刀具切削部分的组成及角度优化

刀具的种类繁多，但其切削部分的基本形态却大体一致。外圆车刀的切削部分可以看做是各类刀具切削部分的基本形态，其切削部分如图2-3所示，主要由以下部分构成。

图2-3 刀具切削部分组成

1.刀具切削部分几何形状

（1）前面A_γ它是指刀具上切屑流过的表面。

（2）主后面A_α它是指刀具上与工件上的加工表面相对的刀具表面。

（3）副后面A′_α它是指刀具上与工件上的已加工表面相对的刀具表面。

（4）主切削刃S 它是指前面与主后面相交得到的刃边。主切削刃是前面上直接进行切削的锋刃，它完成主要的金属切除工作。

（5）副切削刃S′ 它是指前面与副后面相交得到的刃边。副切削刃协同主切削刃完成金属的切除工作，最终形成工件的已加工表面。

（6）刀尖 又称为过渡刃，它是指主切削刃与副切削刃连接处的一小段刃形，它可以是圆弧，也可以是直线。

2.刀具标注角度的参考系和刀具的标注角度

刀具要从工件上切下金属，就必须具备一定的切削角度。由于大多数刀具切削部分的几何形状和空间位置较为复杂，因此，要确定刀具切削部分的几何角度就必须首先建立刀具角度的参考系。

用于确定刀具几何角度的参考系有两大类：刀具标注角度的参考系和刀具工作角度的参考系。

刀具标注角度的参考系又称静参考系，它是在假定没有进给运动和假定的刀具安装条件下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。在刀具标注角度参考系内确定的刀具角度称为刀具的标注角度或静止角度，刀具设计图纸上所标注的刀具角度就是刀具的标注角度。

（1）刀具标注角度的参考系 刀具标注角度的参考系主要由下列各平面构成（图2-4）：

1）基面P_r。基面就是通过切削刃选定点并平行或垂直于刀具安装平面或定位平面的一个平面。一般说来，其方位要垂直于假定的主运动方向。对车刀、刨刀而言，就是过切削刃选定点和刀柄安装面平行的平面。对钻头、铣刀等旋转类刀具来说，即是过切削刃选定点并通过刀具轴线的平面。

2）切削平面P_s。切削平面就是通过切削刃选定点与切削刃相切并垂直于基面的平面。当切削刃为直线刃时，过切削刃选定点的切削平面，即是包含切削刃并垂直于基面的平面。对应于主切削刃和副切削刃的切削平面分别称为主切削平面和副切削平面。

3）主剖面P_o。通过切削刃上某选定点，同时垂直基面和切削平面的平面，也就是垂直于切削刃在基面上的投影的平面。

4）法剖面P_n。通过切削刃上某选定点，垂直于切削刃的平面。

5）假定进给剖面P_f。通过切削刃上选定点，平行于假定进给运动方向v_f并垂直于基面P_r的平面。

6）假定切深剖面P_p。通过切削刃上选定点，同时垂直于基面P_r与P_f的平面。

刀具标注角度的参考系对刀刃上同一选定点来说可以有三种，即：主剖面参考系（又称正交平面参考系）、法剖面参考系和假定进给与切深剖面参考系。它们的选用与生产中实际采用的刀具角度刃磨方式、检测和夹具的结构及调整方式有关。

①主剖面参考系：由基面、切削平面和主剖面构成，如图2-4a所示。(www.xing528.com)

②法剖面参考系：由基面、切削平面和法剖面构成，如图2-4b所示。

③假定进给与切深剖面参考系：由基面、假定进给剖面和假定切深剖面构成，如图2-4c所示。

图2-4 刀具标注角度参考系

a）主剖面参考系 b）法剖面参考系 c）假定进给与切深剖面参考系

（2）刀具的标注角度 刀具的标注角度是指在刀具标注角度参考系中，刀具工作图纸上用于刀具的制造、刃磨和测量所需要标出的角度，用于表达刀具表面在空间的方位。在刀具标注角度的参考系中，刀具工作图样上要求标注的基本角度有：前角（γ_o、γ_n、γ_f、γ_p）、后角（α_o、α_n、α_f、α_p）、副后角α′_o、刃倾角λ_s、主偏角κ_r和副偏角κ′_r。有时根据实际需要，还可再标出楔角β_o和刀尖角ε_r。下面对这些刀具的标注角度定义如下：

1）前角（γ_o、γ_n、γ_f、γ_p）。在主切削刃选定点的某剖面内前面与基面的夹角。某剖面可以是主剖面、法剖面、假定进给剖面、假定切深剖面或任意一个剖面。在主剖面、法剖面、假定进给剖面、假定切深剖面内测量的前角符号分别用γ_o、γ_n、γ_f、γ_p表示。

2）后角（α_o、α_n、α_f、α_p）。在主切削刃选定点的某剖面内后面与切削平面的夹角。在主剖面、法剖面、假定进给剖面、假定切深剖面内测量的后角符号分别用α_o、α_n、α_f、αp表示。

3）副后角α′_o。与后角α_o的定义相似，是在副切削刃选定点的副主剖面内副后面与副切削平面的夹角。

4）刃倾角λ_s。在切削平面内主切削刃与基面的夹角。

5）主偏角κ_r。在基面内主切削刃的投影与假定进给剖面的夹角。

6）副偏角κ′_r。在基面内副切削刃的投影与假定进给剖面的夹角。

7）楔角β_o。在主切削刃选定点的主剖面内前面与后面夹角，β_o=90°-（α_o+γ_o）。

8）刀尖角ε_r。在基面内主切削刃和副切削刃的夹角，ε_r=180°-（κ_r+κ′_r）。

刀具在主剖面、法剖面、假定进给与假定切深剖面参考系中要标注的角度如图2-5～图2-7所示。

图2-5 主剖面参考系中标注角度

图2-6 法剖面参考系中标注角度

图2-7 假定进给、假定切深剖面参考系中标注角度