如何优化刀具切削部分的几何角度？

通常以外圆车刀为代表来说明刀具切削部分的组成，并确定刀具几何参数的有关定义。

普通外圆车刀的构造如图7-4所示，它由刀头和刀体两部分组成。刀头用来焊接或夹持刀片，或由它形成切削刃直接参与切削工作，所以又称切削部分；刀体用来将车刀夹持在刀架上，所以又称夹持部分。车刀的切削部分一般由三面二刃一尖组成。

图7-4 车刀的组成

（1）三面

三面即前刀面、主后刀面和副后刀面。

1）前刀面A_r是指刀具上切屑流过的表面。

2）主后刀面A_a是指与工件上过渡表面相对的表面。

3）副后刀面A′_a是指与工件上已加工表面相对的表面。

（2）二刃

二刃即主切削刃和副切削刃。

1）主切削刃S是指前刀面与后刀面的交线，又称主刀刃。它完成主要的切削工作。

2）副切削刃S′ 是指前刀面与副后刀面的交线，又称副刀刃。

（3）一尖

一尖即刀尖，是指主、副切削刃的交点。在实际应用中，为了提高刀具的使用寿命，通常刀尖用短直线或圆弧取代，介于主、副切削刃之间，这段切削刃称为过渡刃。如图7-5所示，刀尖有3种不同的类型：锐刀尖、倒角刀尖和修圆刀尖。

图7-5 刀尖形状

不同类型的刀具，其刀面、切削刃的数量不完全相同。例如切断车刀就有两个副切削刃和两个刀尖。

为了便于确定车刀上的几何角度，常选择某一参考系作为基准，通过测量刀具表面或切削刃相对于参考系坐标平面的角度值来反映它们的空间方位。

刀具要完成切削工作，其切削部分就应具有一定的几何形状。而要确定刀具切削部分各个表面和刀刃在空间的位置，就需要人为地建立平面参考系，用来定义刀具设计、制造、刃磨和测量的几何参数，由于这些参数都是在非切削状态下进行的，故其所在的平面参考系称为静止参考系，如图7-6所示。

（1）假设条件

为了使参考系中坐标平面与刃磨、测量基准面一致，特别规定了如下假设条件：

1）假设运动条件 用主运动向量v_c近似地代替相对运动合成速度向量v_e（即v_f=0）。(www.xing528.com)

图7-6 刀具的静止参考系

2）假设安装条件 规定刀杆中心线与进给运动方向垂直；刀尖与工件中心等高。

（2）静止参考系的组成

1）基面P_r是指通过切削刃上的选定点并垂直于假定主运动方向的平面。它平行或垂直于刀具在制造、刃磨及测量时适合于安装或定位的一个平面或轴线。车刀的基面都平行于刀具的安装面（即底面）。

2）切削平面P_s是指通过切削刃上的选定点，与该切削刃相切并垂直于基面的平面。因刀具的切削刃有主切削刃和副切削刃之分，所以切削平面也分为主切削平面和副切削平面（P′_s）。车刀的切削平面垂直于刀杆底面。基面与切削平面在空间总是互相垂直的。

3）正交平面P_o是指通过主切削刃上的选定点并同时垂直于基面和主切削平面的平面。此外，通过副切削刃上的选定点并同时垂直于基面和副切削平面的平面，称为副切削刃的正交平面，即副正交平面P′_o。

刀具的标注角度是指在刀具图样上标注的角度，是在刀具角度的参考系中确定的。

普通车刀的6个主要标注角度是指前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角和副后角。它们是在正交平面参考系中的标注角度，如图7-7所示。正交平面参考系是由基面P_r、切削平面P_s、正交平面P_o组成的空间直角坐标系。

图7-7 车刀的主要标注角度

在正交平面内测量的角度如下。

1）前角γ₀前角是指前刀面与基面之间的夹角，它决定了刀具前面的位置。前角有正、负和零度之分，规定如下：若基面在前刀面之上为正值，称为正前角；若基面在前刀面之下为负值，称为负前角；若基面与前刀面重合为零度前角。

2）后角α₀后角是指主后刀面与切削平面之间的夹角，它决定了刀具后面的位置。后角也有正、负和零度之分，规定如下：当后刀面与切削平面重合时为零度后角；当后刀面与基面之间的夹角小于90°时，后角为正值；当后刀面与基面之间的夹角大于90°时，后角为负值。

前刀面与后刀面之间的夹角称为楔角β₀，于是有：

在基面内测量的角度如下。

3）主偏角κ_r主偏角是指主切削刃在基面上的投影与假定进给方向之间的夹角。

4）副偏角κ′_r副偏角是指副切削刃在基面上的投影与假定进给反方向之间的夹角。

在主切削平面内测量的角度如下。

5）刃倾角λ_s刃倾角是指主切削刃与基面之间的夹角。刃倾角有正、负和零度之分，规定如下：当刀尖处于主切削刃上最高点时为正值；当刀尖处于主切削刃上最低点时为负值；当主切削刃与基面重合时为零度刃倾角。

在副正交平面内测量的角度如下。

6）副后角α′₀副后角是指副后刀面与副切削平面之间的夹角。