各种多齿刀具的切削部分结构要素和几何角度都有着许多共同的特征，就其一个刀齿而言，都相当于一把车刀的刀头，所以研究切削刀具时总是以车刀为基础。刀具的切削部分如图1-4所示。
图1-4 刀具的切削部分
1.车刀的组成
车刀由工作部分和非工作部分组成，车刀的工作部分即切削部分，非工作部分就是车刀的柄部（或刀杆）。
车刀切削部分由“三面两刃一尖”即前刀面、主后刀面、副后刀面、主切削刃、副切削刃、刀尖组成，如图1-5所示。
图1-5 车刀的切削部分
（1）前刀面。前刀面指刀具上切屑流过的表面。
（2）后刀面。后刀面指刀具上与工件切削中产生的表面相对的表面。同前刀面相交形成主切削刃的后刀面称主后刀面，主后刀面是刀具上与工件过渡表面相对的表面。同前刀面相交形成副切削刃的后刀面称副后刀面，副后刀面是刀具上与工件已加工表面相对的表面。
（3）切削刃。切削刃是指刀具前刀面上拟作切削用的刀刃，它有主切削刃和副切削刃之分。主切削刃是起始于切削刃上主偏角为0°的点，并至少有一段切削刃用来在工件上切出过渡表面的整段切削刃，切削时主要的切削工作由它来负担。副切削刃是指切削刃上除主切削刃以外的刃，亦起始于主偏角为0°的点，但它向背离主切削刃的方向延伸。切削过程中，它也起一定的切削作用，但不很明显。
（4）刀尖。刀尖指主切削刃与副切削刃的连接处相当少的一部分切削刃。实际刀具的刀尖并非绝对尖锐，为了增加刀尖处的强度、改善散热条件，通常在刀尖处磨出一小段曲线或直线，分别称为修圆刀尖和倒角刀尖。
2.刀具角度
刀具要从工件上切除余量，就必须使它的切削部分具有一定的切削角度。为定义、规定刀具角度的大小，适应刀具在设计、制造及工作时的多种需要，须选定适当组合的基准坐标平面建立参考系。
用于定义刀具设计、制造、刃磨和测量几何参数的参考系，称为刀具静止参考系。用于规定刀具进行切削加工时几何参数的参考系，称为刀具工作参考系。工作参考系与静止参考系的区别在于：工作参考系用实际的合成运动方向取代假定主运动方向，用实际的进给运动方向取代假定进给运动方向。
1）刀具静止参考系
刀具静止参考系主要包括基面、切削平面、正交平面，如图1-6所示。
图1-6 刀具静止参考系的平面
（1）基面：过切削刃选定点，垂直于该点假定主运动方向的平面，以pr表示。对于车刀，基面一般为过切削刃选定点的水平面，平行于刀具安装的底平面。
（2）切削平面：过切削刃选定点，与切削刃相切，并垂直于基面的平面，以ps表示。
（3）正交平面：过切削刃选定点，并同时垂直于基面和切削平面的平面，以po表示。
（4）假定工作平面：过切削刃选定点，垂直于基面并平行于假定进给运动方向的平面，以pf表示。
2）刀具标注角度
刀具在设计、制造、刃磨及测量时，必须考虑的标注角度主要包括前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角，车刀的主要角度如图1-7所示。
（1）主偏角κr：在基面中测量的主切削平面与假定工作平面间的夹角。
（2）副偏角κ′r：在基面中测量的副切削平面与假定工作平面间的夹角。
主偏角主要影响切削层截面的形状和参数，影响切削分力的变化，并和副偏角一起影响已加工表面的粗糙度；副偏角还有减小副后刀面与已加工表面间摩擦的作用。
图1-7 车刀的主要角度(www.xing528.com)
如图1-8所示，当背吃刀量和进给量一定时，主偏角愈小，切削层公称宽度愈大而公称厚度愈小，即切下宽而薄的切屑。这时，主切削刃单位长度上的负荷较小，并且散热条件较好，有利于刀具寿命的提高。
图1-8 主偏角对切削层参数的影响
由图1-9可以看出，当主、副偏角小时，已加工表面残留面积的高度hc亦小，因而可减小表面粗糙度的值，并且刀尖强度和散热条件较好，有利于提高刀具寿命。但是，当主偏角减小时，背向力将增大，若加工刚度较差的工件（如车细长轴），则容易引起工件变形，并可能产生振动。
图1-9 主、副偏角对残留面积的影响
（a）主偏角对残留面积的影响；（b）副偏角对残留面积的影响
主、副偏角应根据工件的刚度及加工要求合理选取。一般外圆车刀常用的主偏角有45°、60°、75°、90°等，当加工刚度较差的细长轴时，主偏角常取90°或75°。副偏角常取5°～15°，粗加工时取较大值。
（3）前角γo：在正交平面中测量的前刀面与基面间的夹角。前角表示前刀面的倾斜程度。根据前刀面和基面相对位置的不同，分别规定为正前角、0°前角和负前角，如图1-10所示。
图1-10 前角的正与负
当取较大的前角时，切削刃锋利，切削轻快，即切削层材料变形小，切削力也小。但当前角过大时，切削刃和刀头的强度、散热条件和受力状况变差，将使刀具磨损加快，刀具寿命降低，甚至崩刃损坏。若取较小的前角，切削刃和刀头虽较强固，散热条件和受力状况也较好，但切削刃不够锋利，对切削加工不利。
前角的大小常根据工件材料、刀具材料和加工性质来选择。当工件材料塑性大、强度和硬度低或刀具材料的强度和韧性好或精加工时，取大的前角；反之取较小的前角。例如，用硬质合金车刀切削结构钢件，γo可取10°～20°；切削灰铸铁件，γo可取5°～15°等。
（4）后角αo：在正交平面中测量的刀具后刀面与切削平面间的夹角。后角表示后刀面的倾斜程度为正值。
后角的主要作用是减少刀具后刀面与工件表面间的摩擦，并配合前角改变切削刃的锋利程度与强度。后角只能是正值，后角大，则摩擦小、切削刃锋利。但后角过大，将使切削刃强度降低，散热条件变差，加速刀具磨损。反之，后角过小，切削刃强度虽增加，散热条件变好，但摩擦加剧。
后角的大小常根据加工的种类和性质来选择。例如，粗加工或工件材料较硬时，要求切削刃强固，后角取较小值：αo=6°～8°。反之，对切削刃强度要求不高，主要希望减小摩擦和已加工表面的粗糙度值，后角可取稍大的值：αo=8°～12°。
（5）刃倾角λs：在主切削平面中测量的主切削刃与基面间的夹角。与前角类似，刃倾角也有正、负和零值之分，如图1-11所示。当主切削刃与基面平行时，λs=0°；当刀尖点相对基面处于主切削刃上的最高点时，λs＞0°；反之当刀尖点相对基面处于主切削刃上的最低点时，λs＜0°。
刃倾角主要影响刀头的强度、切削分力和排屑方向。负的刃倾角可起到增强刀头的作用，但会使背向力增大，有可能引起振动，而且还会使切屑排向已加工表面，划伤和拉毛已加工表面。因此，粗加工时为了增加刀头的强度，λs常取负值；精加工时为了保护已加工表面，λs常取正值或0°；车刀的刃倾角一般在-5°～5°之间选取。有时为了提高刀具耐冲击的能力，λs可取较大的负值。
图1-11 刃倾角及其对排屑方向的影响
3）刀具工作角度
刀具工作角度是指在刀具工作参考系中定义的刀具角度。刀具工作角度考虑了合成运动和刀具安装条件的影响。一般情况下，进给运动对合成运动的影响可忽略。在正常安装条件下（如车刀刀尖与工件回转轴线等高、刀柄纵向轴线垂直于进给方向时），车刀的工作角度近似于其在静止参考系中的角度。但在切断、车螺纹及车非圆柱表面时，就要考虑进给运动的影响。
刀具安装位置对工作角度的影响如图1-12所示。车外圆时，若刀尖高于工件的回转轴线，则工作前角γoe＞γo，而工作后角αoe＜αo；反之，若刀尖低于工件的回转轴线，则γoe＜γo，αoe＞αo（镗孔时的情况正好与此相反）。当车刀刀杆的纵向轴线与进给方向不垂直时，将会引起主偏角和副偏角的变化，如图1-13所示。
图1-12 车刀安装高度对前角和后角的影响
（a）偏高；（b）等高；（c）偏低
图1-13 车刀安装偏斜对主偏角和副偏角的影响
（a）右偏；（b）垂直；（c）左偏
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
