2.3 切削参数的选择

1. 2.3 切削参数的选择 • 2.3.1 刀具几何角度 • 1．刀具基本概念： • ①、刀具切削部分组成： • 前刀面Aγ——切屑沿其流出的表面。 • 主后刀面Aα——与过渡表面相对的面。 • 副后刀面Aαˊ——与已加工表面相对的面。 • 主切削刃 ——前刀面与主后刀面相交形成的刀刃。 • 副切削刃——前刀面与副后刀面相交形成的刀刃。 车刀的切削部分

3. 正交平面参考系时各参考面 ：（右图） • 基面pr——过切削刃选定点平行或垂直刀具安装面（或轴线）的平面。 • 切削平面ps——过切削刃选定点与切削刃相切并垂直于基面的平面。 • 正交平面po——过切削刃选定点同时垂直于切削平面和基面的平面。 正交平面参考系

5. 对于法平面参考系： • 则由pr、ps、pn三平面组成，其中： • 法平面pn——过切削刃选定点并垂直于切削刃的平面。 • 对于假定工作平面参考系： • 则由pr、pf、pp三平面组成， • 假定工作平面pf——过切削刃选定点平行于假定进给运动方向并垂直于基面的平面。 • 背平面pp——过切削刃选定点和假定工作平面与基面都垂直的平面。

7. 3 . 刀具的标注角度 ①、车刀各标注角度： • 前角γo——在主切削刃选定点的正交平面po内，前刀面与基面之间的夹角。 • 后角αo——在正交平面po内，主后刀面与切削平面之间的夹角。

8. 主偏角κr——主切削刃在基面上的投影与进给方向的夹角。主偏角κr——主切削刃在基面上的投影与进给方向的夹角。 • 刃倾角λs——在切削平面ps内，主切削刃与基面pr的夹角。 • 以及还有：副前角γoˊ、副后角αoˊ、副偏角κrˊ、副倾角λsˊ 车削刀具几何角度

13. 课堂问题？ 1．请解释刀具基本概念： 前刀面Aγ、主后刀面Aα、副后刀面Aαˊ、主切削刃 、副切削刃

14. ①、刀具切削部分组成： • 前刀面Aγ——切屑沿其流出的表面。 • 主后刀面Aα——与过渡表面相对的面。 • 副后刀面Aαˊ——与已加工表面相对的面。 • 主切削刃 ——前刀面与主后刀面相交形成的刀刃。 • 副切削刃——前刀面与副后刀面相交形成的刀刃。

15. 课堂问题？ 2、正交平面参考系各参考面的概念？ 基面pr、切削平面ps、正交平面po

16. 正交平面参考系时各参考面 ： • 基面pr——过切削刃选定点平行或垂直刀具安装面（或轴线）的平面。 • 切削平面ps——过切削刃选定点与切削刃相切并垂直于基面的平面。 • 正交平面po——过切削刃选定点同时垂直于切削平面和基面的平面。

17. 课堂问题？ • 3、车刀各刀具角度的概念？ • 前角γo、后角αo、主偏角κr、 副偏角κrˊ、刃倾角λs

18. 前角γo——在主切削刃选定点的正交平面po内，前刀面与基面之间的夹角。前角γo——在主切削刃选定点的正交平面po内，前刀面与基面之间的夹角。 • 后角αo——在正交平面po内，主后刀面与切削平面之间的夹角。 • 主偏角κr——主切削刃在基面上的投影与进给方向的夹角。 • 刃倾角λs——在切削平面ps内，主切削刃与基面pr的夹角。

19. 刀具角度的正负 • 前角γo ：前刀面与切削平面之间的夹角为锐角，前角为正，夹角为钝角，前角为负值。 • 后角αo ：后刀面与基面之间的夹角为锐角，后角为正，夹角为钝角，后角为负值。 • 刃倾角λs ：刀尖是主切削刃上最高点时刃倾角为正，刀尖位于主切削刃上最低点时刃倾角为负，主切削刃与基面平行时时刃倾角为零。

21. 副切削刃 前刀面 主切削刃 刀体 刀头 副后刀面 主后刀面 刀尖： 一尖二刃三刀面

22. （1）主偏角 （2）副偏角

23. （3）前角 （4）后角

24. （5）刃倾角 （5）刃倾角 要完全确定车刀切削部分所有表面的空间位置，还需标注副后角 ，副后角确定副后刀面的空间位置。 图

25. ②、铣刀各标注角度 圆柱形铣刀几何角度 圆柱形铣刀基面pr ：为过切削刃选定点和刀具轴线的平面，即与主切削速度垂直的平面。 切削平面ps ：过该切削刃选定点与切削刃相切并与基面垂直平面。

26. 测试题？ 解释车刀各刀具角度的概念？ 前角γo、后角αo、主偏角κr、 副偏角κrˊ、刃倾角λs并用图示表示。

27. 4．刀具的工作角度 概念: • 刀具在工作状态下的切削角度称为刀具的工作角度 • 工作正交参考系下的参考平面: • 工作基面pre——过切削刃选定点与合成切削速度ve垂直的平面。 • 工作切削平面pse——过切削刃选定点与切削刃相切并垂直于工作基面的平面。 • 工作正交平面poe——过切削刃选定点并与工作基面和工作正交面都垂直的平面。

28. 其它参考系下定义的相应的参考平面: • 法平面参考系下的pre、pse、pne； • 定义了与标注角度相对应的工作角度:γoe、αoe、κre、 • 工作平面参考系下的pre、pfe、ppe。 • 定义了与标注角度相对应的工作角度: λse、γfe、αfe等。

29. （1）刀具安装位置对刀具工作角度影响 • ①、刀刃安装高低对工作前、后角的影响： • 图中：当切削点高于工件中心时，此时工作基面与工作切削面与正常位置相应的平面成θ 角 • 则：Sinθ ＝ 2h/d • 刀尖低于工件中心，则工作角度变化与之相反。内孔镗削时与加工外表面情况相反。 刀刃安装高低的影响

31. 如果刀尖安装低于工件中心，则工作角度的变化情况恰好相反。如果刀尖安装低于工件中心，则工作角度的变化情况恰好相反。

32. ②、导杆中心与进给方向不垂直对工作主、副偏角的影响 ： • 图中：刀杆中心与正常位置偏θ 角时，刀具标注工作角度的假定工作平面与现工作平面pfe成θ 角 • 则：κre＝ κr ±θ κreˊ＝ κr-+θ 刀杆中心偏斜的影响

34. （2）进给运动对刀具工作角度的影响 • 正常切削外圆时，刀具切削平面ps与基面pr位置如图所示，当车螺纹时，工作切削平面pse与螺纹切削点相切，与刀具切削平面ps成μf角 • 在正交平面内，刀具的工作角度为： • γoe＝γo ＋μo • αoe＝αo－μo • tgμf＝ f /πdw • tgμo＝ tgμf sinκr • ＝ f sinκr /πdw • 式中，f 纵向进给量，对单头螺纹f 为螺距；dw工件直径即螺纹外径。 • 在一般的外圆车削中，因进给量小，常不考虑其对工作角度的影响。 进给运动对刀具角度影响

35. 3．刀具的工作角度

36. （1）横向进给运动对工作角度的影响

37. 刀具沿纵向进给时，进给量的取值较大时（例如车螺纹），进给运动对工作角度的影响也不可忽视。刀具沿纵向进给时，进给量的取值较大时（例如车螺纹），进给运动对工作角度的影响也不可忽视。

38. 2.3.2 刀具几何参数的合理选择 • 概念： • 刀具几何参数的合理选择：是指在保证加工质量的前提下，选择能提高切削效率，降低生产成本，获得最高刀具耐用度的刀具几何参数。 • 刀具几何参数内容： • 刀具几何角度（如前角、后角、主偏角等）、 • 刀面形式（如平面前刀面、倒棱前刀面等） • 切削刃形状（直线形、圆弧形） • 选择刀具考虑的因素： • 工件材料、刀具材料、切削用量、工艺系统刚性等工艺条件以及机床功率等。

39. 1．前角和前刀面形状的选择 • 在一定切削条件下的基本选择方法 ： • 2．后角及形状的选择 • 3．主偏角、副偏角的选择 4．刀尖形状的选择 5．刃倾角的选择

40. 1．前角和前刀面形状的选择 • （1） 前角的选择： • 在选择刀具前角时首先应保证刀刃锋利，同时也要兼顾刀刃的强度与耐用度。 • 刀具前角的合理选择，主要由刀具材料和工件材料的种类与性质决定。

41. ① 刀具材料 • 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。 • 下图是不同刀具材料韧性的变化 • ② 工件材料 • 加工钢件等塑性材料时，切屑沿前刀面流出时和前刀面接触长度长，压力与摩擦较大，为减小变形和摩擦，一般采用选择大的前角。 • 加工脆性材料时，切屑为碎状，切屑与前刀面接触短，切削力主要集中在切削刃附近，受冲击时易产生崩刃，因此刀具前角相对塑性材料取得小些或取负值，以提高刀刃的强度。

42. ③ 加工条件 • 粗加工时，一般取较小的前角； • 精加工时，宜取较大的前角，以减小工件变形与表面粗糙度； • 带有冲击性的断续切削比连续切削前角取得小。

43. ④ 其它刀具参数 • 负倒棱（如右图角度γo1）的刀具可以取较大的前角。 • 大前角的刀具常与负刃倾角相匹配以保证切削刃的强度与抗冲击能力。 • 总之，前角选择的原则是在满足刀具耐用度的前提下，尽量选取较大前角。 • 刀具的合理前角参考值见P64表2-1和表2-2所示。

44. 问题？ 1、强度和韧性大的刀具材料选择大的还是小的前角，而脆性大的刀具又如何选择？ 2、加工塑性材料时，一般选择大的还是小的前角。 3、加工脆性材料时，刀具前角相对塑性材料如何选择？ 4、粗加工和精加工时刀具的前角有何区别？

45. 解答 • 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。 • 加工钢件等塑性材料时，一般采用选择大的前角。 • 加工脆性材料时，因此刀具前角相对塑性材料取得小些或取负值，以提高刀刃的强度。 • 粗加工时，一般取较小的前角； • 精加工时，宜取较大的前角，以减小工件变形与表面粗糙度；

46. 问题？ • 1、当切削点高于工件中心时，对工作前角、后角有何影响？ • 2、导杆中心与进给方向不垂直，当刀杆中心与正常位置逆时针偏θ角时，如何影响刀具的工作角度？ • 3、车削右螺纹时，刀具工作前角、后角如何变化？

47. 解答

49. 3．刀具的工作角度

50. 测试题 • 用γp = 5o，αp = 12o的切断刀切断直径为50mm 的棒料。若刀刃安装时高于中心0.2mm ，试计算切断后工件端面留下的剪断心柱直径。 • 提示：在切断过程中，工作后角减小到0o时，刀刃无切削作用。