机械制造工艺与设备 刀具静止角度参考系和刀具静止角度的标注.docx

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机械制造工艺与设备刀具静止角度参考系和刀具静止角度的标注

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第二节刀具静止角度参考系和刀具静止角度的标注

金属切削刀具的种类虽然

很多，但它们切削部分的几何

形状与参数却有着共性的内容。

不论刀具构造如何复杂，它们

的切削部分总是近似地以外圆

车刀切削部分为基本形态。

一、传统刀具与现代刀具

1、传统刀具

硬质合金焊接车刀

所谓焊接式车刀，就

是在碳钢刀杆上按刀具几

何角度的要求开出刀槽，

用焊料将硬质合金刀片焊

接在刀槽内，并按所选择

的几何参数刃磨后使用的

车刀。

2、现代刀具

机夹式刀具

机夹刀具是采用普通

刀片，用机械夹固的

方法将刀片夹持在刀

杆上使用的刀具。

2、现代刀具

可转位车刀

可转位车刀是使用可

转位刀片的机夹车刀。

一条切削刃用钝后可迅

速转位换成相邻的新切

削刃，即可继续工作，

直到刀片上所有切削刃

均已用钝，刀片才报废

回收。

更换新刀片后，

车刀又可继续工作。

二、传统刀具与现代刀具的比较

�现代刀具的优点:

�刀具刚性好，寿命长

�生产效率高,定位精度高。

�　有利于推广涂层、陶瓷等新技术

现代刀具的优点

与焊接车刀相比，

可转位车刀具有下述

优点:

（1）刀具刚性好，寿

命高。

由于刀片避免

了由焊接和刃磨高温

引起的缺陷,刀具几何

参数完全由刀片和刀

杆槽保证，切削性能

稳定，经得起冲击和

振动，从而提高了刀

具寿命。

现代刀具的优点

（2）生产效率高,定位精

度高。

刀片转位或更换

新刀片后，刀尖位置的

变化应在工件精度允许

的范围内，可大大减少

停机换刀等辅助时间。

�刀杆重复使用

�刀片有多刃可用

现代刀具的优点

（3）可转位刀有

利于推广使用涂

层、陶瓷等新型

刀具材料。

硬质合金钢

�硬质合金是一种主要由不

同的碳化物和粘结相组成

的粉末冶金产品。

�硬质合金很硬。

其主要碳

化物有：

�

�

�

�

-碳化钨（WC）

-碳化钛（TiC）

-碳化钽（TaC）

-碳化铌（NbC）

�在大部分情况下，钴作为

粘结相使用。

PVD物理镀层方法

物理气相沉积是一种固

态的金属反应成分的过

程，例如钛。

物理气相

沉积一般有真空中蒸发

沉积、溅射、离子镀三

种将固态镀层材料气化

的方法。

由于PVD工艺温度

低，不会降低硬质

合金刀片自身的强

度，刀片刃部可磨

得十分锋利，从而

可降低机床的功率

消耗。

举例

百层镀层的WQM35材料

　　　从技术上讲，制备由

上百层（每层厚度为

50~1000nm）组成的多层

镀层，在PVD工艺中容易

实现。

单层厚度为

20~50nm时，这种镀层的

耐磨性最佳。

二、传统刀具与现代刀具的比较

�现代刀具的缺点:

　缺点：

　　无法制造小尺寸刀具

　　精度有限

　　制造工艺复杂

　　通常不能提供连续的、　　　

高精度的长切削刃

�现代刀具的缺点:

�现代刀具的应用

�应用

大量用于常规尺寸的刀具

精度不高的定尺寸刀具

焊接式硬质合金刀具

�优点：

精度高

制造工艺比较简单

�缺点

通常有残余焊接应力存在，

限制了其切削速度的提高

（一般在60m/min左右）

不能应用镀层技术

�应用

通常用于需要长切削刃的精

加工刀具

用于传统机床和低速加工

二、车刀的组成

外圆车刀是最基本、最典型的切削刀具，其切削部分（又称刀头）

由前面、主后面、副后面、主切削刃、副切削刃和刀尖所组成。

刀具切削部分的结构要素如图1-5所示，

其定义如下：

前刀面　切屑流过的表面，以Aγ表示。

演示

主后刀面与工件上过渡表面相对的表

面，以Aα表示。

副后刀面　与工件上已加工表面相对的表

面，以Aα’表示。

主切削刃　前刀面与主后刀面的交线，记

为S。

它承担主要的切削工作。

副切削刃　前刀面与副后刀面的交线，记

为S′。

它协同主切削刃完成切削工作，并最

终形成已加工表面。

刀尖主切削刃和副切削刃的汇交处相当

少的一部分切削刃。

三、刀具静止角度参考系及其坐标平面

（一）刀具静止角度参考系

�静止角度参考系的主要作用：

定义、设计、制造、刃

磨和测量刀具之用。

�在该参考系中定义的角度称为刀具的标注角度。

两个假设条件：

�1、不考虑进给运动，即用主运动向量近似代替切削

刃与工件之间的相对运动的合成速度向量。

�2、刀具的刃磨和安装基准面垂直或平行于参考系平

面，同时设定刀杆中心线与进给运动方向垂直。

三、刀具静止角度参考系及其坐标平面

由以下三个在空间相互垂

直的参考平面构成。

2.正交平面参考系

通过切削刃上选定点，垂

直于该点切削速度方向的

平面。

通常平行于车刀的

安装面

（1）基面pr

（2）切削平面ps

（3）正交平面po

通过切削刃上选定点，垂

直于基面并与主切削刃相

切的平面。

通过切削刃上选定点，同

时与基面和切削平面垂直的平面。

三、刀具静止角度参考系及其坐标平面

（1）基面pr

（2）切削平面ps

（3）正交平面po

三、刀具静止角度参考系及其坐标平面

1）法平面通过切削刃上选

定点并垂直于切削刃的平面

静止正交参考系建立动画演示

静止进给参考系建立动画演示

三、刀具静止角度的标注

一刃四角法

所谓的“一刃四角法”是指刀具上每一条切削刃,必须且只需四个

角度基本角度,就能唯一的确定其在空间的位置。

�切削刃S前刀面与主后刀面的交线，记为S。

它承担主要的切

削工作。

�主偏角κr主切削刃在基面上的投影与进给运动速度vf方向之

间的夹角。

�刃倾角λs

主切削刃与基面之间的夹角。

�前角γ

�后角αo后面与切削平面之间的夹角。

前面与基面之间的夹角。

O

O

三、刀具静止角度的标注

基面内测量：

主偏角κr

主切削刃在基面上的投影

与进给运动方向的夹角

主剖面内度量：

前角γo

前刀面与基面的夹角。

后角αo

主后刀面与切削平面的夹

角

切削平面度量：

刃倾角λs

主切削刃与基面间的夹角