机械制造技术第2章 工艺系统中的工具.ppt

1、本章要点本章要点:切削运动与切削用量切削运动与切削用量刀具角度与刀具材料刀具角度与刀具材料金属切削过程基本规律金属切削过程基本规律磨削加工机理磨削加工机理数控刀具系统数控刀具系统教学重点：教学重点：掌握切削运动和切削用量的基本概念；掌握切削运动和切削用量的基本概念；掌握刀具角度和刀具材料的选用方法。掌握刀具角度和刀具材料的选用方法。掌握金属切削过程的基本规律掌握金属切削过程的基本规律掌握常用刀具及砂轮的选用方法掌握常用刀具及砂轮的选用方法了解数控刀具系统了解数控刀具系统教学难点：教学难点：各种加工方法中主运动和进给运动的划分；各种加工方法中主运动和进给运动的划分；刀具角度与刀具选用。刀具角度与

2、刀具选用。1.1.1 工件的加工表面与切削运动工件的加工表面与切削运动 1.工件的加工表面及其形成方法工件的加工表面及其形成方法（1）工件的加工表面）工件的加工表面 1）待加工表面。工件上待切除的表面。）待加工表面。工件上待切除的表面。2）过渡表面。工件上由刀具切削刃正在切削）过渡表面。工件上由刀具切削刃正在切削的表面，即由待加工表面向已加工表面过渡的表面。的表面，即由待加工表面向已加工表面过渡的表面。3）已加工表面。工件上经刀具切除加工余量）已加工表面。工件上经刀具切除加工余量后的表面。后的表面。图图2-1 工件的加工表面工件的加工表面（2）工件表面的形成方法）工件表面的形成方法 图图2-2

3、 工件表面的形成工件表面的形成（2）工件表面的形成方法）工件表面的形成方法 1）轨迹法。通过母线沿导线的运动，形成被）轨迹法。通过母线沿导线的运动，形成被加工表面。加工表面。2）成形法。切削刀具的切削刃与所需形成的）成形法。切削刀具的切削刃与所需形成的母线形状完全吻合。母线形状完全吻合。3）相切法。刀具边旋转边作轨迹运动来对工）相切法。刀具边旋转边作轨迹运动来对工件进行加工。又称包络线法。件进行加工。又称包络线法。4）范成法。切削刃是一条与需要形成的发生）范成法。切削刃是一条与需要形成的发生线共轭的切削线线共轭的切削线。图图2-3 形成发生线的方法形成发生线的方法 2.切削运动切削运动（1）切

4、削运动的定义）切削运动的定义 切削运动是指切削过程中刀具相对于工件的运动。切削运动是指切削过程中刀具相对于工件的运动。切削运动的类型有两类，即主运动和进给运动。二者又切削运动的类型有两类，即主运动和进给运动。二者又可以进一步形成一个合成切削运动。可以进一步形成一个合成切削运动。各种切削运动的定义见表各种切削运动的定义见表2-1。外圆车刀、圆柱铣刀。外圆车刀、圆柱铣刀和麻花钻的切削运动示意图见图和麻花钻的切削运动示意图见图2-1、图、图2-4和图和图2-5。表表2-1 切削运动切削运动运 动术 语运动方向速 度符号单 位主运动 由机床或人力提供的刀具和工件之间主要的相对运动，使刀具的切削刃切入工

5、件材料，将被切材料层转变为切屑，形成加工表面和过渡表面 切削刃选定点相对于工件的瞬时主运动方向 切削速度：切削刃选定点相对于工件的主运动的瞬时速度cmm/s或m/min进给运动 由机床或人力提供的刀具和工件之间附加的相对运动，配合主运动使加工过程连续不断地进行，即可不断地或连续地切除工件上多余的材料，形成已加工表面和过渡表面，该运动可能是连续的，也可能是间歇的 切削刃选定点相对于工件的瞬时进给运动方向 进给速度：切削刃选定点相对于工件的进给运动的瞬时速度fmm/s或m/min合成切削运动 由主运动和进给运动合成的运动 切削刃选定点相对于工件的瞬时合成切削运动方向 合成切削速度：切削刃选定点相对

6、于工件的合成切削运动的瞬时速度emm/s或m/min主要特征 速度快，消耗功率大 速度较慢，消耗功率很少图图2-4 圆柱铣刀的切削运动圆柱铣刀的切削运动 图图2-5 麻花钻的切削运动麻花钻的切削运动（2）典型加工方法的加工表面与切削运动）典型加工方法的加工表面与切削运动 在各种加工方法中，主运动消耗的功率最大、速度较高，在各种加工方法中，主运动消耗的功率最大、速度较高，而进给运动速度较低、消耗功率小。车削加工的主运动为工件而进给运动速度较低、消耗功率小。车削加工的主运动为工件的回转运动，钻削、铣削、磨削时刀具或砂轮的旋转运动为主的回转运动，钻削、铣削、磨削时刀具或砂轮的旋转运动为主运动，刨削或

7、插削时刀具的反复直线运动为主运动。运动，刨削或插削时刀具的反复直线运动为主运动。进给运动的种类很多，有纵向进给、横向进给、垂向进给、进给运动的种类很多，有纵向进给、横向进给、垂向进给、径向进给、切向进给、轴向进给、单向进给、双向进给、复合径向进给、切向进给、轴向进给、单向进给、双向进给、复合进给，有连续进给、断续进给、分度进给、圆周进给、周期进进给，有连续进给、断续进给、分度进给、圆周进给、周期进给、摆动进给，有手动进给、机动进给、自动进给、点动进给、摆动进给，有手动进给、机动进给、自动进给、点动进给，有微量进给、伺服进给、脉冲进给、附加进给、定压进给给，有微量进给、伺服进给、脉冲进给、附加进

8、给、定压进给等。等。图2-6 主运动和进给运动a.车削b）铣削c）刨削d）钻削e）磨削主运动进给运动待加工表面加工表面已加工表面（3）辅助运动）辅助运动 机床上除工作运动外，还需要辅助运动。辅助运动是机床机床上除工作运动外，还需要辅助运动。辅助运动是机床在加工过程中，加工工具与工件除工作运动外的其他运动。常在加工过程中，加工工具与工件除工作运动外的其他运动。常见的机床辅助运动有：上料、下料、趋近、切入、退刀、返回、见的机床辅助运动有：上料、下料、趋近、切入、退刀、返回、转位、超越、让刀（抬刀）、分度、补偿等。上述所列举的辅转位、超越、让刀（抬刀）、分度、补偿等。上述所列举的辅助运动不是每台机床

9、上都必须具备的，而是根据实际加工需要助运动不是每台机床上都必须具备的，而是根据实际加工需要而定。而定。2.1.2切削用量和切削层参数切削用量和切削层参数1.切削用量切削用量 切削速度、进给量和背吃刀量统称为切削用量。切削速度、进给量和背吃刀量统称为切削用量。（1）切削速度）切削速度 切削速度是指刀具切削刃上选定点相对于工件的主运动的切削速度是指刀具切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度。大多数切削运动的主运动都是回转运动。瞬时速度。大多数切削运动的主运动都是回转运动。计算公式为：计算公式为：c1000dn（2）进给量）进给量 进给量包括进给速度和每齿进给量。进给量包括进给速度和每齿进给量。

10、进给速度是指切削刃上选定点相对于工件的进给运动的瞬时速度，用进给速度是指切削刃上选定点相对于工件的进给运动的瞬时速度，用f 表示。表示。进给量是工件或刀具每转一转时两者沿进给运动方向的相对位移，用进给量是工件或刀具每转一转时两者沿进给运动方向的相对位移，用符号符号f 表示，单位为表示，单位为mm/r，见图，见图2-7所示。所示。对于主运动为反复直线运动的切削加工，如刨削、插削等，进给量的对于主运动为反复直线运动的切削加工，如刨削、插削等，进给量的单位为单位为mm/双行程。双行程。对于铣刀、拉刀等多齿刀具，还应规定每齿进给量，即刀具每转过或对于铣刀、拉刀等多齿刀具，还应规定每齿进给量，即刀具每转

11、过或移动一个齿时相对工件在进给运动方向上的位移，符号为移动一个齿时相对工件在进给运动方向上的位移，符号为fz ，单位为，单位为mm/齿。齿。fzfnf zn图图2-7 进给量与背吃刀量进给量与背吃刀量 图图2-8 磨削的径向进给量和轴向进给量磨削的径向进给量和轴向进给量 （3）背吃刀量）背吃刀量 背吃刀量是工件已加工表面和待加工表面的垂直距离，符号背吃刀量是工件已加工表面和待加工表面的垂直距离，符号ap为，单位为，单位为为mm，见图，见图2-7。1）外圆车削的背吃刀量）外圆车削的背吃刀量 2）钻孔加工的背吃刀量）钻孔加工的背吃刀量 3）铣削深度和铣削宽度。铣削深度是平行于铣刀轴线度量的铣刀与被

12、）铣削深度和铣削宽度。铣削深度是平行于铣刀轴线度量的铣刀与被切削层的啮合量，用切削层的啮合量，用ap表示；铣削宽度是垂直于铣刀轴线并垂直于进给方表示；铣削宽度是垂直于铣刀轴线并垂直于进给方向度量的铣刀与被切削层的啮合量，用向度量的铣刀与被切削层的啮合量，用ae表示。表示。wmp2dda0p2da 图图2-9 铣削深度与铣削宽度铣削深度与铣削宽度 2.2.切削层参数切削层参数 切削时，切削刃沿着进给运动方向移动一个进给量所切下的金属层称切削时，切削刃沿着进给运动方向移动一个进给量所切下的金属层称为切削层。切削层参数是在垂直于选定点主运动速度的平面中度量的切削为切削层。切削层参数是在垂直于选定点主

13、运动速度的平面中度量的切削层截面尺寸。层截面尺寸。图图210切削层参数切削层参数 （1）切削层公称厚度）切削层公称厚度hD（2）切削层公称宽度）切削层公称宽度bD （3）切削层公称横截面积）切削层公称横截面积AD DrsinhfDpr/sinbaDDDpAh ba f图211 车刀切削部分组成2.2.1车刀的组成车刀的组成 （1）前刀面）前刀面r：刀具上切屑流出的表面；：刀具上切屑流出的表面；（2）主后刀面）主后刀面A：刀具上与工件新形成的过渡表面相对的刀面；：刀具上与工件新形成的过渡表面相对的刀面；（3）副后刀面）副后刀面A：刀具上与工件新形成的过渡表面相对的刀面；：刀具上与工件新形成的过渡

14、表面相对的刀面；（4）主切削刃）主切削刃：前刀面与主后刀面形成的交线，在切削中承担主要的：前刀面与主后刀面形成的交线，在切削中承担主要的 切削任务；切削任务；（5）副切削刃）副切削刃：前刀面与副后刀面形成的交线，它参与部分的切削：前刀面与副后刀面形成的交线，它参与部分的切削 任务；任务；（6）刀尖：主切削刃与副切削刃汇交的交点或一小段切削刃。）刀尖：主切削刃与副切削刃汇交的交点或一小段切削刃。“一尖、两刃、三面一尖、两刃、三面”图图2-12 刀尖形状刀尖形状 2.2.2 刀具角度刀具角度 1.刀具标注角度刀具标注角度 刀具标注角度参考系是在假定没有进给运动和假定的刀刀具标注角度参考系是在假定没

15、有进给运动和假定的刀具安装条件下（切削刃上选定点在工件的中心高上，且刀具具安装条件下（切削刃上选定点在工件的中心高上，且刀具定位平面或轴线（如车刀底面、钻头轴线等）与参考系的坐定位平面或轴线（如车刀底面、钻头轴线等）与参考系的坐标平面垂直或平行），用于定义刀具在设计、制造、刃磨和标平面垂直或平行），用于定义刀具在设计、制造、刃磨和测量时刀具几何参数的参考系。常用的刀具标注角度参考系测量时刀具几何参数的参考系。常用的刀具标注角度参考系有正交平面参考系、法剖面参考系、假定工作平面有正交平面参考系、法剖面参考系、假定工作平面-背剖面参背剖面参考系等考系等 刀具标注角度（静止角度）是在刀具标注角度参考

16、系刀具标注角度（静止角度）是在刀具标注角度参考系（静止参考系）内确定的刀具角度。刀具设计图纸上所标注（静止参考系）内确定的刀具角度。刀具设计图纸上所标注的刀具角度就是刀具标注角度。的刀具角度就是刀具标注角度。（1）正交平面参考系）正交平面参考系 1）正交平面参考系的定义）正交平面参考系的定义 正交平面参考系（主剖面参考系）是由基面、切削平面和正交平面参考系（主剖面参考系）是由基面、切削平面和正交平面这三个参考平面组成的正交参考系（图正交平面这三个参考平面组成的正交参考系（图2-13a）。）。基面基面Pr：过切削刃选定点，且垂直于假定的主运动方向的平面。通过切削刃选定点，且垂直于假定的主运动方向

17、的平面。通常，它平行（或垂直）于刀具上的安装面（或轴线）的平面。常，它平行（或垂直）于刀具上的安装面（或轴线）的平面。切削平面切削平面Ps：过切削刃选定点，与切削刃相切，并垂直于基面的平面。过切削刃选定点，与切削刃相切，并垂直于基面的平面。正交平面正交平面Po：过切削刃选定点，同时垂直于基面与切削平面的平面。过切削刃选定点，同时垂直于基面与切削平面的平面。图图2-13 刀具标注角度的参考系刀具标注角度的参考系图图2-14外圆车刀的标注角度外圆车刀的标注角度 2）在正交平面参考系中标注的角度）在正交平面参考系中标注的角度 在基面中测量的刀具角度。在基面中测量的刀具角度。在基面中测量的刀具角度有主

18、偏角、副偏角、刀尖角。在基面中测量的刀具角度有主偏角、副偏角、刀尖角。主偏角主偏角 ：在基面内，主切削刃的投影线与假定进给运动：在基面内，主切削刃的投影线与假定进给运动方向的夹角。方向的夹角。副偏角副偏角 ：在基面内，副切削刃的投影线与假定进给运动：在基面内，副切削刃的投影线与假定进给运动方向的夹角。方向的夹角。刀尖角刀尖角 ：在基面内，主切削刃的投影线和副切削刃的：在基面内，主切削刃的投影线和副切削刃的投影线夹角，它是派生角度。投影线夹角，它是派生角度。rrrorrr180 在切削平面中测量的刀具角度在切削平面中测量的刀具角度 在切削平面中测量的刀具角度只有刃倾角。在切削平面中测量的刀具角度

19、只有刃倾角。刃倾角定义为在切削平面内，主切削刃与基面的夹角。刃倾角定义为在切削平面内，主切削刃与基面的夹角。刃倾角有正负之分，当刀尖相对基面处于主切削刃上的最高刃倾角有正负之分，当刀尖相对基面处于主切削刃上的最高点时，刃倾角为正值；反之，刃倾角为负值；主切削刃与基面点时，刃倾角为正值；反之，刃倾角为负值；主切削刃与基面平行（或重合）时，刃倾角为零度。平行（或重合）时，刃倾角为零度。在正交平面中测量的刀具角在正交平面中测量的刀具角 在正交平面中测量的刀具角度有前角、后角和楔角。在正交平面中测量的刀具角度有前角、后角和楔角。前角前角 ：在正交平面中测量的前刀面与基面间的夹角。：在正交平面中测量的前

20、刀面与基面间的夹角。前角有正负之分：当前刀面与正交平面的交线向里收缩（楔角变小）前角有正负之分：当前刀面与正交平面的交线向里收缩（楔角变小）时，前角为正；当前刀面与正交平面的交线向外张（楔角变大）时，前角为时，前角为正；当前刀面与正交平面的交线向外张（楔角变大）时，前角为负；当前刀面与正交平面的交线，与基面重合时，前角为零。负；当前刀面与正交平面的交线，与基面重合时，前角为零。后角后角 ：在正交平面中测量的后刀面与切削平面间的夹角。：在正交平面中测量的后刀面与切削平面间的夹角。后角也有正负之分，其正负的定义与前角类似。后角也有正负之分，其正负的定义与前角类似。楔角楔角 ：在正交平面中测量的前刀

21、面与后刀面间的夹角，它是派生角：在正交平面中测量的前刀面与后刀面间的夹角，它是派生角度。度。ooooooo90（2 2）其他刀具角度标注参考系其他刀具角度标注参考系 1 1）法剖面参考系）法剖面参考系 法平面是过切削刃选定点，并垂直于切削刃的平面。法剖法平面是过切削刃选定点，并垂直于切削刃的平面。法剖面参考系是由基面、切削平面和法平面这三个参考平面组成的面参考系是由基面、切削平面和法平面这三个参考平面组成的参考系（图参考系（图2-142-14）。）。2 2）假定工作平面）假定工作平面-背平面参考系背平面参考系 假定工作平面假定工作平面-背平面参考系是由基面、假定工作平面（过背平面参考系是由基面

22、、假定工作平面（过切削刃选定点，垂直于基面，且平行于假定进给运动方向的平切削刃选定点，垂直于基面，且平行于假定进给运动方向的平面）和背平面（过切削刃选定点，垂直于基面和假定工作平面面）和背平面（过切削刃选定点，垂直于基面和假定工作平面的平面）这三个参考平面组成的参考系（图的平面）这三个参考平面组成的参考系（图2-142-14）。）。2.2.刀具工作角度刀具工作角度 （1）横向进给运动对刀具工作角度的影响（横车时）横向进给运动对刀具工作角度的影响（横车时）图图2-15横向进给运动对工作角度的影响横向进给运动对工作角度的影响 oeooeofctan/fd（2）刀尖安装高低对工作角度的影响）刀尖安装

23、高低对工作角度的影响 图图2-162-16刀具安装高低的影响刀具安装高低的影响 oeooeowtan2/h d1.1.车刀切削部分由哪些面和刃组成？车刀切削部分由哪些面和刃组成？2.2.试画图表示：试画图表示：1010、6 6、r r9090、r r1010、ss5 5的外圆车刀。的外圆车刀。3.3.试画图表示：试画图表示：（1）15 、8 、r90 、r20、s0 的切断车刀。的切断车刀。2.3.1刃形、刀面型式与刃口型式刃形、刀面型式与刃口型式1.刃形与刀面型式刃形与刀面型式 刃形是指切削刃的形状，有直线刃和空间曲线刃等刃形。刃形是指切削刃的形状，有直线刃和空间曲线刃等刃形。合理的刃形能强

24、化刀刃、刀尖，减小单位刃长上的切削负荷，合理的刃形能强化刀刃、刀尖，减小单位刃长上的切削负荷，降低切削热，提高抗振性，提高刀具寿命，改变切屑形态，方降低切削热，提高抗振性，提高刀具寿命，改变切屑形态，方便排屑，改善加工表面质量等。便排屑，改善加工表面质量等。刀面型式主要是前刀面上的断屑槽、卷屑槽等。刀面型式主要是前刀面上的断屑槽、卷屑槽等。2.刃口型式刃口型式 刃口型式是切削刃的剖面型式。刃口型式是切削刃的剖面型式。1）锋刃。锋刃刃磨简便、刃口锋利、切入阻力小，特别适）锋刃。锋刃刃磨简便、刃口锋利、切入阻力小，特别适于精加工刀具。于精加工刀具。2）倒棱刃。又称负倒棱，能增强切削刃，提高刀具寿命

25、。）倒棱刃。又称负倒棱，能增强切削刃，提高刀具寿命。3）消振棱刃。消振棱刃能产生与振动位移方向相反的摩擦）消振棱刃。消振棱刃能产生与振动位移方向相反的摩擦阻尼作用力，有助于消除切削低频振动。常用于切断刀、高速阻尼作用力，有助于消除切削低频振动。常用于切断刀、高速螺纹车刀、梯形螺纹精车刀以及熨压车刀的副切削刃上。螺纹车刀、梯形螺纹精车刀以及熨压车刀的副切削刃上。4）白刃。铰刀、拉刀、浮动镗刀、铣刀等，为了便于控制）白刃。铰刀、拉刀、浮动镗刀、铣刀等，为了便于控制外径尺寸，保持尺寸精度，并有利于支承、导向、稳定、消振外径尺寸，保持尺寸精度，并有利于支承、导向、稳定、消振及熨压作用，常采用白刃的刃区

26、型式。及熨压作用，常采用白刃的刃区型式。5）倒圆刃。能增强切削刃，具有消振熨压作用。）倒圆刃。能增强切削刃，具有消振熨压作用。图图2-17 常用的几种刃口型式常用的几种刃口型式 作 用角度名称选择原则前角 前角大，刃口锋利，切削层的塑性变形和摩擦阻力小，切削力和切削热降低。但前角过大将使切削刃强度降低，散热条件变坏，刀具寿命下降，甚至会造成崩刃oo 主要根据工件材料，其次考虑刀具材料和加工条件选择：1）工件材料的强度、硬度低、塑性好，应取较大的前角；加工脆性材料（如铸铁）应取较小的前角；加工淬硬的材料（如淬硬钢、冷硬铸铁等），应取较小的前角，甚至负前角 2）刀具材料的抗弯强度和韧度高时，可取较

27、大的前角 3）断续切削或粗加工有硬皮的锻、铸件时，应取较小的前角 4）工艺系统刚性差或机床功率不足时应取较大的前角 5）成形刀具或齿轮刀具等为防止产生齿形误差常取较小的前角，甚至成零度的前角后角 后角的作用是减小刀具后刀面与工件之间的摩擦。但后角过大会降低切削刃强度，并使散热条件变差，从而降低刀具寿命 1）精加工刀具及切削厚度较小的刀具（如多刃刀具），磨损主要发生在后刀面上，为降低磨损，应采用较大的后角。粗加工刀具要求刀刃坚固，应采取较小的后角 2）工件强度、硬度较高时，为保证刃口强度，宜取较小的后角；工件材料软、粘时，后刀面磨损严重，应取较大的后角；加工脆性材料时，载荷集中在切削刃处，为提高

28、切削刃强度，宜取较小的后角 3）定尺寸刀具，如拉刀和铰刀等，为避免重磨后刀具尺寸变化过大，应取较小的后角 4）工艺系统刚性差（如切细长轴）时，宜取较小的后角，以增大后刀面与工件的接触面积，减小振动r主偏角 主偏角的大小影响背向力Fp 和进给力Ff的比例，主偏角增大时，Fp减小，Ff增大 主偏角的大小还影响参与切削的切削刃长度，当背吃刀量ap和进给量f相同时，主偏角减小则参与切削的切削刃长度长，单位刃长上的载荷小，可使刀具寿命提高，主偏角减小，刀尖强度大 1）工艺系统刚度允许的条件下，应采取较小的主偏角，以提高刀具的寿命。加工细长轴应用较大的主偏角 2）加工很硬的材料，为减轻单位切削刃上的载荷，

29、宜取较小的主偏角 3）在切削过程中，刀具需作中间切入时，应取较大的主偏角 4）主偏角的大小还应与工件的形状相适应，如切阶梯轴可取主偏角为o90表表2-2 刀具几何角度的的选用原则刀具几何角度的的选用原则1作 用角度名称选择原则负偏角r 副偏角的作用是减小副切削刃与工件已加工表面之间的摩擦 一般取较小的副偏角，可减少工件表面的残留面积。但过小的副偏角会使径向切削力增大，在工艺系统刚度不足时引起振动刃倾角s 1）在不引起振动的条件下，一般取较小的副偏角。精加工刀具必要时可以磨出一段 的修光刃，以加强副切削刃对已加工表面的修光作用 2）系统刚度差时，应取较大的副偏角 3）为保证重磨刀具尺寸变化量小，

30、切断、切槽刀及孔加工刀具的副偏角只能取很小值（如 ）or0oor12 1）加工硬材料或刀具承受冲击载荷时，应取较大的负刃倾角，以保护刀尖 2）精加工宜取正刃倾角，使切屑流向待加工表面，并可使刃口锋利 3）内孔加工刀具（如铰刀、丝锥等）的刃倾角方向应根据孔的性质决定。左旋槽（）可使切屑向前排出，适用于通孔，右旋槽适用于不通孔s0s0s0 1）刃倾角影响切屑流出方向，使切屑偏向已加工表面，使切屑偏向待加工表面 2）单刃刀具采用较大的刃倾角可使远离刀尖的切削刃首先接触工件，使刀尖免受冲击 3）对于回转的多刃刀具，如柱形铣刀等，螺旋角就是刃倾角，此角可使切削刃逐渐切入和切出，使铣削过程平稳 4）可增大

31、实际工作前角，使切削轻快表表2-2 刀具几何角度的的选用原则刀具几何角度的的选用原则22.3.2 刀具角度的选择刀具角度的选择1.前角前角 前角的大小决定切削刃的锋利程度和强固程度。前角的大小决定切削刃的锋利程度和强固程度。增大前角可使刀刃锋利，使切削变形减小，切削力和切削增大前角可使刀刃锋利，使切削变形减小，切削力和切削温度减小，可提高刀具寿命，并且，较大的前角还有利于排除温度减小，可提高刀具寿命，并且，较大的前角还有利于排除切屑，使表面粗糙度减小。切屑，使表面粗糙度减小。增大前角会使刃口楔角减小，削弱刀刃的强度，同时，散增大前角会使刃口楔角减小，削弱刀刃的强度，同时，散热条件恶化，使切削区

32、温度升高，导致刀具寿命降低，甚至造热条件恶化，使切削区温度升高，导致刀具寿命降低，甚至造成崩刃。成崩刃。所以前角不能太小，也不能太大。所以前角不能太小，也不能太大。主要根据工件材料，其次考虑刀具材料和加工条件选择：主要根据工件材料，其次考虑刀具材料和加工条件选择：1）工件材料的强度、硬度低、塑性好，应取较大的前）工件材料的强度、硬度低、塑性好，应取较大的前角；加工脆性材料（如铸铁）应取较小的前角；加工淬硬的材角；加工脆性材料（如铸铁）应取较小的前角；加工淬硬的材料（如淬硬钢、冷硬铸铁等），应取较小的前角，甚至负前角。料（如淬硬钢、冷硬铸铁等），应取较小的前角，甚至负前角。2）刀具材料的抗弯强度

33、和韧度高时，可取较大的前角）刀具材料的抗弯强度和韧度高时，可取较大的前角 3）断续切削或粗加工有硬皮的锻、铸件时，应取较小的）断续切削或粗加工有硬皮的锻、铸件时，应取较小的前角前角 4）工艺系统刚性差或机床功率不足时应取较大的前角）工艺系统刚性差或机床功率不足时应取较大的前角 5）成形刀具或齿轮刀具等为防止产生齿形误差常取较小）成形刀具或齿轮刀具等为防止产生齿形误差常取较小的前角，甚至成零度的前角的前角，甚至成零度的前角2.后角的选择后角的选择 刀具后角的作用是减小切削过程中刀具后刀面与工件切削刀具后角的作用是减小切削过程中刀具后刀面与工件切削表面之间的磨擦。后角增大，可减小后刀面的摩擦与磨损

34、，刀表面之间的磨擦。后角增大，可减小后刀面的摩擦与磨损，刀具楔角减小，刀具变得锋利，可切下很薄的切削层；在相同的具楔角减小，刀具变得锋利，可切下很薄的切削层；在相同的磨损标准磨损标准VB时，所磨去的金属体积减小，使刀具寿命提高；但时，所磨去的金属体积减小，使刀具寿命提高；但是后角太大，楔角减小，刃口强度减小，散热体积减小，是后角太大，楔角减小，刃口强度减小，散热体积减小，o将将使刀具寿命减小，故后角不能太大。使刀具寿命减小，故后角不能太大。合理后角的选用原则：合理后角的选用原则：1）精加工刀具及切削厚度较小的刀具（如多刃刀具），磨损主要）精加工刀具及切削厚度较小的刀具（如多刃刀具），磨损主要发

35、生在后刀面上，为降低磨损，应采用较大的后角。粗加工刀具要求刀发生在后刀面上，为降低磨损，应采用较大的后角。粗加工刀具要求刀刃坚固，应采取较小的后角刃坚固，应采取较小的后角 2）工件强度、硬度较高时，为保证刃口强度，宜取较小的后角；）工件强度、硬度较高时，为保证刃口强度，宜取较小的后角；工件材料软、粘时，后刀面磨损严重，应取较大的后角；加工脆性材料工件材料软、粘时，后刀面磨损严重，应取较大的后角；加工脆性材料时，载荷集中在切削刃处，为提高切削刃强度，宜取较小的后角时，载荷集中在切削刃处，为提高切削刃强度，宜取较小的后角 3）定尺寸刀具，如拉刀和铰刀等，为避免重磨后刀具尺寸变化过）定尺寸刀具，如拉

36、刀和铰刀等，为避免重磨后刀具尺寸变化过大，应取较小的后角大，应取较小的后角 4）工艺系统刚性差（如切细长轴）时，宜取较小的后角，以增大）工艺系统刚性差（如切细长轴）时，宜取较小的后角，以增大后刀面与工件的接触面积，减小振动后刀面与工件的接触面积，减小振动3.主偏角的选择主偏角的选择 1）主偏角的大小影响背向力）主偏角的大小影响背向力Fp 和进给力和进给力Ff 的比例，主的比例，主偏角增大时，偏角增大时，Fp减小，减小，Ff增大增大 2）主偏角的大小还影响参与切削的切削刃长度，当背）主偏角的大小还影响参与切削的切削刃长度，当背吃刀量吃刀量ap和进给量和进给量f 相同时，主偏角减小则参与切削的切削

37、相同时，主偏角减小则参与切削的切削刃长度长，单位刃长上的载荷小，可使刀具寿命提高，主偏刃长度长，单位刃长上的载荷小，可使刀具寿命提高，主偏角减小，刀尖强度大。角减小，刀尖强度大。主偏角选择原则是：主偏角选择原则是：1）工艺系统刚度允许的条件下，应采取较小的主偏）工艺系统刚度允许的条件下，应采取较小的主偏角，以提高刀具的寿命。加工细长轴应用较大的主偏角角，以提高刀具的寿命。加工细长轴应用较大的主偏角。2）加工很硬的材料，为减轻单位切削刃上的载荷，宜）加工很硬的材料，为减轻单位切削刃上的载荷，宜取较小的主偏角取较小的主偏角。3）在切削过程中，刀具需作中间切入时，应取较大的）在切削过程中，刀具需作中

38、间切入时，应取较大的主偏角主偏角。4）主偏角的大小还应与工件的形状相适应，如切阶梯）主偏角的大小还应与工件的形状相适应，如切阶梯轴可取主偏角为轴可取主偏角为900。4.副偏角的选择副偏角的选择 副偏角的作用是减小副切削刃与工件已加工表面之间的摩副偏角的作用是减小副切削刃与工件已加工表面之间的摩擦。一般取较小的副偏角，可减少工件表面的残留面积。但过擦。一般取较小的副偏角，可减少工件表面的残留面积。但过小的副偏角会使径向切削力增大，在工艺系统刚度不足时引起小的副偏角会使径向切削力增大，在工艺系统刚度不足时引起振动。振动。1）在不引起振动的条件下，一般取较小的副偏角。精加工）在不引起振动的条件下，一

39、般取较小的副偏角。精加工刀具必要时可以磨出一段其为零度的修光刃，以加强副切削刃刀具必要时可以磨出一段其为零度的修光刃，以加强副切削刃对已加工表面的修光作用对已加工表面的修光作用 2）系统刚度差时，应取较大的副偏角）系统刚度差时，应取较大的副偏角 3）为保证重磨刀具尺寸变化量小，切断、切槽刀及孔加工）为保证重磨刀具尺寸变化量小，切断、切槽刀及孔加工刀具的副偏角只能取很小值（如刀具的副偏角只能取很小值（如1020）5.5.刃倾角的选择刃倾角的选择 刃倾角刃倾角s s的作用是控制切屑流出的方向、影响刀头强度和的作用是控制切屑流出的方向、影响刀头强度和切削刃的锋利程度。切削刃的锋利程度。s s0 0时

40、，切屑流向待加工表面；时，切屑流向待加工表面；s s0 0时，切屑沿主剖面方向流出；时，切屑沿主剖面方向流出；s s0 0时，切屑流向已加工表面。时，切屑流向已加工表面。1）单刃刀具采用较大的刃倾角可使远离刀尖的切削刃首）单刃刀具采用较大的刃倾角可使远离刀尖的切削刃首先接触工件，使刀尖免受冲击。先接触工件，使刀尖免受冲击。2）对于回转的多刃刀具，如柱形铣刀等，螺旋角就是刃）对于回转的多刃刀具，如柱形铣刀等，螺旋角就是刃倾角，此角可使切削刃逐渐切入和切出，使铣削过程平稳。倾角，此角可使切削刃逐渐切入和切出，使铣削过程平稳。3）可增大实际工作前角，使切削轻快。）可增大实际工作前角，使切削轻快。刃倾

41、角的选择原则：刃倾角的选择原则：1）加工硬材料或刀具承受冲击载荷时，应取较大的负刃）加工硬材料或刀具承受冲击载荷时，应取较大的负刃倾角，以保护刀尖。倾角，以保护刀尖。2）精加工宜取正刃倾角，使切屑流向待加工表面，并可）精加工宜取正刃倾角，使切屑流向待加工表面，并可使刃口锋利。使刃口锋利。3）内孔加工刀具（如铰刀、丝锥等）的刃倾角方向应根）内孔加工刀具（如铰刀、丝锥等）的刃倾角方向应根据孔的性质决定。左旋槽（据孔的性质决定。左旋槽（s s0 0）可使切屑向前排出，适）可使切屑向前排出，适用于通孔，右旋槽适用于不通孔。用于通孔，右旋槽适用于不通孔。2.4.1 对刀具切削部分材料的基本要求对刀具切削

42、部分材料的基本要求（）高的硬度和耐磨性（）高的硬度和耐磨性（）足够的强度和韧性（）足够的强度和韧性（）高的耐热性（）高的耐热性（）良好的工艺性与经济性（）良好的工艺性与经济性（）好的导热性和小的膨胀系数（）好的导热性和小的膨胀系数2.4.2 常用刀具材料常用刀具材料1.高速钢高速钢2.硬质合金硬质合金3.陶瓷陶瓷4.金刚石金刚石5.立方氮化硼立方氮化硼6.涂层刀具涂层刀具1高速钢高速钢 高速钢是一种含钨（高速钢是一种含钨（W）、钼（）、钼（Mo）、铬（）、铬（Cr）、钒（）、钒（V）等合金元）等合金元素的高合金工具钢。高速钢的强度、硬度、耐热性、韧性、耐磨性和工艺性素的高合金工具钢。高速钢的强

43、度、硬度、耐热性、韧性、耐磨性和工艺性均较好。它刃磨后锋利，故又称均较好。它刃磨后锋利，故又称“锋钢锋钢”；它在冷风中也会相变淬硬，也称；它在冷风中也会相变淬硬，也称风风钢；它有银白的色泽，俗称白钢条。钢；它有银白的色泽，俗称白钢条。高速钢的使用约占刀具材料总量的高速钢的使用约占刀具材料总量的6070，特别是用于制造结构复，特别是用于制造结构复杂的成形刀具、孔加工刀具，例如各类铣刀、拉刀、螺纹刀具、切齿刀具等杂的成形刀具、孔加工刀具，例如各类铣刀、拉刀、螺纹刀具、切齿刀具等 1）普通高速钢：典型牌号有）普通高速钢：典型牌号有W18Cr4V（简称（简称W18）、）、W6Mo5Cr4V2（简称（简

44、称M2）和）和W9Mo3Cr4V（简称（简称W9）；）；2）高性能高速钢）高性能高速钢：典型牌号是：典型牌号是W2Mo9Cr4VCo8，简称，简称M42；3）粉末冶金高速钢。）粉末冶金高速钢。2.硬质合金硬质合金 硬质合金是由高硬度、难熔金属化合物粉末（如硬质合金是由高硬度、难熔金属化合物粉末（如WC、TiC、TaC、NbC等高温碳化物）和金属粘结剂等高温碳化物）和金属粘结剂(Co、Mo、Ni等等)烧结而成的粉末冶金制烧结而成的粉末冶金制品。品。（1）硬质合金的种类牌号）硬质合金的种类牌号 1）按）按ISO标准的硬质合金种类牌号。标准的硬质合金种类牌号。ISO规定了硬质合金刀具材料分规定了硬质

45、合金刀具材料分类、牌号及应用范围。类、牌号及应用范围。ISO5131975（E）规定将硬质合金按用途分为）规定将硬质合金按用途分为P、K、M三类。三类。P类主要加工钢件，包括铸钢；类主要加工钢件，包括铸钢；K类主要加工铸铁、有色金属和非金属类主要加工铸铁、有色金属和非金属材料；材料；M类主要用于加工钢（包括奥氏体钢、锰钢等）及铸铁、有色金属等。类主要用于加工钢（包括奥氏体钢、锰钢等）及铸铁、有色金属等。现代加工材料中，现代加工材料中，90%95%的材料可使用的材料可使用P和和K类硬质合金加工，其余类硬质合金加工，其余5%10%的材料可用的材料可用M类硬质合金加工。类硬质合金加工。2）我国硬质合

46、金刀具材料的种类牌号。）我国硬质合金刀具材料的种类牌号。钨钴类（钨钴类（WC-Co）硬质合金，代号）硬质合金，代号YG：这类硬质合金的硬质相为：这类硬质合金的硬质相为WC，粘结相是，粘结相是Co，相当于，相当于ISO标准的标准的K类。此类硬质合金代号后面的数字类。此类硬质合金代号后面的数字代表代表Co含量的质量百分数。含量的质量百分数。钨钛钴类硬质合金，代号为钨钛钴类硬质合金，代号为YT：这类硬质合金的硬质相除：这类硬质合金的硬质相除WC外，外，还加上还加上TiC，粘结相也是，粘结相也是Co，相当于，相当于ISO标准的标准的P类。此类硬质合金代号后面类。此类硬质合金代号后面的数字代表的数字代表

47、TiC的质量百分数。的质量百分数。钨钛钽（铌）钴类钨钛钽（铌）钴类WC-TiC-TaC（NbC）-Co硬质合金，代号为硬质合金，代号为YW：相当于：相当于ISO标准的标准的M类。类。TiC基硬质合金，代号为基硬质合金，代号为YN：是以：是以TiC为主要硬质相，以镍（为主要硬质相，以镍（Ni）和钼（和钼（Mo）为粘结相的硬质合金。）为粘结相的硬质合金。钢结硬质合金，代号为钢结硬质合金，代号为YE：这种硬质合金的硬质相仍为：这种硬质合金的硬质相仍为WC或或TiC，但粘结相为高速钢。，但粘结相为高速钢。（2）硬质合金的应用）硬质合金的应用 硬质合金刀具主要用于制作各类刀具的刀片、整体麻花钻、硬质合金

48、刀具主要用于制作各类刀具的刀片、整体麻花钻、扁钻、扩孔钻、铰刀、丝锥、石油管螺纹用梳刀、铣刀、小模扁钻、扩孔钻、铰刀、丝锥、石油管螺纹用梳刀、铣刀、小模数齿轮滚刀等。数齿轮滚刀等。类别牌号化学成分（）WCTiCTaC(NbC)Co机械性能m310(MP)aR HRA用 途钨钴类YG3YG6YG8YG3XYG6X铸铁、有色金属及其合金的精加工和半精加工铸铁、有色金属及其合金的半精加工和粗加工 铸铁、有色金属及其合金的粗加工，也可用于断续切削 铸铁、有色金属及其合金的精加工，也可用于合金钢、淬火钢的精加工 冷硬铸铁、耐热合金的精加工和半精加工，也可用于普通铸铁的精加工钨钛钴类通用硬质合金 用于耐热

49、钢、高锰钢、不锈钢等难加工材料及普通钢、铸铁、有色金属及其合金的半精加工和精加工YT5YT14YT15YT30YW1YW29794929794361.081.379189.58361.470.9811.32899291857879665141530108641.281.181.130.88389.590.59192.584826644681.231.4791.590.5碳素钢、合金钢的粗加工，也可用于断续切削 碳素钢、合金钢连续切削时的粗加工、半精加工，断续切削时的精加工 碳素钢、合金钢的精加工 用于上述材料的精加工和半精加工表表2-3 2-3 常用硬质合金的牌号、成分、机械性能及用途常用硬质

50、合金的牌号、成分、机械性能及用途 3.3.其它刀具材料其它刀具材料(1)(1)陶瓷陶瓷 陶瓷刀具是将氧化铝（陶瓷刀具是将氧化铝（AlAl2 2O O3 3）等相关原材料粉末在超过）等相关原材料粉末在超过280MPa280MPa的的压强、压强、16491649温度下烧结形成。硬度达温度下烧结形成。硬度达919195HRA95HRA，高于硬质合金刀具材，高于硬质合金刀具材料，其高温硬度在料，其高温硬度在12001200时仍能保持时仍能保持80HRA80HRA。耐磨性一般为硬质合金材。耐磨性一般为硬质合金材料的五倍。料的五倍。金属陶瓷与加工金属的亲合力低，不易粘刀和产生积屑瘤，是精加金属陶瓷与加工金