硬質(zhì)合金刀具角度

1、一、車刀的組成如圖1所示，車刀由切削部分和夾持部分（刀桿）兩大部分組成。刀頭承擔(dān)切削工作，由各種刀具材料制作；刀桿用于將車刀夾持在車床刀架上，常用普通碳鋼（45）、球墨鑄鐵制成。萬柄車刀的切削部分由三個表面、兩條刀刃和一個刀尖組成。前月面力 、主切削刃£ f后刀面力刀尖1 .前刀面直接與切屑接觸的表面，用ay表切削出六示。副切削見2 .主后刀面與工件上過渡表面相對著的表明后刃面心又面，用Aa表小。車刀的組成3 .副后刀面與工件上已加工表面相對著的西彳圖1表面，用A&表小oS表小o4 .主切削刃前面與后面的交線。承擔(dān)主要切削工作，用5 .副切削刃前面與副后面的交線。具靠刀尖處起

2、微量切削作用，具有修光性質(zhì)。用S，表示。6 .刀尖主切削刃和副切削刃的交點(diǎn)。通常以圓弧或短直線形成出現(xiàn)，以提高刀具的使用壽命。不同類型的刀具，其刀面、切削刃的數(shù)量不完全相同，如切斷刀就有兩個副后面，兩個副切削刃和兩個刀尖。二、刀具的幾何角度（一）刀具角度的參考系切削能否順利進(jìn)行，刀具的幾何角度起著十分重要的作用。為在設(shè)計、繪圖、刃磨、測量中正確表示這些角度，須確定一參考坐標(biāo)平面作為基準(zhǔn)。下面介紹刀具靜止參考系中常用的正交平面參考系。如圖2所示。產(chǎn)切削平面鳥正交平面汽圖2正交平面參考系1 .基面過主切削刃上的一點(diǎn)，垂直于切削速度方向的平面。用Pr表示。2 .切削平面過主切削刃上的一點(diǎn)，與主切削刃

3、相切并垂直于基面的平面。用R表小。3 .正交平面垂直于主切削刃在基面上投影的平面，又稱主剖面，用Po表示。切削平面、基面、正交平面（主剖面）在空間相互垂直，構(gòu)成一個空間直角坐標(biāo)系，是車刀幾何角度的測量平面。（二）車刀的基本角度（圖3）圖3車刀的幾何角度4 .在正交平面（主剖面）中測量、標(biāo)注的角度前角前刀面（A7）與基面（Pr）的夾角，用?。表示。當(dāng)前刀面與基面的夾角小于90°時，Yo為正值；大于900時，¥。為負(fù)值。后角后刀面Ao（與切削平面Ps間的夾角，用小。表示。當(dāng)后刀面與切削平面的夾角小于90°時，a。為正值；大于90°時，支。為負(fù)值。前刀面、后刀

4、面間的夾角B稱為楔角。B=90°（Vo+ao）5 .在基面內(nèi)測量、標(biāo)注的角度：主偏角主切削刃在基面上的投影與進(jìn)給運(yùn)動方向的夾角，用kr表示。它總為正值。副偏角副切削刃在基面上的投影與進(jìn)給運(yùn)動相反方向的夾角，用k；表示。主切削刃和副切削刃在基面上的投影的夾角稱為刀尖角。酎=180°（kr+kJ）6 .在切削平面內(nèi)測量、標(biāo)注的角度：刃傾角主切削刃與基面（Pr）之間的夾角，用於表示。刃傾角也有正負(fù)之分，如圖4所示，當(dāng)?shù)都庠谇邢魅凶罡唿c(diǎn)時，刃傾角為正；刀尖在最低點(diǎn)時，刃傾角為負(fù)。當(dāng)主切削刃與基面平行時，刃傾角為0°。圖4車刀的刃傾角7 .在副正交平面中測量、標(biāo)注的角度：參

5、照主切削刃的研究方法，在負(fù)切削刃上同樣可定義一副正交平面（副剖面）P0'。在副正交平面中測量、標(biāo)注的角度有副后角力,它是副后面At與副切削平面Ps同的夾角。當(dāng)副后面與副切削平面的夾角小于90°時，后角為正值。由于車刀有主、副兩個切削刃，每個切削刃都可建立一個坐標(biāo)系，在每一坐標(biāo)系的坐標(biāo)平面上，又都可測量出三個基本角度：前角（副前角）、后角（副后角）和刃傾角（副刃傾角），加上主、副偏角，這樣，車刀就共有八個基本角度。但因主、副切削刃處于一個前刀面上，當(dāng)前角，和刃傾角人確定后，副前角/和副刃傾角履可以通過換算求得，故為派生角度。刀尖角距、楔角B也屬派生角度。所以車刀的基本角度為六個

6、，即前角九、后角口0、刃傾角h、主偏角kr、副偏角kr和副后角0（0。這是在刀具圖紙上必須標(biāo)出的，其它角度則不必標(biāo)注。三、前角的選擇1 .前角的功用前角主要影響切屑變形和切削力的大小及刀具耐用度和加工表面質(zhì)量的高低。增大兀，可減小切屑變形和摩擦，故切削力小、切削熱少，加工表面質(zhì)量高。但？o過大，會降低刀刃強(qiáng)度，散熱體積減小，刀具耐用度下降減小工，刀具強(qiáng)度提高，切屑變形增大，易斷屑。但兀過小，會使切削力和切削熱增加，刀具耐用度降低。2 .前角的選擇原則根據(jù)工件材料選加工塑性材料時，特別是加工硬化嚴(yán)重的材料（如不銹鋼等），為了減小切屑變形和刀具磨損，應(yīng)選用較大的九；加工脆性材料時，由于產(chǎn)生的切屑為

7、崩碎切屑，切屑變形也小，增大的意義不大，而這時刀一屑問的作用力集中在切削刃附近，為保證切削刃具具有足夠的強(qiáng)度，應(yīng)采用較小的幾。工件的強(qiáng)度和硬度低時，由于切削力不大，為使切削刃鋒利，可選用較大的甚至很大的匕；工件材料的強(qiáng)度高時，應(yīng)選用較小的九；加工特別硬的工件材料（如淬火鋼）時，應(yīng)選用很小的兒;甚至選用負(fù)前角；這是因?yàn)楣ぜ膹?qiáng)度、硬度愈高，產(chǎn)生的切削力愈大，切削熱愈多，為了使切削刃具有足夠的強(qiáng)度和散熱容量，防止崩刃和迅速磨損，因此應(yīng)選用較小的九。根據(jù)刀具材料選刀具材料的抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性較低時應(yīng)選較小的孔;高速鋼刀具比硬質(zhì)合金刀具的合理前角約大5°10°。陶瓷刀具的合理前角應(yīng)

8、選得比硬質(zhì)合金刀具更小一些。根據(jù)加工性質(zhì)選粗加工時，特別是斷續(xù)切削或加工有硬皮的鑄、鍛件，不僅切削力大，切削熱多，而且承受沖擊載荷，為保證切削刃有足夠的強(qiáng)度和散熱面積，應(yīng)適當(dāng)減小九；精加工時，對切削刃強(qiáng)度要求較低，為使切削刃鋒利，減小切屑變形和獲得較高的表面質(zhì)量，應(yīng)取得較大一些。數(shù)控機(jī)床和自動機(jī)、自動線用的刀具，為保證刀具工作的穩(wěn)定性（不發(fā)生崩刃和破損），通常選用較小的兀。在一般情況下，前角為主要根據(jù)被加工材料來選擇。硬質(zhì)合金車刀前角九的選擇參考值見表1。表1硬質(zhì)合金車刀合理前角參考值工件材料合理前角（°）工件材料合理前角（°）粗車精車粗車精車低碳鋼、Q2351820202

9、540Cr（正火）1318152045鋼（正火）1518182040Cr（調(diào)質(zhì)）1015131845鋼（調(diào)質(zhì)）1015131840鋼、40Cr鋼鍛件101545鋼、40Cr、鑄鋼件或鋼鍛件斷續(xù)切削1015510淬硬鋼（4050HRC155灰鑄鐵斷續(xù)切削51005灰鑄鐵HT15RHT200青銅ZQSn10-1、脆黃銅HPb59-11015510高強(qiáng)度鋼（bb180MPa-5鋁L3及鋁合金LY1230353540高強(qiáng)度鋼（bb>180MPa-10紫銅T1T425303035鍛造高溫合金510奧氏體不銹鋼（185HBi以下）51525鑄造高溫合金05馬氏體不銹鋼（250HBl以下）51525鈦

10、及鈦合金510馬氏體不銹鋼（250HBl以上）-5鑄造碳化鴇1015四、后角的選擇1 .后角的功用后角的主要功用是減小主后刀面與過渡表面的彈性恢復(fù)層之間的摩擦，減輕刀具磨損。3。小，使主后刀面與工件表面的摩擦加劇，刀具磨損加大，工件冷硬程度增加，加工表面質(zhì)量差；尤其是切削厚度較小時，上述情況更嚴(yán)重。網(wǎng)增大，摩擦減小，也減小了刃口鈍圓半徑，這對切削厚度較小的情況有利，但使刀刃強(qiáng)度和散熱情況變差。2 .后角的選擇原則根據(jù)切削厚度選切削厚度hD愈大，則心應(yīng)愈??；反之亦然。如進(jìn)給量較大的外圓車刀*=608°每齒進(jìn)刀量很小的立銃刀。=6°而每齒進(jìn)刀量不超過0.01mm的圓盤銃刀cto

11、=30°。這是因?yàn)榍邢骱穸容^大時，切削力較大，切削溫度也較高，為了保證刃口強(qiáng)度和改善散熱條件，所以應(yīng)取較小的«oo切削厚度愈小，切削層上被切削刃的鈍圓半徑擠壓而留在已加工表面上的、并與主后刀面擠壓摩擦的這一薄層金屬占切削厚度的比例就越大。若增大«o,就可減小刃口鈍圓半徑，使刃口鋒利，便于切下薄切屑，可提高刀具耐用度和加工表面質(zhì)量。綜上，粗加工、強(qiáng)力切削（大進(jìn)給量）切削以及承受沖擊載荷的刀具，增大刃口強(qiáng)度是主要的。這時應(yīng)選取較小的«0；精加工時則應(yīng)選取較大的Qoo適當(dāng)考慮被加工材料的力學(xué)性能工件材料硬度、強(qiáng)度較高時，為保證切削刃強(qiáng)度，宜選取較小的%;工件材

12、料的硬度較低、塑性較大，以及易產(chǎn)生加工硬化時，主后刀面的摩擦對已加工表面質(zhì)量和刀具磨損影響較大，此時應(yīng)取較大的4;加工脆性材料時，切削力集中在刀刃附近，為強(qiáng)化切削刃，宜選取較小的a?？紤]工藝系統(tǒng)的剛性工藝系統(tǒng)剛性差，易產(chǎn)生振動，為增強(qiáng)刀具對振動的阻尼，應(yīng)選取較小的%。考慮加工精度對于尺寸精度要求高的精加工刀具（如錢刀等）為減小重磨后刀具尺寸變化，保證有較高的耐用度，應(yīng)取得較小。硬質(zhì)合金車刀后角參考值見表2。表2硬質(zhì)合金車刀合理后角參考值工件材料合理后角（。）粗車精車低碳鋼8101012中碳鋼5768合金鋼5768淬火鋼810不銹鋼68810灰鑄鐵4668銅及銅合金（脆）4668鋁及鋁合金810

13、1012鈦合金bbW1.17GP1015副后角可減少副后面與已加工表面的摩擦。一般車刀、刨刀等的支0與So相等；而切斷刀、切槽刀及鋸片銃刀等的因受刀頭強(qiáng)度限制，只能取得較小，通常:。=1°2。五、主偏角及副偏角的選擇1 .主偏角的功用及選擇原則主偏角kr的功用是影響刀尖部分的強(qiáng)度、散熱條件、徑向力和軸向力的比例等；在加工臺階或倒角時還決定著工件表面的形狀。減小kr會使刀尖強(qiáng)度增加，散熱條件得到改善，切削厚度減小，切削寬度增加，單位長度刀刃上的負(fù)荷減輕，這些都有利于提高刀具耐用度；而加大kr,則有利于減小徑向力kr,防止工件變形和減小加工中的振動。主要根據(jù)工藝系統(tǒng)的剛度來選。當(dāng)工藝系統(tǒng)

14、的剛性低（如車細(xì)長軸、薄壁套筒）時，須取較大的kr,甚至取kr>90°,以減小Fp；工藝系統(tǒng)的剛性足夠時，應(yīng)采用較小的kr,以提高刀具耐用度。例如，車削細(xì)長軸時，常取kr=900；車削高強(qiáng)度、高硬度的冷硬軋輾時，常取kr<15°02 .副偏角的功用及選擇原則副偏角kr'的作用主要是減少刀具副切削刃、副刀面與已加工表面的摩擦。減小k；會使刀尖角加大，提高刀尖部分的強(qiáng)度，并且有利于降低殘留面積的高度，降低已加工表面的表面粗糙度。但是，小的kr會使刀具與工件之間的摩擦和徑向力增加。增大kr時,其結(jié)果正好相反kr主要根據(jù)工件已加工表面粗糙度的要求選。粗加工時，k

15、r可取大些；精加工時，kr可取小些。為降低工件的表面粗糙度值，必要時可磨出kr=00的修光刃，修光刃的長度應(yīng)略大于進(jìn)給量。加工高強(qiáng)度、高硬度的材料或斷續(xù)切削時，應(yīng)取較小的k；（4。6°）,以提高刀尖的強(qiáng)度。工件剛性較差時，為減小徑向力Fp,避免產(chǎn)生振動，'可稍大些。硬質(zhì)合金車刀主偏角和副偏角的參考值見表3。表3硬質(zhì)合金車刀主偏角和副偏角的參考值四、刃傾角的選擇1.刃傾角的作用 刃傾角主要影響切屑流向（圖5）和刀尖強(qiáng)度（圖6）。心 為正時，刀尖部分強(qiáng)度較差，切削時刀尖先與工件接觸，容易打刀；正的刃傾角 使切屑流向待加工表面，可避免纏繞和劃傷已加工表面；心為負(fù)時，切削時刀刃先接觸

16、工件，不容易打刀，對 刀尖起保護(hù)限 切屑流高已用表 加工切削輕快平穩(wěn)。加工情況參考角度值（°）主偏角副偏角粗車工藝系統(tǒng)剛性好45,60,75510工藝系統(tǒng)剛性差60,75,901015車細(xì)長軸、薄壁零件90,93610精車工藝系統(tǒng)剛性好4505工藝系統(tǒng)剛性差60,7505車削冷硬鑄鐵、淬火鋼1030410從工件中間切入45603045切斷刀、切槽刀609012圖5刃傾角對切屑流向的影響圖6刃傾角對刀尖強(qiáng)度的影響2.刃傾角的選擇原則注主要根據(jù)刀尖強(qiáng)度、切屑流向和工藝系統(tǒng)的剛性來選。一般遵循以下原則：粗加工時取負(fù)值、精加工時取正值a0°時，刀具具有較高的強(qiáng)度和散熱條件，切入工件

17、時刀尖免受沖擊；膜0°時，使切屑流向待加工表面，以提高表面質(zhì)量。斷續(xù)切削、加工不規(guī)則表面取負(fù)值因斷續(xù)切削、不規(guī)則表面加工時，沖擊力大，負(fù)的刃傾角可提高刀尖強(qiáng)度。工件材料硬度高時取負(fù)值切削硬度很高的材料（如淬火鋼），應(yīng)取絕對值較大的負(fù)刃傾角，以使刀具有足夠的強(qiáng)度。工藝系統(tǒng)剛性差的取正值因?yàn)槿?°時,可減小徑向力Fp,從而避免切削中的振動。硬質(zhì)合金車刀刃傾角的參考值見表4在粗加小鋼和.鑄鐵切削刃 刃典度，口（0.2的硬質(zhì)通金叫加瀚物也值的倒棱面（員棱寬度很窄炊桀件，避免崩刃，并提高刀具耐用度。由,OJ7）,稱為負(fù)倒棱。?表4硬質(zhì)合金車刀刃傾角的參考值Xs值(0)0551005一

18、510-101510-45應(yīng)用范圍精車鋼和細(xì)長軸精車后色金屬精車鋼和灰鑄鐵精車余量不均勻的鋼斷續(xù)車削鋼和灰鑄鐵帶沖擊切削淬硬鋼圖7負(fù)倒棱圖8過渡刃負(fù)倒棱參數(shù)（包括倒棱寬度bri和倒棱角Vol）應(yīng)適當(dāng)選擇。太小時，起不到應(yīng)有的作用；太大時，又會增大切削力和切削變形。一般情況下，工件材料強(qiáng)度、硬度高，而材料的抗彎強(qiáng)度低且進(jìn)給量大時，bri和兀1應(yīng)較大；加工鋼料時，若ap<0.2mmf<0.3mm/r,可取耕產(chǎn)（0.30.8）f,%i=5°一10°當(dāng)ap>2mnpf<0.7mm/r,bM=（0.30.8）f,%i=25°。2.過渡刃及其參數(shù)的選擇連接刀具主、副切削刃的刀尖通常磨成一段圓弧或直線刃，它們統(tǒng)稱為過渡刃