。 2 2、对于、对于塑性较大塑性较大材料，已加工表面易产生材料，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硬化时，后刀面摩擦对刀具磨损和 加工表

43、面质量影响较大时，一般取加工表面质量影响较大时，一般取较大较大 后角。后角。 解答解答 刀尖安装高低对工作角度的影响 应用：粗车外圆：刀尖高于工件中心，增大前角，降低切削力 精车外圆：刀尖低于工件中心，增大后角，减少后刀面磨损 车成形面：刀尖与工件中心等高，避免误差 l主偏角对切削过程的影响主偏角对切削过程的影响 主偏角主偏角r r影响工件表面形状影响工件表面形状 当车削阶梯轴时，应选用当车削阶梯轴时，应选用r r=90=90，而当车削外圆端面及倒，而当车削外圆端面及倒 角时，则可选角时，则可选r r=45=45。 主偏角主偏角r r的大小，还影响断屑的效果。的大小，还影响断屑的效果。 r r

44、越大时，切削厚度越大，切削宽度越小，越容易断屑。越大时，切削厚度越大，切削宽度越小，越容易断屑。 主偏角主偏角r r的大小，还可能影响残留面积的高度的大小，还可能影响残留面积的高度 当主切削刃的直线部分参与形成残留面积时，减小当主切削刃的直线部分参与形成残留面积时，减小r r，可，可 提高加工表面光洁度提高加工表面光洁度 主偏角主偏角rr大小，影响切入条件，从而影响切削冲击大小，影响切入条件，从而影响切削冲击 三、三、 主、副偏角的合理选择主、副偏角的合理选择 l主偏角的功用 影响表面粗糙度影响表面粗糙度 影响刀具耐用度：影响刀具耐用度：k kr r、k kr r 小，则切削刃增长，散热小，则

45、切削刃增长，散热 好，好，T T 影响切削分力比例：影响切削分力比例：k kr r F Ff f , ,F Fp p 影响排屑、断屑效果影响排屑、断屑效果 FpFp变形变形 加加 工精度工精度 ，易振，易振 动动RaRa， r r越大时，切削厚度越大时，切削厚度 越大，切削宽度越小，越大，切削宽度越小， 越容易断屑。越容易断屑。 l副偏角的功用 l负偏角对切削过程的影响负偏角对切削过程的影响 减小副偏角减小副偏角r r，可增强刀尖强度，改善散热条件。，可增强刀尖强度，改善散热条件。 减小副偏角减小副偏角r r ，则可以显著减少切削后的残留面积，提高，则可以显著减少切削后的残留面积，提高 表面光

46、洁度。表面光洁度。 但但r r 太小就会增加负切削刃的工作长度，增大副后刀面同太小就会增加负切削刃的工作长度，增大副后刀面同 已加工表面之间的摩擦，易引起系统振动，反而增大表面粗已加工表面之间的摩擦，易引起系统振动，反而增大表面粗 糙度值。糙度值。 l合理选择主偏角 根据工件形状或工艺加工要求进行合理选择。根据工件形状或工艺加工要求进行合理选择。 当工艺系统刚性不足时，应选取较大主偏角当工艺系统刚性不足时，应选取较大主偏角 当工件材料强度大、硬度高时，为减轻单位切削刃当工件材料强度大、硬度高时，为减轻单位切削刃 上的负荷，增强刀尖强度，改善散热条件，以提高上的负荷，增强刀尖强度，改善散热条件，

47、以提高 刀具耐用度就要取较小的主偏角刀具耐用度就要取较小的主偏角r r=10=10-30-30。 粗加工、半精加工，为提高刀具寿命，减少震动，粗加工、半精加工，为提高刀具寿命，减少震动， k kr r宜大宜大 根据加工表面形状根据加工表面形状 要求选取主偏角。要求选取主偏角。 l合理选择副偏角 因副偏角影响表面粗糙度和刀具强度，所以副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。摩擦和振动的条件下，应选取较小的副偏角。 3 3、工艺系统刚性较好时，主偏角、工艺系统刚性较好时，主

48、偏角 r r如何如何 选择？选择？ 4 4、当车阶梯轴时，、当车阶梯轴时， r r ？；同一把刀？；同一把刀 具加工外圆、端面和倒角时，具加工外圆、端面和倒角时， r r ？ 5 5、副偏角、副偏角 r r 的大小对表面粗糙度如何的大小对表面粗糙度如何 影响？影响？ 问题问题 3 3、工艺系统刚性较好工艺系统刚性较好时（工件长径比时（工件长径比 l lw w/ /d dww 6 6） ，主偏角，主偏角 r r可以可以取小值取小值。 4 4、当车阶梯轴时，、当车阶梯轴时， r r 9090o o；同一把刀具；同一把刀具 加工外圆、端面和倒角时，加工外圆、端面和倒角时， r r 4545o o。 5 5、副偏角的减小，将可降低残留物面积的副偏角的减小，将可降低残留物面积的 高度，提高理论表面高度，提高理论表面粗糙度粗糙度值，值， 解答解答 直线过渡刃直线过渡刃 过渡刃的偏角过渡刃的偏角r r r r/2/2、长度、长度b b （1/41/41/51/5） a ap p ，这种过渡刃多用于，这种过渡刃多用于粗加工粗加工或或强力切削的车刀强力切削的车刀 上。上。 圆弧过渡刃圆弧过渡刃 过渡刃也可磨成圆弧形。它的参数就是刀尖过渡刃也可磨成圆弧形。它的参数就是刀尖 圆弧半径圆弧半径r