硬质合金刀具角度

1、一、车刀的组成如图1所示，车刀由切削部分和夹持部分（刀杆）两大部分组成。图1 车刀的组成刀头承担切削工作，由各种刀具材料制作；刀杆用于将车刀夹持在车床刀架上，常用普通碳钢（45）、球墨铸铁制成。车刀的切削部分由三个表面、两条刀刃和一个刀尖组成。1前刀面 直接与切屑接触的表面，用表示。2主后刀面 与工件上过渡表面相对着的表面，用表示。3副后刀面 与工件上已加工表面相对着的表面，用表示。4主切削刃 前面与后面的交线。承担主要切削工作，用S表示。5副切削刃 前面与副后面的交线。其靠刀尖处起微量切削作用，具有修光性质。用表示。6刀尖 主切削刃和副切削刃的交点。通常以圆弧或短直线形成出现，以提高刀具的使

2、用寿命。不同类型的刀具，其刀面、切削刃的数量不完全相同，如切断刀就有两个副后面，两个副切削刃和两个刀尖。二、刀具的几何角度（一） 刀具角度的参考系切削能否顺利进行，刀具的几何角度起着十分重要的作用。为在设计、绘图、刃磨、测量中正确表示这些角度，须确定一参考坐标平面作为基准。下面介绍刀具静止参考系中常用的正交平面参考系。如图2所示。图2 正交平面参考系1基面 过主切削刃上的一点，垂直于切削速度方向的平面。用表示。2切削平面 过主切削刃上的一点，与主切削刃相切并垂直于基面的平面。用表示。3正交平面 垂直于主切削刃在基面上投影的平面，又称主剖面，用表示。切削平面、基面、正交平面（主剖面）在空间相互垂

3、直，构成一个空间直角坐标系，是车刀几何角度的测量平面。（二）车刀的基本角度（图3） 图3 车刀的几何角度1在正交平面（主剖面）中测量、标注的角度 前角 前刀面（）与基面（）的夹角，用表示。当前刀面与基面的夹角小于90时，为正值；大于90时，为负值。 后角 后刀面与切削平面 间的夹角，用表示。当后刀面与切削平面的夹角小于90时，为正值；大于90时，为负值。前刀面、后刀面间的夹角称为楔角。90（ ） 2在基面内测量、标注的角度：主偏角 主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角，用表示。它总为正值。副偏角 副切削刃在基面上的投影与进给运动相反方向的夹角，用表示。主切削刃和副切削刃在基面上的投影的夹

4、角 称为刀尖角。 180（） 3在切削平面内测量、标注的角度：刃倾角 主切削刃与基面（）之间的夹角，用表示。刃倾角也有正负之分，如图4所示，当刀尖在切削刃最高点时，刃倾角为正；刀尖在最低点时，刃倾角为负。当主切削刃与基面平行时，刃倾角为0。图4 车刀的刃倾角4在副正交平面中测量、标注的角度：参照主切削刃的研究方法，在负切削刃上同样可定义一副正交平面（副剖面）。在副正交平面 中测量、标注的角度有副后角，它是副后面与副切削平面间的夹角。当副后面与副切削平面的夹角小于90时，后角为正值。由于车刀有主、副两个切削刃，每个切削刃都可建立一个坐标系，在每一坐标系的坐标平面上，又都可测量出三个基本角度：前角

5、（副前角）、后角（副后角）和刃倾角（副刃倾角），加上主、副偏角，这样，车刀就共有八个基本角度。但因主、副切削刃处于一个前刀面上，当前角和刃倾角确定后，副前角和副刃倾角可以通过换算求得，故为派生角度。刀尖角、楔角也属派生角度。所以车刀的基本角度为六个，即前角、后角、刃倾角、主偏角、副偏角和副后角。这是在刀具图纸上必须标出的，其它角度则不必标注。三、前角的选择1前角的功用 前角主要影响切屑变形和切削力的大小及刀具耐用度和加工表面质量的高低。增大，可减小切屑变形和摩擦，故切削力小、切削热少，加工表面质量高。但过大，会降低刀刃强度，散热体积减小，刀具耐用度下降。减小，刀具强度提高，切屑变形增大，易断屑

6、。但过小，会使切削力和切削热增加，刀具耐用度降低。2前角的选择原则根据工件材料选 加工塑性材料时，特别是加工硬化严重的材料（如不锈钢等），为了减小切屑变形和刀具磨损，应选用较大的；加工脆性材料时，由于产生的切屑为崩碎切屑，切屑变形也小，增大 的意义不大，而这时刀屑间的作用力集中在切削刃附近，为保证切削刃具具有足够的强度，应采用较小的。工件的强度和硬度低时，由于切削力不大，为使切削刃锋利，可选用较大的甚至很大的；工件材料的强度高时，应选用较小的；加工特别硬的工件材料（如淬火钢）时，应选用很小的；甚至选用负前角；这是因为工件的强度、硬度愈高，产生的切削力愈大，切削热愈多，为了使切削刃具有足够的强度

7、和散热容量，防止崩刃和迅速磨损，因此应选用较小的。根据刀具材料选 刀具材料的抗弯强度和冲击韧性较低时应选较小的；高速钢刀具比硬质合金刀具的合理前角约大510。陶瓷刀具的合理前角应选得比硬质合金刀具更小一些。根据加工性质选 粗加工时，特别是断续切削或加工有硬皮的铸、锻件，不仅切削力大，切削热多，而且承受冲击载荷，为保证切削刃有足够的强度和散热面积，应适当减小；精加工时，对切削刃强度要求较低，为使切削刃锋利，减小切屑变形和获得较高的表面质量， 应取得较大一些。数控机床和自动机、自动线用的刀具，为保证刀具工作的稳定性（不发生崩刃和破损），通常选用较小的。在一般情况下，前角主要根据被加工材料来选择。硬

8、质合金车刀前角的选择参考值见表1。表1 硬质合金车刀合理前角参考值工 件 材 料合 理 前 角()工 件 材 料合 理 前 角()粗 车精 车粗 车精 车低碳钢、Q2351820202540Cr（正火）1318152045钢（正火）1518182040Cr（调质）1015131845钢（调质）1015131840钢、40Cr钢锻件101545钢、40Cr、铸钢件或钢锻件断续切削1015510淬硬钢（4050HRC）155灰铸铁断续切削51005灰铸铁HT150、HT200、青铜ZQSn101、脆黄铜HPb5911015510高强度钢（b180MPa）5铝L3及铝合金LY1230353540高强

9、度钢（b180MPa）10紫铜T1T425303035锻造高温合金510奥氏体不锈钢（185HBS以下）1525铸造高温合金05马氏体不锈钢（250HBS以下）1525钛及钛合金510马氏体不锈钢（250HBS以上）5铸造碳化钨1015四、后角的选择1后角的功用 后角的主要功用是减小主后刀面与过渡表面的弹性恢复层之间的摩擦，减轻刀具磨损。小，使主后刀面与工件表面的摩擦加剧，刀具磨损加大，工件冷硬程度增加，加工表面质量差；尤其是切削厚度较小时，上述情况更严重。增大，摩擦减小，也减小了刃口钝圆半径，这对切削厚度较小的情况有利，但使刀刃强度和散热情况变差。2后角的选择原则根据切削厚度选 切削厚度愈大

10、，则应愈小；反之亦然。如进给量较大的外圆车刀68；每齿进刀量很小的立铣刀6；而每齿进刀量不超过0.01的圆盘铣刀30。这是因为切削厚度较大时，切削力较大，切削温度也较高，为了保证刃口强度和改善散热条件，所以应取较小的。切削厚度愈小，切削层上被切削刃的钝圆半径挤压而留在已加工表面上的、并与主后刀面挤压摩擦的这一薄层金属占切削厚度的比例就越大。若增大，就可减小刃口钝圆半径，使刃口锋利，便于切下薄切屑，可提高刀具耐用度和加工表面质量。综上，粗加工、强力切削（大进给量）切削以及承受冲击载荷的刀具，增大刃口强度是主要的。这时应选取较小的；精加工时则应选取较大的。适当考虑被加工材料的力学性能 工件材料硬度

11、、强度较高时，为保证切削刃强度，宜选取较小的；工件材料的硬度较低、塑性较大，以及易产生加工硬化时，主后刀面的摩擦对已加工表面质量和刀具磨损影响较大，此时应取较大的；加工脆性材料时，切削力集中在刀刃附近，为强化切削刃，宜选取较小的。考虑工艺系统的刚性 工艺系统刚性差，易产生振动，为增强刀具对振动的阻尼，应选取较小的。考虑加工精度 对于尺寸精度要求高的精加工刀具（如铰刀等）为减小重磨后刀具尺寸变化，保证有较高的耐用度，应取得较小。硬质合金车刀后角参考值见表2。表2 硬质合金车刀合理后角参考值工件材料合 理 后 角 ()粗 车精 车低碳钢8101012中碳钢5768合金钢5768淬火钢810不锈钢6

12、8810灰铸铁4668铜及铜合金（脆）4668铝及铝合金8101012钛合金b1.17GP1015副后角 可减少副后面与已加工表面的摩擦。一般车刀、刨刀等的与相等；而切断刀、切槽刀及锯片铣刀等的 因受刀头强度限制，只能取得较小，通常=12。五、主偏角及副偏角的选择1主偏角的功用及选择原则 主偏角的功用是影响刀尖部分的强度、散热条件、径向力和轴向力的比例等；在加工台阶或倒角时 还决定着工件表面的形状。减小会使刀尖强度增加，散热条件得到改善，切削厚度减小，切削宽度增加，单位长度刀刃上的负荷减轻，这些都有利于提高刀具耐用度；而加大，则有利于减小径向力，防止工件变形和减小加工中的振动。主要根据工艺系统

13、的刚度来选。当工艺系统的刚性低（如车细长轴、薄壁套筒）时，须取较大的，甚至取90，以减小；工艺系统的刚性足够时，应采用较小的，以提高刀具耐用度。例如，车削细长轴时，常取=90；车削高强度、高硬度的冷硬轧辊时，常取15。2副偏角的功用及选择原则 副偏角的作用主要是减少刀具副切削刃、副刀面与已加工表面的摩擦。减小会使刀尖角加大，提高刀尖部分的强度，并且有利于降低残留面积的高度，降低已加工表面的表面粗糙度。但是，小的会使刀具与工件之间的摩擦和径向力 增加。增大时，其结果正好相反。主要根据工件已加工表面粗糙度的要求选。粗加工时，可取大些；精加工时，可取小些。为降低工件的表面粗糙度值，必要时可磨出=0的

14、修光刃，修光刃的长度应略大于进给量。加工高强度、高硬度的材料或断续切削时，应取较小的（46），以提高刀尖的强度。工件刚性较差时，为减小径向力，避免产生振动，可稍大些。硬质合金车刀主偏角和副偏角的参考值见表3。表3 硬质合金车刀主偏角和副偏角的参考值加 工 情 况参考角度值()主偏角 副偏角 粗 车工艺系统刚性好45，60，75510工艺系统刚性差60，75，901015车细长轴、薄壁零件90，93610精 车工艺系统刚性好4505工艺系统刚性差60，7505车削冷硬铸铁、淬火钢1030410从工件中间切入45603045切断刀、切槽刀609012四、刃倾角的选择1刃倾角的作用 刃倾角主要影响切

15、屑流向（图5）和刀尖强度（图6）。为正时，刀尖部分强度较差，切削时刀尖先与工件接触，容易打刀；正的刃倾角使切屑流向待加工表面，可避免缠绕和划伤已加工表面；为负时，切削时刀刃先接触工件，不容易打刀，对刀尖起保护作用；负的刃倾角使切屑流向已加工表面，容易将已加工表面划伤。还将导致实际工作前角增大，切削力减小，切削轻快平稳。图5 刃倾角对切屑流向的影响 图6 刃倾角对刀尖强度的影响 2刃倾角的选择原则主要根据刀尖强度、切屑流向和工艺系统的刚性来选。一般遵循以下原则： 粗加工时取负值、精加工时取正值 0时，刀具具有较高的强度和散热条件，切入工件时刀尖免受冲击；0时，使切屑流向待加工表面，以提高表面质量

16、。断续切削、加工不规则表面取负值 因断续切削、不规则表面加工时，冲击力大，负的刃倾角可提高刀尖强度。工件材料硬度高时取负值 切削硬度很高的材料（如淬火钢），应取绝对值较大的负刃倾角，以使刀具有足够的强度。工艺系统刚性差的取正值 因为0时，可减小径向力，从而避免切削中的振动。硬质合金车刀刃倾角的参考值见表4。表4 硬质合金车刀刃倾角的参考值s值()055100551010151045应用范围精车钢和细长轴精车有色金属精车钢和灰铸铁精车余量不均匀的钢断续车削钢和灰铸铁带冲击切削淬硬钢五、其它几何参数的选择1负倒棱及其参数的选择 在粗加工钢和铸铁的硬质合金刀具上，常在主切削刃上磨出一个前角为负值的倒棱面（图7），称为负倒棱。其作用是增加刀刃强度，改善刃部散热条件，避免崩刃，并提高刀具耐用度。由于倒棱宽度很窄（0.21），故不会改变刀具前角的作用。图7 负倒棱 图8 过渡刃负倒棱参数（包括倒棱宽度和倒棱角）应适当选择。太小时，起不到应有的作用；太大时，又会增大切削力和切削变形。一般情况下,工件材料强度、硬度高,而材料的抗弯强度低且进给量大时, 和应较大；加工钢料时，若0.2mm，f0.3mm/r，可取=（0.30.8）f，=510；当2mm，f0.7mm/r，=（0.30.8）f，=25。2过渡刃及其参数的选择 连接刀具主、副切削刃的刀尖通常磨成一段圆弧或直线刃