數(shù)控加工工藝刀具角度

第一章數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)一、切削運(yùn)動(dòng)1、切削運(yùn)動(dòng)切削加工時(shí),為了獲得各種形狀的零件,刀具與工件必須具有一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng),我們將這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)稱為切削運(yùn)動(dòng)。切削運(yùn)動(dòng)按其所起的作用可分為：主運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)（1）主運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)是使刀具和工件之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而切除多余材料。主運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)速度最高，消耗的功率最大。（2）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)使刀具與工件間產(chǎn)生附加的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，保證切削連續(xù)進(jìn)行，加工出具有所需幾何特性的已加工表面。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)：速度較低，消耗的功率較小。主運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)形式可以是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，也可以是直線運(yùn)動(dòng)；主運(yùn)動(dòng)可以由工件完成，也可以由刀具完成；主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以同時(shí)進(jìn)行，也可以間歇進(jìn)行；主運(yùn)動(dòng)通常只有一個(gè)，而進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的數(shù)目可以有一個(gè)或幾個(gè)。常見的切削運(yùn)動(dòng)（3）主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的合成

當(dāng)主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)同時(shí)進(jìn)行時(shí)，切削刃上某一點(diǎn)相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)為合成運(yùn)動(dòng)，常用合成速度向量ve來表示，如圖所示。2、切削時(shí)的表面

切削加工過程中，在切削運(yùn)動(dòng)的作用下，工件表面一層金屬不斷地被切下來變?yōu)榍行迹瑥亩庸こ鏊枰男碌谋砻?，在新表面形成的過程中，工件上有三個(gè)依次變化著的表面，它們分別是：

待加工表面

即將被切去金屬層的表面；切削表面

切削刃正在切削而形成的表面,切削表面又稱加工表面或過渡表面；已加工表面

已經(jīng)切去多余金屬層而形成的新表面。3、切削用量

切削用量是用來表示切削加工中主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)參數(shù)的量。切削用量包括：切削速度進(jìn)給量背吃刀量（1）切削速度vc

在切削加工時(shí)，切削刃選定點(diǎn)相對(duì)于工件主運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度稱為切削速度，它表示在單位時(shí)間內(nèi)工件和刀具沿主運(yùn)動(dòng)方向相對(duì)移動(dòng)的距離,單位為m/min或m/s。主運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí),切削速度vc計(jì)算公式為:式中d－切削刃上選定點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的工件直徑或刀具的回轉(zhuǎn)直徑（mm）n－工件或刀具每分(秒)鐘轉(zhuǎn)數(shù)(r/min或r/s)主運(yùn)動(dòng)為往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí),平均切削速度為：式中L一往復(fù)運(yùn)動(dòng)行程長(zhǎng)度(mm)nr一主運(yùn)動(dòng)每分鐘的往復(fù)次數(shù)(往復(fù)次數(shù)/min)。（2）進(jìn)給量f進(jìn)給量是主運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)一周或往復(fù)一個(gè)行程，刀具相對(duì)工件在進(jìn)給方向上的位移量（mm/r）。車削時(shí)進(jìn)給量的單位是mm/r，即工件每轉(zhuǎn)一圈,刀具沿進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向移動(dòng)的距離。刨削等主運(yùn)動(dòng)為往復(fù)直線運(yùn)動(dòng),其間歇進(jìn)給的進(jìn)給量為mm/雙行程，即每個(gè)往復(fù)行程刀具與工件之間的相對(duì)橫向移動(dòng)距離。單位時(shí)間的進(jìn)給量，稱為進(jìn)給速度，車削時(shí)的進(jìn)給速度vf計(jì)算公式為:銑削時(shí)，由于銑刀是多齒刀具，進(jìn)給量單位除mm/r外，還規(guī)定了每齒進(jìn)給量，用fz表示，單位是(mm/z)，vf、f、fz三者之間的關(guān)系為：z為多齒刀具的齒數(shù)（3）背吃刀量（切削深度）ap

背吃刀量ap是指已加工表面與待加工表面之間的垂直距離（mm）。

式中dw－待加工表面直徑dm－已加工表面直徑刀具的幾何形狀及主要角度一、刀具切削部分的幾何形狀各種刀具都是由切削部分和夾持部分兩部分組成.二者既可以是一體的，也可以是由不同材料連接起來.1.刀具切削部分的組成刀桿：起裝夾和支撐作用刀頭:(三面)前刀面：刀具上切屑流過的表面主后刀面：刀具上與過渡表面相對(duì)的表面副后刀面：刀具上與已加工表面相對(duì)的表面(兩刃)主切削刃：刀具上前刀面與主后刀面的交線副切削刃：刀具上前刀面與副后刀面的交線(一尖)主切削刃與副切削刃的交點(diǎn),通常磨成圓角(修圓刀尖)或短平刃(倒角刀尖)(a)直線過渡刃這種過渡刃多用于粗加工或強(qiáng)力切削的車刀上。(b)圓弧過渡刃過渡刃也可磨成圓弧形。它的參數(shù)就是刀尖圓弧半徑rε。刀尖圓弧半徑增大時(shí)，使刀尖處的平均主偏角減小，可以減小表面粗糙度數(shù)值，且能提高刀具耐用度。但會(huì)增大背向力和容易產(chǎn)生振動(dòng)，所以刀尖圓弧半徑不能過大。通常高速鋼車刀rε=0.5～5mm，硬質(zhì)合金車刀rε=0.5～2mm。(c)水平修光刃修光刃是在副切削刃靠近刀尖處磨出一小段κr‘=0o的平行刀刃。其長(zhǎng)度bε‘≈（1.2～1.5）f，即bε‘應(yīng)略大于進(jìn)給量f。但bε‘過大易引起振動(dòng)。普通車刀切削部分的組成外圓車刀內(nèi)孔車刀刀具角度是刀具設(shè)計(jì)、制造、刃磨和測(cè)量時(shí)所使用的幾何參數(shù)，它們是確定刀具切削部分幾何形狀（各表面空間位置）的重要參數(shù)。參考系：用于定義和規(guī)定刀具角度的各基準(zhǔn)坐標(biāo)面。參考系：刀具靜止參考系和刀具工作參考系。二定義刀具角度的參考系

建立刀具靜態(tài)坐標(biāo)參考系，應(yīng)以切削運(yùn)動(dòng)為依據(jù)，預(yù)先給出假定條件：假設(shè)運(yùn)動(dòng)條件:用主運(yùn)動(dòng)向量vc近似地代替相對(duì)運(yùn)動(dòng)合成速度向量ve(即vf=0)。假設(shè)安裝條件:規(guī)定刀桿中心線與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向垂直；刀尖與工件中心等高。刀具靜止參考系或標(biāo)注角度參考系：在設(shè)計(jì)、制造、刃磨和測(cè)量時(shí)，用于定義刀具幾何參數(shù)的參考系。1．刀具靜止參考系在該參考系中定義的角度稱為刀具的標(biāo)注角度。靜止參考系中最常用的是正交平面參考系。2.正交權(quán)平面參考鹽系由以下句三個(gè)在崗空間相發(fā)互垂直彼的參考忍平面構(gòu)末成。(1)基面pr通過切削絞刃上選定興點(diǎn)，垂直智于假定主接運(yùn)動(dòng)方向贏的平面。權(quán)通常平行壯于車刀的皆安裝面（飄底面）。(2)切削平面ps通過切惕削刃上吸選定點(diǎn)喜，與主貫切削刃小相切并乖垂直于相基面的委平面。(3)正交平面po通過切削籃刃上選定愈點(diǎn)，同時(shí)貞與基面和燦切削平面給垂直的平廚面。２．參考系基兵面厘Pr切削平導(dǎo)面P告s正交平躍面P饅o通過主魄切削刃異上的某昌一點(diǎn)，辱與主運(yùn)政動(dòng)方向寨相垂直匠的平面通過主切游削刃上的靈某一點(diǎn)，飛與主切削翅刃相切并費(fèi)垂直于基脈面的平面通過主切痰削刃上的眾某一點(diǎn)，寒并同時(shí)垂列直于基面恩和切削平梢面的平面作用：熟用于定罷義和規(guī)皺定刀具調(diào)角度的套各基準(zhǔn)再坐標(biāo)平啊面，只競(jìng)是假定矛參考，可事實(shí)看柿不見，蓮摸不著3、刀具標(biāo)注頑角度定義（1）澆在基面額內(nèi)測(cè)量廳的角度主偏角r主切削充刃與進(jìn)噸給運(yùn)動(dòng)乞方向之典間的夾輸角。副偏角r’副切削刃皆與進(jìn)給運(yùn)船動(dòng)反方向仆之間的夾表角。刀尖角r主切削氏平面與策副切削押平面間含的夾角展。刀尖角孔與主偏軌角和副廊偏角的主關(guān)系：注意：車禽外圓與車下端面主、憐副偏角的爆變化（2）疤在主切霸削刃正遣交平面損內(nèi)(O辰-O)名測(cè)量的糠角度前角o前刀面與共基面間的追夾角。當(dāng)項(xiàng)前刀面與邁基面平行標(biāo)時(shí)，前角泉為零?；嬖谇暗度杳嬉詢?nèi)，剪前角為負(fù)盆?；嬖陬B前刀面以面外，前角翻為正。后角o后刀面與央切削平面旬間的夾角帳。楔角o前刀面與盲后刀面間坑的夾角。楔角與積前角o和后角o的關(guān)系靈如下：（3）在虜切削平面徒內(nèi)(S向段)測(cè)量的樓角度刃傾角s主切削刃炸與基面間勁的夾角。刃傾角期正負(fù)的千規(guī)定如濤圖所示餓。刀尖旺處于最年高點(diǎn)時(shí)留，刃傾通角為正朽；刀尖同處于最蹄低點(diǎn)時(shí)檔，刃傾接角為負(fù)扁；切削枕刃平行恢于底面遣時(shí)，刃事傾角為駐零。（4）弱刀具角產(chǎn)度的正叉負(fù)前角γo：前刀面曲與切削憶平面之間的夾造角為銳角，前福角為正，夾角為盞鈍角，前盼角為負(fù)值第。后角αo：后刀面與舉基面之間的夾角罵為銳角，后殲角為正，夾角為溉鈍角，僚后角為墾負(fù)值。刃傾角λs：刀尖袖是主切虜削刃上最高點(diǎn)時(shí)刃傾角妄為正，刀尖位漲于主切份削刃上粥最低點(diǎn)系時(shí)刃傾角撫為負(fù)，主切削刃風(fēng)與基面平向行時(shí)時(shí)刃傾角為皮零。三、刀奸具角度對(duì)的選擇在保證加鞋工質(zhì)量的隱前提下，周能夠滿足儀刀具使用緣瑞壽命長(zhǎng)、己生產(chǎn)效率倡高、加工蹤蝶成本低的聯(lián)刀具幾何黃參數(shù)，稱漏為刀具的彈合理幾何怖參數(shù)1．前角溪和后角的后選擇3．刃傅傾角的繭選擇2．主粘偏角、捕副偏角薦的選擇1.前角γO（1）功用γO刀刃鋒利，切屑變洪形切削力鎖和切削灣功率刀刃和貿(mào)刀尖強(qiáng)忙度，散熱體腰積刀具壽傍命前角的大左小主要解帆決刀頭的踩堅(jiān)固性與家鋒利性的勞矛盾（2）選擇工件材騙料強(qiáng)度煩、硬度太較低時(shí)而，應(yīng)取灑較大前蒜角，反字之應(yīng)取相較小的唐前角。加工塑健性材料捕時(shí)，應(yīng)草取較大遺前角，興加工脆圣性材料驅(qū)時(shí)，應(yīng)惹取較小臺(tái)的前角虜。刀具材粒料韌性傻好（高恥速鋼）乏，取較誤大前角肅，反之協(xié)（硬質(zhì)呼合金）石取較小社前角。粗加工徹時(shí)，取確較小前澡角，精矛加工時(shí)烈，取較播大前角沾。首先要暈考慮加針工材料切的硬度刃，其次章考慮加蠶工性質(zhì)2.后角αo（1）功用αo后刀面與強(qiáng)工件的摩刻擦后刀面的唐磨損率（2）選擇首先考慮枝加工性質(zhì)輝，其次臣考慮加工貨材料的硬接度粗加工或治工件材料掩較硬，后過角取較小記值；工件材料雕越軟、塑漆性越大，徐后角越大睜；工藝系估統(tǒng)剛度盡較差時(shí)份，適當(dāng)提減小后境角；3.主箭偏角κr和副偏角化κr′（1）功用κr和κr′刀刃強(qiáng)鴉度表面粗糙也度，散熱條件刀具壽命切屑厚度跪和單位長(zhǎng)俊度上的切帆削力注：主根、副偏遮角過小孫使徑向伯切削力靜增大,綠容易引嗚起切削您振動(dòng)（2）選擇工藝系統(tǒng)吉?jiǎng)傂暂^好剃時(shí)，主、折副偏角取礙較小值；錘這樣有利次于提高車槳刀使用壽形命和改善暫散熱條件恢及表面粗甜造度；反厲之取較大葛值。當(dāng)加工三臺(tái)階時(shí)哨，主偏買角應(yīng)取漫90°布，加工婚中間切佳入的工轎件，主晨偏角一仍般取6植0°饅。加工很硬政的材料時(shí)庸，為減小壟單位切削勁刃上的負(fù)袋荷，宜取您較小的主屬偏角。切氣削層面積輛相同時(shí)，沫主偏角大森的切削厚櫻度大，易圈斷屑。副偏角大棗小取決于踐表面粗糙趁度，粗加右工時(shí)取大胞值，精加馳工取小值巨。首先考懼慮機(jī)床般、夾具宅和刀具伍組成的毀工藝系斯統(tǒng)的剛桌性，其次考慮仍加工工件挺的幾何形否狀和加工散性質(zhì)4.刃傾余角λs（1）功用（2）選擇主要影萄響刀頭賣的強(qiáng)度垂、切削進(jìn)分力和踐切屑的自流動(dòng)方識(shí)向。加工一般匹鋼料和鑄陜鐵，無沖蟻擊時(shí)：粗車λs＝0會(huì)°?－天5°精車λs＝0°代?+5°有沖擊駛時(shí)：λs＝－發(fā)5°?低－15蟻°特別大始時(shí)：λs＝－逆30°屋?－4訂5°切削加莊工高強(qiáng)憤度鋼、頃冷硬鋼瓜時(shí)：λs＝－30小°?－4德5°。主要看加徑工性質(zhì)如當(dāng)λS=0o罪時(shí)，切屑谷垂直于切匠削刃流出晃；λS為負(fù)值其時(shí)，切祥屑流向綁已加工卡表面；λS為正值購(gòu)時(shí)，切佳屑流向倆待加工留表面。刃傾角增棒大，可減丘小切屑變肥形,使切梢削輕快。①控制良切屑的偏流向斷續(xù)切像削時(shí)，蒼當(dāng)刃傾織角為零獅，切削母刃與工寸件同時(shí)皂接觸，衡同時(shí)切遇離，會(huì)丘引起振煙動(dòng)；若諒刃傾角籃不等于娛零則切架削刃上置各點(diǎn)逐少漸切入估工件和由逐漸切態(tài)離工件斤，故切晴削過程河平穩(wěn)。②控制切尋削刃在名切入與姐切出時(shí)搜的平穩(wěn)靠性切削層是棉刀具或工錢件沿進(jìn)給獎(jiǎng)方向每移牽動(dòng)f后，藝刀具正在沒切除的金遇屬層。切削層腫參數(shù)就啟是指這述個(gè)切削控層的截椒面尺寸記。為了簡(jiǎn)化殊計(jì)算，切元削層形狀衰、尺寸規(guī)邊定在刀具多的基面中蒸度量，切計(jì)削層的形舅狀和尺寸均將直接影揪響刀具切穿削部分所烘承受的負(fù)漏荷和切屑院的尺寸大賺小。通常在基希面Pr內(nèi)妖度量。四、切貝削層參窯數(shù)如圖所李示，車羞外圓時(shí)允，當(dāng)主驢、副切梳削刃為攝直線，莫且s=錘0，切蠻削層就瞎是車刀棉由位置降Ⅰ移動(dòng)贈(zèng)到位置閉Ⅱ即一濾個(gè)f距備離，刀習(xí)具正在半切削的桑那層金君屬層，適可見，崗切削層掌的形狀慕是平行肯四邊形抽。hDfapbDr切削層餐厚度hD是垂直于百切削表面宅度量的切憑削層尺寸擠。hD＝f×sinκr切削層寬早度bD是沿切削讓表面度量為的切削層全尺寸。bD＝ap/s萬inκr切削層橫裂截面積AD五、刀具屯工作角度刀具在工痛作參考系辦中確定的竟角度稱為免刀具工作躲角度。研究刀具節(jié)工作角度嗎的變化趨劉勢(shì)，對(duì)刀杠具的設(shè)計(jì)簽、改進(jìn)、小革新有重?zé)闹笇?dǎo)尾意義。1．刀具換工作參考與系的建立

與靜止參考系中正交平面參考系建立的定義和程序相似，不同點(diǎn)就在于用合成切削速度向量代替切削速度向量；用實(shí)際安裝條件代替假定安裝條件。

2．刀故具工作唱角度的回分析

在車削、鏜孔、銑削等加工中，通常因刀具工作角度的變化，對(duì)工件已加工表面質(zhì)量或切削性能造成不利影響。用刃傾角λs=0°車刀車削外圓時(shí)，由于車刀的刀尖高于工件中心，工作前角γoe增大，而工作后角αoe減小。若切削刃低于工件中心，則工作前角γoe減小，而工作后角αoe增大。1)刀尖安裝高低對(duì)工作前、后角的影響當(dāng)?shù)稐U中心線與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向不垂直且逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)G角時(shí)，工作主偏角將增大，工作副偏角將減小。2）刀桿安裝偏斜對(duì)工作主、副偏角的影響六、刀灣具材料

金屬切削過程除了要求刀具具有適當(dāng)?shù)膸缀螀?shù)外，還要求刀具材料對(duì)工件要有良好的切削性能。

刀具材料(cuttingtoolmaterials)在切削時(shí)要承受高溫、高壓、摩擦、沖擊、振動(dòng)，金屬切削過程中的加工質(zhì)量、加工效率、加工成本，在很大程度上取決于刀具材料的合理選擇。1.搭刀具材俱料應(yīng)具針備的性屑能（1）高的硬度和耐磨性（2）足夠的強(qiáng)度和韌性（3）高的耐熱性與化學(xué)穩(wěn)定性（4）導(dǎo)熱性好，有利于切削熱傳導(dǎo)，降低切削區(qū)溫度，延長(zhǎng)刀具壽命，便于刀具的制造，資源豐富，價(jià)格低廉。2.常永用刀具材撲料工具鋼包括碳素礦工具鋼、嚼合金工具降鋼和高速鋼恭。硬質(zhì)合金有鎢鈷投類硬質(zhì)棄合金、文鎢鈦鈷四類硬質(zhì)倍合金和金鎢鈦鉭播（鈮）摧類硬質(zhì)津合金。涂層硬質(zhì)合金涂覆一層改極薄的硬兼質(zhì)和耐磨系性極高的盞難熔金屬曲化合物應(yīng)當(dāng)指枕出，加蘭工一般讀材料大殿量使用僅的仍是辰普通高響速鋼及為硬質(zhì)合廟金，只攀有在加奧工難加羊工材料血時(shí)，才麗考慮選長(zhǎng)用新牌冬號(hào)合金鈔或高性背能高速理鋼，在賞加工高道硬度材沈料或精憂密加工沉?xí)r，才凈考慮選潤(rùn)用超硬烈材料。小結(jié):Ⅰ、刀具驗(yàn)的組成夾持部辣分和切劃削部分1、前膛（刀）截面2、主后嬌（刀）面3、副后伏（刀）面4、主糟切削刃5、副切歪削刃6、刀尖正交平盼面內(nèi)前角γ0后角α0主偏角κr副偏角κr′主切削遼刃與進(jìn)絮給方向腿間的夾暴角前刀面汽與基面正間的夾墊角主后刀喘面與切菊削平面郊間的夾摔角負(fù)切削刃抽與進(jìn)給方角向的夾角切削平面撕內(nèi)刃傾角入s主切削袖刃與基別面間的雷夾角基面內(nèi)Ⅱ、刀費(fèi)具角度Ⅲ、參市考系1、作用2、三