數(shù)控加工工藝-刀具角度

第一章數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)一、切削運(yùn)動(dòng)1、切削運(yùn)動(dòng)切削加工時(shí),為了獲得各種形狀的零件,刀具與工件必須具有一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng),我們將這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)稱為切削運(yùn)動(dòng)。切削運(yùn)動(dòng)按其所起的作用可分為：主運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)（1）主運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)是使刀具和工件之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而切除多余材料。主運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)速度最高，消耗的功率最大。（2）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)使刀具與工件間產(chǎn)生附加的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，保證切削連續(xù)進(jìn)行，加工出具有所需幾何特性的已加工表面。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)：速度較低，消耗的功率較小。主運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)形式可以是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，也可以是直線運(yùn)動(dòng)；主運(yùn)動(dòng)可以由工件完成，也可以由刀具完成；主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以同時(shí)進(jìn)行，也可以間歇進(jìn)行；主運(yùn)動(dòng)通常只有一個(gè)，而進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的數(shù)目可以有一個(gè)或幾個(gè)。常見的切削運(yùn)動(dòng)（3）主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的合成

當(dāng)主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)同時(shí)進(jìn)行時(shí)，切削刃上某一點(diǎn)相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)為合成運(yùn)動(dòng)，常用合成速度向量ve來表示，如圖所示。2、切削時(shí)的表面

切削加工過程中，在切削運(yùn)動(dòng)的作用下，工件表面一層金屬不斷地被切下來變?yōu)榍行?，從而加工出所需要的新的表面，在新表面形成的過程中，工件上有三個(gè)依次變化著的表面，它們分別是：

待加工表面

即將被切去金屬層的表面；切削表面

切削刃正在切削而形成的表面,切削表面又稱加工表面或過渡表面；已加工表面

已經(jīng)切去多余金屬層而形成的新表面。3、切削用量

切削用量是用來表示切削加工中主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)參數(shù)的量。切削用量包括：切削速度進(jìn)給量背吃刀量（1）切削速度vc

在切削加工時(shí)，切削刃選定點(diǎn)相對(duì)于工件主運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度稱為切削速度，它表示在單位時(shí)間內(nèi)工件和刀具沿主運(yùn)動(dòng)方向相對(duì)移動(dòng)的距離,單位為m/min或m/s。主運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí),切削速度vc計(jì)算公式為:式中d－切削刃上選定點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的工件直徑或刀具的回轉(zhuǎn)直徑（mm）n－工件或刀具每分(秒)鐘轉(zhuǎn)數(shù)(r/min或r/s)主運(yùn)動(dòng)為往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí),平均切削速度為：式中L一往復(fù)運(yùn)動(dòng)行程長(zhǎng)度(mm)nr一主運(yùn)動(dòng)每分鐘的往復(fù)次數(shù)(往復(fù)次數(shù)/min)。（2）進(jìn)給量f進(jìn)給量是主運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)一周或往復(fù)一個(gè)行程，刀具相對(duì)工件在進(jìn)給方向上的位移量（mm/r）。車削時(shí)進(jìn)給量的單位是mm/r，即工件每轉(zhuǎn)一圈,刀具沿進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向移動(dòng)的距離。刨削等主運(yùn)動(dòng)為往復(fù)直線運(yùn)動(dòng),其間歇進(jìn)給的進(jìn)給量為mm/雙行程，即每個(gè)往復(fù)行程刀具與工件之間的相對(duì)橫向移動(dòng)距離。單位時(shí)間的進(jìn)給量，稱為進(jìn)給速度，車削時(shí)的進(jìn)給速度vf計(jì)算公式為:銑削時(shí)，由于銑刀是多齒刀具，進(jìn)給量單位除mm/r外，還規(guī)定了每齒進(jìn)給量，用fz表示，單位是(mm/z)，vf、f、fz三者之間的關(guān)系為：z為多齒刀具的齒數(shù)（3）背吃刀量（切削深度）ap

背吃刀量ap是指已加工表面與待加工表面之間的垂直距離（mm）。

式中dw－待加工表面直徑dm－已加工表面直徑刀具的幾何形狀及主要角度一、刀具切削部分的幾何形狀各種刀具都是由切削部分和夾持部分兩部分組成.二者既可以是一體的，也可以是由不同材料連接起來.1.刀具切削部分的組成刀桿：起裝夾和支撐作用刀頭:(三面)前刀面：刀具上切屑流過的表面主后刀面：刀具上與過渡表面相對(duì)的表面副后刀面：刀具上與已加工表面相對(duì)的表面(兩刃)主切削刃：刀具上前刀面與主后刀面的交線副切削刃：刀具上前刀面與副后刀面的交線(一尖)主切削刃與副切削刃的交點(diǎn),通常磨成圓角(修圓刀尖)或短平刃(倒角刀尖)(a)直線過渡刃這種過渡刃多用于粗加工或強(qiáng)力切削的車刀上。(b)圓弧過渡刃過渡刃也可磨成圓弧形。它的參數(shù)就是刀尖圓弧半徑rε。刀尖圓弧半徑增大時(shí)，使刀尖處的平均主偏角減小，可以減小表面粗糙度數(shù)值，且能提高刀具耐用度。但會(huì)增大背向力和容易產(chǎn)生振動(dòng)，所以刀尖圓弧半徑不能過大。通常高速鋼車刀rε=0.5～5mm，硬質(zhì)合金車刀rε=0.5～2mm。(c)水平修光刃修光刃是在副切削刃靠近刀尖處磨出一小段κr‘=0o的平行刀刃。其長(zhǎng)度bε‘≈（1.2～1.5）f，即bε‘應(yīng)略大于進(jìn)給量f。但bε‘過大易引起振動(dòng)。普通車刀切削部分的組成外圓車刀內(nèi)孔車刀刀具角度是刀具設(shè)計(jì)、制造、刃磨和測(cè)量時(shí)所使用的幾何參數(shù)，它們是確定刀具切削部分幾何形狀（各表面空間位置）的重要參數(shù)。參考系：用于定義和規(guī)定刀具角度的各基準(zhǔn)坐標(biāo)面。參考系：刀具靜止參考系和刀具工作參考系。二定義刀具角度的參考系

建立刀具靜態(tài)坐標(biāo)參考系，應(yīng)以切削運(yùn)動(dòng)為依據(jù)，預(yù)先給出假定條件：假設(shè)運(yùn)動(dòng)條件:用主運(yùn)動(dòng)向量vc近似地代替相對(duì)運(yùn)動(dòng)合成速度向量ve(即vf=0)。假設(shè)安裝條件:規(guī)定刀桿中心線與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向垂直；刀尖與工件中心等高。刀具靜止參考系或標(biāo)注角度參考系：在設(shè)計(jì)、制造、刃磨和測(cè)量時(shí)，用于定義刀具幾何參數(shù)的參考系。1．刀具靜止參考系在該參考系中定義的角度稱為刀具的標(biāo)注角度。靜止參考系中最常用的是正交平面參考系。2.正交平面參考系由以下三個(gè)在空間相互垂直的參考平面構(gòu)成。(1)基面pr通過切削刃上選定點(diǎn)，垂直于假定主運(yùn)動(dòng)方向的平面。通常平行于車刀的安裝面（底面）。(2)切削平面ps通過切削刃上選定點(diǎn)，與主切削刃相切并垂直于基面的平面。(3)正交平面po

通過切削刃上選定點(diǎn)，同時(shí)與基面和切削平面垂直的平面。２．參考系基面Pr切削平面Ps正交平面Po通過主切削刃上的某一點(diǎn)，與主運(yùn)動(dòng)方向相垂直的平面通過主切削刃上的某一點(diǎn)，與主切削刃相切并垂直于基面的平面通過主切削刃上的某一點(diǎn)，并同時(shí)垂直于基面和切削平面的平面作用：用于定義和規(guī)定刀具角度的各基準(zhǔn)坐標(biāo)平面，只是假定參考，事實(shí)看不見，摸不著3、刀具標(biāo)注角度定義（1）在基面內(nèi)測(cè)量的角度主偏角

r

主切削刃與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向之間的夾角。副偏角

r’副切削刃與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)反方向之間的夾角。刀尖角

r

主切削平面與副切削平面間的夾角。刀尖角與主偏角和副偏角的關(guān)系：

注意：車外圓與車端面主、副偏角的變化（2）在主切削刃正交平面內(nèi)(O-O)測(cè)量的角度

前角

o

前刀面與基面間的夾角。當(dāng)前刀面與基面平行時(shí)，前角為零?；嬖谇暗睹嬉詢?nèi)，前角為負(fù)。基面在前刀面以外，前角為正。后角

o

后刀面與切削平面間的夾角。楔角

o前刀面與后刀面間的夾角。楔角與前角

o和后角

o的關(guān)系如下：（3）在切削平面內(nèi)(S向)測(cè)量的角度刃傾角

s主切削刃與基面間的夾角。

刃傾角正負(fù)的規(guī)定如圖所示。刀尖處于最高點(diǎn)時(shí)，刃傾角為正；刀尖處于最低點(diǎn)時(shí)，刃傾角為負(fù)；切削刃平行于底面時(shí)，刃傾角為零。（4）刀具角度的正負(fù)前角γo：前刀面與切削平面之間的夾角為銳角，前角為正，夾角為鈍角，前角為負(fù)值。后角αo：后刀面與基面之間的夾角為銳角，后角為正，夾角為鈍角，后角為負(fù)值。刃傾角λs：刀尖是主切削刃上最高點(diǎn)時(shí)刃傾角為正，刀尖位于主切削刃上最低點(diǎn)時(shí)刃傾角為負(fù)，主切削刃與基面平行時(shí)時(shí)刃傾角為零。三、刀具角度的選擇在保證加工質(zhì)量的前提下，能夠滿足刀具使用壽命長(zhǎng)、生產(chǎn)效率高、加工成本低的刀具幾何參數(shù)，稱為刀具的合理幾何參數(shù)1．前角和后角的選擇3．刃傾角的選擇2．主偏角、副偏角的選擇1.前角γO

（1）功用γO

刀刃鋒利，切屑變形切削力和切削功率刀刃和刀尖強(qiáng)度，散熱體積刀具壽命前角的大小主要解決刀頭的堅(jiān)固性與鋒利性的矛盾

（2）選擇工件材料強(qiáng)度、硬度較低時(shí)，應(yīng)取較大前角，反之應(yīng)取較小的前角。加工塑性材料時(shí)，應(yīng)取較大前角，加工脆性材料時(shí)，應(yīng)取較小的前角。刀具材料韌性好（高速鋼），取較大前角，反之（硬質(zhì)合金）取較小前角。粗加工時(shí)，取較小前角，精加工時(shí)，取較大前角。首先要考慮加工材料的硬度，其次考慮加工性質(zhì)

2.后角αo

（1）功用αo

后刀面與工件的摩擦后刀面的磨損率（2）選擇首先考