刀具几何参数的选择与测量装置.doc

刀具几何参数的选择与测量装置摘 要用于切削加工的刀具种类繁多，但刀具切削部分的组成确有共同之处车刀的切削部分可看作是各种刀具切削部分最基本的形态车刀是最典型的刀具，其他刀具都可以看作是由车刀演化而来的，车刀是其它刀具的基础把车刀角度研究清楚了，就可以在此基础上研究其他刀具角度因此，我们要掌握车刀切削部分的构造要素、车刀标注角度参考系及车刀标准角度的基本概念，并且了解车刀角度测量仪的构造和使用方法，学会用它测量车刀的比标注角度、绘制车刀标注角度图关键词： 刀具；几何参数；测量装置目 录绪论 1一、基本定义 11.1基本定义 11.2 车刀的几何参数 11.3刀具的标注角度 51.4刀具在正交平面参考系中的标注角度 6二、刀具合理几何参数的选择 92.1 前角的功用及选择 102.2后角的选择 112.3主偏角、副偏角的选择 112.4刀尖形状及尺寸的选择 132.5刃倾角的选择 14三、车刀几何角度测量装置的设计 143.1 车刀几何角度测量装置的设计 143.2实验目的及要求 153.3车刀几何角度测量装置的使用方法 15总结 19致谢 20参考文献 21 绪论任何刀具均由切削部分和夹持部分组成。

虽然刀具的种类很多，但它们切削部分的形状和几何参数都具有共同的特性其中最简单、典型的是外圆车刀因为不论刀具结构如何，也不论是单齿或复杂的多齿刀具，对每个刀齿而言，其结构和几何参数就相当于普通外圆车刀的演变实验目的    1、通过实验巩固和加深对车刀几何角度的标注坐标系平面与车刀几何角度坐标系的基本定义的了解；    2、了解车刀量角仪的结构与工作原理，熟悉其使用方法；    3、掌握车刀标注角度的测量方法一、基本定义1.1 基本定义车刀(turning tool)　安装在车床上的用来削切金属的工具. 工欲善其事，必先利其器，为了在车床上做良好的切削，正确地准备和使用刀具是很重要的工作不同的工作需要不同形状的车刀，切削不同的材料要求刀口具不同的刀角，车刀和工作物的位置和速度应有一定相对的关系，车刀本身也应具备足够的硬度、强度而且耐磨、耐热因此，如何选择车刀材料，刀具角度之研磨都是重要的考虑因素车刀属于单锋刀具，因车削工作物形状不同而有很多型式，但它各部位的名称及作用却是相同的一支良好的车刀必须具有刚性良好的刀柄及锋利的刀锋两大部份车刀的刀刃角度，直接影响车削效果，不同的车刀材质及工件材料、刀刃的角度亦不相同。

1.2 车刀的几何参数合理选择车刀几何参数，是顺利完成车削加工任务的关键定义刀具角度的参考系：为了定义刀具切削部分的几何角度，需选定适当组合的基准坐标平面作为参考系其中用于规定刀具设计、制造、刃磨和测量时几何参数的参考系称为刀具静止参考系，如图1-1所示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      刀具静止参考系的各平面名称、表示符号及定义见表1-1                                 图1-1 刀具静止参考系                                     表1-1刀具静止参考系的各方面名称 符号定义 基面 Pr通过切削刃上选定点，垂直于该点切削速度方向的平面 切削平面 Ps通过切削刃上的选定点，与切削刃相切，怯垂直于该点基面的平面 正交平面 Po通过切削刃上的选定点，垂直于基面和切削平面的平面   法平面 Pn通过切削刃上的选定点，且与切削刃垂直的平面 假定工作平面 Pf通过切削刃上的选定点，垂直与基面且平行与假定进给运动方向的平面 背平面 Pp通过切削刃上的选定点，且垂直于基面和假定工作平面的平面 刀具角度的定义：刀具角度是刀具在静止参考系中的一组角度，其名称，表示符号及定义见表1-2。

外圆车刀刀具角度见图1-3                                                 表1-2 刀具角度定义 名称 符号 定义 前角 前角法前角侧前角背前角 yo yn yf yp   定义：前到面Ar与基面pr之间的夹角在正交平面中测量、在法平面中测量、在假定工作平面中测量、在背平面中测量 后角 后角法后角侧后角背后角 ao an af ap 定义：主后刀面Aa与切削平面ps之间的夹角早正交平面中测量、在法平面中测量、在假定工作平面中测量、在背平面中测量 主偏角 kr 主切削平面ps与假定工作平面pf之间的夹角，在基面pr中测量 到尖角 εr 主切削平面ps与副切削平面p′s之间的夹角，在基面pr中测量 刀倾角 λs 主切削刃与基面pr间的夹角，在主切削平面ps中测量 注：表中所列角度都只是过主切削刃选定点的角度（εr除外），过副切削刃选顶点的响应角度可仿照定义，并在角度符号右上角加一撇“′”以示区别，例如车刀副偏为k′r，副后角为a′o  1.2.1 刀具切削部分的表面与刀刃图1-2典型外圆车刀切削部分的结构车刀由刀头和刀柄组成，如图 1-2 所示。

刀柄是刀具上夹持部位刀头则用于切削，是刀具的切削部分刀具的切削部分包括以下几个部分： （1）．前刀面 A γ 切下的金属沿其流出的刀面 （2）．主后刀面 A α 与工件上过渡表面相对的刀面 （3）．副后刀面 A α ′与工件上已加工表面相对的刀面（4）．主切削刃 S 前刀面与主后刀面汇交的边锋，用以形成工件上的过渡表面，担负着大部分金属的切除工作 （5） ．副切削刃 S ’前刀面与副后刀面汇交的边锋 , 协同主切削刃完成金属的切除工作 , 用以最终形成工件的已加工表面表  车刀结构类型特点及用途名 称特 点适 用 场 合整体式用整体高速钢制造，刃口可磨得较锋利小型车床或加工非铁金属焊接式焊接硬质合金或高速钢刀片，结构紧凑，使用灵活各类车刀特别是小刀具机夹式避免了焊接产生的应力、裂纹等缺陷，刀杆利用率高刀片可集中刃磨获得所需参数；使用灵活方便外圆、端面、镗孔、切断、螺纹车刀等可转位式避免了焊接刀的缺点，刀片可快换转位；生产率高；断屑稳定；可使用涂层刀片大中型车床加工外圆、端面、镗孔，特别适用于自动线、数控机床1.2.2 确定刀具切削角度的参考系及参考平面刀具的切削部分其实是由前、后刀面、切削刃、刀尖组成的一空间几何体。

为了要确定刀具切削部分的各几何要素的空间位置，就需要建立相应的参考系为此目的设立的参考系一般有两大类：一是刀具静止角度参考系；二是刀具工作角度参考系下面说明刀具静止角度参考系及其坐标平面 （一）刀具静止角度参考系刀具静止角度参考系是指用于定义设计、制造、刃磨和测量刀具切削部分几何参数的参考系它是在假定条件下建立的参考系假定条件是指假定运动条件和假定安装条件 （1）假定运动条件 在建立参考系时，暂不考虑进给运动，即用主运动向量近似代替切削刃与工件之间相对运动的合成速度向量 （2）假定安装条件 假定刀具的刃磨和安装基准面垂直或平行于参考系的平面，同时假定刀杆中心线与进给运动方向垂直例如对于车刀来说，规定刀尖安装在工件中心高度上，刀杆中心线垂直于进给运动方向等 　由此可见，刀具静止角度参考系是简化了切削运动和设定刀具标准位置下建立的一种参考系二）刀具静止参考系的坐标平面作为一个空间参考系，它必须有确定的坐标平面在静止参考系中，这样的坐标平面有三个：基面（ Pr ）、切削平面 (P s) 和刃剖面（可由需要而任意选择的切削刃剖面） （1）基面 Pr基面是通过切削刃上选定点，垂直于假定主运动方向的平面。

如图 1-3 所示它平行于或垂直于刀具在制造、刃磨和测量时适合于安装和定位的一个平面或轴线例如，对于车刀和刨刀等，它的基面 P r 按规定平行于刀杆底面；对于回转刀具（如铣刀、钻头等），它的基面 P r 是通过切削刃上选定点并包含轴线的平面 （2）切削平面 Ps切削平面是指切削刃上选定点与主切削刃相切并垂直于基面的平面如图 1-3所示在无特殊情况下切削平面即指主切削平面 （3）切削刃剖切平面（刃剖面） 常用的刃剖面有四个：图1-3 假定运动条件和静止参考系图1-3 （1）正交平面 Po （也称主剖面） 正交平面是通过切削刃上选定点，并同时垂直于基面和切削平面的平面也可认为，正交平面是通过切削刃上选定点垂直于主切削刃在基面上的投影的平面如图 1-3 所示 （2）法平面 Pn （也称法剖面） 法平面是通过切削刃上选定点垂直于切削刃的平面 （3）假定工作平面 P f （也称进给剖面） 假定工作平面是是通过切削刃上选定点平行于假定进给运动方向并垂直于基面的平面 （4）背平面 P p （也称切深剖面） 背平面是指通过切削刃上选定点，垂直于假定工作平面和基面的平面 以上四个刃剖面可根据需要任选一个，然后与另两个坐标平面（基面 Pr 和切削平面 Ps ）共三个平面组成相应的参考系。

如由正交平面 Po 、基面 pr 和切削平面 Ps 组成的参考系称为正交平面参考系（ Pr Ps Po ），或称为主剖面参考系；由法平面 P n 、基面 pr 和切削平面 p s 组成的参考系称为法平面参考系，或称为法剖面参考系（ Pr Ps Pn ）；由假定工作平面 Pf 、基面 Pr 和切削平面 Ps 组成的参考系称为假定工作平面参考系，也称为进给剖面参考系（Pr Ps Pf ）；由背平面 Pp 、基面 P r 和切削平面 Ps 组成的参考系称为背平面参考系，或称为切深剖面参考系（Pr Ps Pp ） 对于副切削刃的静止参考系，也有同样的上述的坐标平面为区分起见，在相应符号可上方加“ ′ ”如 Po ′ 为副切削刃的正交平面，其余类同1.3 刀具的标注角度刀具标注角度（图1-4）在正交平面Po中测量的角度：（1）前角γo -- 前刀面与基面之间的夹角通过选定点的基面若位于楔形刀体的实体之外，前角为正值；反之为负值2）后角αo -- 后刀面与切削平面之间的夹角若通过选定点的切削平面位于楔形刀体的实体之外，后角为正值；反之为负值3）楔角βo -- 前刀面与主后刀面之间的夹角。

显然有：βo + γo +αo = 90°在基面Pr中测量的角度：（4）主偏角kr -- 主切削刃在基面上的投影与假定进给方向之间的夹角5）副偏角k'r -- 副切削刃在基面上的投影与假定进给反方向之间的夹角6）刀尖角εr -- 主切削刃与副切削刃在基面上投影之间的夹角显然有： kr+k'r +εr = 180°在切削平面Ps中测量的角度：（7）刃倾角λs -- 主切削刃与基面之间的夹角当刀尖是主切削刃上最低点时，刃倾角定为负值；当刀尖是主切削刃上最高点时，则刃倾角为正值，如图1-5 所示图1-4 车刀的标注角度图1-5 刃倾角当λs = 0°时，主切削刃与切削速度垂直，称之为直角切削或正切削而λs ≠ 0°的切削称为斜角切削或斜切削λs的正或负会改变切屑流出的方向 在副正交平面 中测量的角度（8）副后角α'o -- 副后刀面与切削平面之间的夹角；（9）副前角γ'o -- 前刀面与基面之间的夹角实际。