刀具几何参数的选择与测量装置.doc

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1、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

2、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

3、 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

4、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

5、 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

6、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 r 主切削平面ps与副切削平面ps之间的夹角，在基面pr中测量。 刀倾角 s 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

7、只是过主切削刃选定点的角度（r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kr，副后角为ao。 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 切下的金属沿其流出的刀面。 （2）主后刀面 A 与工件上过渡表面相对的刀面。 （3）副后刀面 A 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。

8、（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

9、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

10、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

11、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

12、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

13、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o - 前刀面与基面之间的夹角。通过选定点的基面若

14、位于楔形刀体的实体之外，前角为正值；反之为负值。（2）后角o - 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o - 前刀面与主后刀面之间的夹角。显然有：o + o +o = 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kr - 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r - 主切削刃与副切削刃在基面上投影之间的夹角。显然有： kr+kr +r = 180。在切削平面Ps中测量的角度：（7）刃倾角s - 主切削刃与基面之间的夹角。当刀尖是主切

15、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s = 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s 0的切削称为斜角切削或斜切削。s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o - 副后刀面与切削平面之间的夹角；（9）副前角o - 前刀面与基面之间的夹角。实际上，当 o、s 、kr 及kr 为已定值，且主、副切削刃处于共同的前刀面时，o 也已被确定了。另外，o及r是派生角。因此，外圆车刀的标注角度只有六个是独立的：o 、o、kr、 kr、s与o ，它们的大小会直接

16、影响切削过程。1.4 刀具在正交平面参考系中的标注角度刀具静止角度的标注：在刀具静止参考系中标注或测量的几何角度称为刀具静止角度，或刀具标注角度。刀具静止角度标注的基本方法为“一刃四角法”。所谓“一刃四角法”是指刀具上每一条切削刃，必须且只需四个基本角度，就能唯一地确定其在空间的位置。如前所述，刀具切削部分是由若干个刀尖、切削刃、前、后刀面组成的空间几何体，为确定这些几何要素的空间位置，应抓往其关键要素，其关键要素即为切削刃。只要把切削刃的空间位置确定后，其它几何要素的空间位置也可“迎刃而解”了。 当然，一把刀具可能有若干条切削刃，这时应找出刀具的主切削刃，对主切削刃应一个不漏地完整地标出四个

17、角度，然后逐条地分析其它的切削刃，这样整个刀具切削部分的几何角度也不难解决。 下面将在不同的刃剖面参考系中，说明“一刃四角法”在刀具几何角度标注中的应用。正交平面参考系（ Pr Ps Po ）如图 1-6为正交平面参考系。图 1-7 为外圆车刀在正交平面参考系中角度的标注。 分析这把外圆车刀，它有主切削刃和副切削刃共两条切削刃组成。根据“一刃四角法”的原则，应先抓住主切削刃，完整地标出四个基本角度。那么应标注哪四个基本角度呢？根据切削平面的定义，主切削刃应在切削平面内，因此要确定主切削刃的位置，应先确定切削平面的位置及主切削刃在切削平面内的位置，这两个位置分别由主偏角和刃倾角来确定。（1）主偏

18、角r 是在基面内度量的切削平面 Ps 和假定工作平面 Pf 之间的夹角。也是主切削刃在基面上的投影与进给运动方向之间的夹角。应标注在基面内。 （2）刃倾角s 是切削平面内度量的主切削刃 S 与基面之间的夹角。它是确定主切削刃在切削平面 Ps 内的位置的角度。应标注在切削平面的方向视图内。当刀尖在切削刃上为最高点时，刃倾角s 为正值；当刀尖在主切削刃上为最低点时，刃倾角s 为负值；当主切削刃在基面内时，刃倾角s 为零。 在主切削刃的位置确定之后，形成这条切削刃的前、后刀面的位置，就可任意选用一个刃剖面来反映。在正交平面参考系中即选用正交平面，在此平面内前刀面与基面、后刀面与切削平面对应的角度即为

19、前角o 和后角o 。 图1-6 图1-7 车刀正交平面参考系的静止角度（3）前角o 在正交平面内度量的前刀面 A 与基面 Pr 之间的夹角。当切削刃上选定点的基面 Pr 在剖视图中处于刀具实体之外时，前角o 为正值；当基面 Pr 处于刀具实体之内时，前角o 为负值；当前刀面与基面重合时，前角o 为零。 （4）后角o 在正交平面内度量的后刀面与切削平面 P s 之间的夹角。当切削刃上选定点的切削平面 ps 在剖视图中处于刀具实体之外时，后角o 为正值；当切削平面 Ps 在刀具实体之内时，后角o 为负值；当后刀面与切削平面 Ps 重合时，后角 o 为零。由此可得出结论，对于一条切削刃应该标注的四个

20、角度为：主偏角r 、刃倾角s 、前角o 和后角o 。而这四个角度标注的视图应该是：主偏角r 应标注在基面内、刃倾角s 应标注在切削平面的方向视图内、前角o 和后角o 应在刃剖面内。这就是“一刃四角法”中四个角的内容。 在解决了主切削刃这个关键要素后，再逐条分析其它切削刃。图 1-9 所示的外圆车刀还有一条副切削刃。根据“一刃四角法”的原则，它也应完整无缺地标出四个角度，即副偏角r ， 、副刃倾角s ， 、副前角o ， 和副后角o ， 。但由于该刀具主切削刃与副切削刃在同一个前刀面上，在完整无缺地标出主切削刃的四个角度后，前刀面的空间位置也已确定，因此副切削刃的副前角和副刃倾角也随之确定，它们已

21、不是独立的角度。因此，对副切削刃只需标出另两个角度，即副偏角r ， 和副后角 o ， 。 副偏角r ， 在副切削刃上选定点的基面 Pr ， （平行于 Pr ）内度量的副切削平面与假定工作平面之间的夹角。 副后角o ， 在副切削刃上选定点的正交平面内度量的副后刀面与副切削平面之间的夹角。图 1-7 所示就是普通外圆车刀在正交平面参考系中的静止角度的标注。 综上所述，在分析或标注一把刀具切削部分几何角度时，先找出该刀具切削部分的主切削刃，分别在三个视图内完整地标出四个基本角度；然后逐条分析其它切削刃，如某条切削刃的前刀面不与主切削刃为同一前刀面，则也应对其完整地标出四个基本角度；如某条切削刃的前刀

22、面与主切削刃为同一前刀面，则只需标出相应的偏角和后角。这就是“一刃四角法”的完整应用。二、刀具合理几何参数的选择刀具合理几何参数的选择是切削刀具理论与实践的重要课题。中国有句谚语说：“工欲善其事，必先利其器”，刀具正是切削加工的直接作用工具，它的完善程度对切削加工的现状和发展起着决定性的作用。CIRP的一项研究报告指出：“由于刀具材料的改进，刀具的允许切削速度每隔十年几乎提高一倍；由于刀具结构和几何参数的改进，刀具使用寿命每隔十年几乎提高二倍。”这也说明了选择刀具合理几何参数的重要意义。 什么是刀具的合理(或最佳)几何参数呢？ 在保证加工质量的前提下，能够满足刀具使用寿命长、生产效率高、加工成

23、本低的刀具几何参数，称为刀具的合理几何参数。 一般地说，选定刀具几何参数的合理值问题，本质上是多变量函数针对某一目标计算求解最佳值的问题。但是，由于影响切削加工效益的因素很多，而且影响因素之间又是相互作用的，因而建立数学模型的难度甚大。实用的优化或最佳化工作，只能在固定若干因素后，改变少数参量，取得实验数据，并且采用适当方法(例如方差分析法、回归分析法等)进行处理，得出优选结果。选择刀具合理几何参数的一般性原则 ：（1）.要考虑工件的实际情况 选择刀具合理几何参数，要考虑工件的实际情况，主要是工件材料的化学成分、制造方没热处理状态、物理机械性能(包括硬度、抗拉强度、延伸率、冲击韧性、导热系数等

24、)，还有毛坯表层情况、工件的形状、尺寸、精度和表面质量要求等。 （2）.要考虑刀具材料和刀具结构 选择刀具合理几何参数时，要考虑刀具材料的化学成分、物理机械性能(包括硬度、抗弯强度、冲击值、耐磨性、热硬性和导热系数)，还有刀具的结构型式，是整体式、焊接式或机夹式等。 （3）.要注意各个几何参数之间的联系 刀具的刃形、刃区、刀面和角度之间是相互联系的，应该综合起来考虑它们之间的作用与影响，分别确定其合理数值。从本质上看，这是一个多变量函数的优化设计问题，若用单因素法难免有很大的局限性。例如，选择前角。时，至少要考虑卷屑槽型、有无倒棱及刃倾角s的正负大小等，联系这些情况，优选合理的前角值，不要割裂

25、它们之间的内在联系，孤立地选择某一参数。 （4）.要考虑具体的加工条件 选择合理几何参数，也要考虑加工条件，这就是机床、夹具的情况，工艺系统刚度及功率大小，切削用量和切削液性能等。一般地说，粗加工时，着重考虑保证最长的刀具使用寿命，精加工时，主要考虑保证加工精度和已加工表面质量的要求；对于自动线生产用的刀具，主要考虑刀具工作的稳定性，有时需要着重解决断屑问题；机床刚性和动力不足时，刀具应力求锋利(如增大前角和主偏角，减小切削刃钝圆半径等)，以减小切削力和振动。2.1 前角的功用及选择车刀的前角是车刀前面与基面的夹角，其主要作用是使车刀刃口锋利，减少切削 变形，使切削省力，切屑易排出。 （1）前

26、角的功用 影响切屑变形和切削力及功率； 影响刀头强度、受力性质及散热条件； 影响切屑形态和断屑；影响加工表面质量。（2）前角的选择增大前角可以减小切屑变形和摩擦阻力，使切削力、切削功率及切削时产生的热量减小。前角过大将导致切削刃强度降低，刀头散热体积减小，致使刀具寿命降低。增大前角，可减少切削变形，从而减少切削力、切削热和切削功率，提高刀具的使用寿命。但增大前角，会使切削刃强度降低，容易造成崩刃，另一方面使散热情况变坏，致使切削温度增高，刀具使用寿命下降。因此，在一定切削条件下，存在一个合理前角opt，见图2-1和图2-2。图2-1 前角的合理数值 图2-2 加工不同材料时刀具的合理前角选择合

27、理刀具前角可遵循下面几条原则：（1） 根据工件材料的种类和性质选择前角加工塑性材料(如钢)，应选较大的前角；加工脆性材料(如铸铁)，应选较小前角。工件材料的强度和硬度大时，切削力大，温度较高，宜选较小前角；反之，强度和硬度小时，选较大前角。见图2-2。 （2）根据刀具材料的种类和性质选择前角 刀具材料的强度及韧性较高时(如高速钢)，可选较大前角；反之，强度及韧性较低(如硬质合金陶瓷)时，可选较小前角。见图2-1。 （3） 选择前角还要考虑一些具体加工条件 粗加工，特别是断续切削，有冲击载荷时，为增强刀具强度，宜选较小前角。 精加工或工艺系统刚性差，机床动力不足，应选较大前角。 成形刀具，数控机

28、床和自动线刀具，为增加工作稳定性和刀具使用寿命应选较小前角 工艺系统刚度，系统刚度差，为减小切削力，其合理前角要选大一些。具体如下：加工一般灰铸铁时，可选o=5-15；加工铝合金时，o=30-35；用硬质合金刀具加工一般钢料时，选o=10-20 （4）刀具材料的抗弯强度及韧性较高时，可取较大前角。（5）工件材料的强度、硬度较低、塑性较好时，应取较大前角；加工硬脆材料应取较小前角，甚至取负前角。（6） 继续切削或粗加工有硬皮的铸锻时，应取叫小前角，精加工时宜取叫大前角。（7） 工艺系统刚性较差或机床功率不足时，应取较大前角。 （8） 成形刀具和齿轮刀具全减小齿形误差，应取小前角甚至零前角。2.2

29、 后角的选择（1） 后角o的功用 影响刀具与工件的摩擦； 影响刀具刃口的锋利性； 影响刀头的体积和刀具的寿命；影响刀刃的强度和刀头的散热条件。（2）合理后角的选择原则 合理后角受合理前角的制约，合理前角大的刀具，为了使刀具具有一定的强度，应选择小一些的合理后角； 根据加工的实际情况选，粗加工为了提高刀具的强度合理后角应小一些，而精加工要减小刀具与工件的摩擦，合理后角要大一些； 根据系统刚度选，系统刚度差，为减小系统的振动，合理后角应小一些； 有尺寸要求的刀具，重磨后要保证尺寸基本不变，合理后角应选小一些；切削脆性材料为增加刃口抗冲击力合理后角要小一些；切削塑性材料宜取较大的合理后角。具体如下：

30、车刀合理后角f0.25mm/r时，可ao=1012；在f0.25mm/r时，取ao=58 1） 工件材料强度、硬度较高时，应取较小后角；工件材料软、粘时应取较大后角；加工脆性材料时，宜取较小后角。 2） 精加工及切削厚度较小的刀具，应采用较大的后角；粗加工、强力切削、宜取较小后角。 3） 工艺系统刚性较差时，应适当尖小后角。 4） 定尺寸刀具，如拉刀、铰刀等，为避免重磨后刀具尺寸变化过大，宜取较小的后角。2.3 主偏角、副偏角的选择（1）主副偏角r、r的功用 影响切削层形状和刀尖角； 影响刀尖的散热条件及刀尖强度； 影响切削力的比值； 影响残留面积高度；影响断屑效果及排屑方向。（2）主偏角的选

31、择原则 粗、半精加工的刀具，因为其切削力大、振动大，对于抗冲击性差的刀具材料（如硬质合金），应选大的主偏角以减小振动； 系统刚性不足时，为减小切削的振动，应选大一些的主偏角； 加工强度大、硬度高的材料时，为求减小切削刃上的单位负荷、改善切削刃区的散热条件，应选小一些的主偏角；对用于单件小批量生产的刀具，为求一刀多用，一般r=45或90。减少主偏角会使切削厚度减少，切削宽度增加(见图2-3)，从而使单位长度切削刃所承受的载荷减轻，散热条件改善，可使刀具使用寿命提高。但是，减少主偏角会导致背向力增大，同时刀尖与工件的摩擦加剧，会导致刀具使用寿命下降。图2-3 主偏角对切削的影响合理选择主偏角的原则

32、：主要看工艺系统的刚性如何。系统刚性好，不易产生变形和振动，则主偏角可取小值；若系统刚性差（如切削细长轴），则宜取大值。具体如下：（1）主偏角 在工艺系统刚性允许的条件下，应采用较小的主偏角。如系统刚性较好时（Lw/dw6），可取kr=3045；当系统刚性较差时（ Lw/dw=612）,取kr=6075；车削细长轴时（ Lw/dw12），取kr9093 2） 加工很硬的材料时，应取较小的主偏角。 3） 主偏角的大小还应与工件的形状相适应。如车削阶梯轴时，可用 kr=90；要用同一把车刀车削外圆、端面和倒角时，可取 kr=45。副偏角 在工艺系统刚性较高、不引起振动的条件下，幅偏角宜取小值。精车

33、时，一般取kr=510，粗车时取kr=1015。对切断刀及切槽刀，取kr=13。精加工刀具必要时可磨出一段kr=0的修光刃2.4 刀尖形状及尺寸的选择车外圆的刀尖：选用原则主要是根据加工工艺的具体情况决定。一般要选通用性较高的及在同一刀尖上切削刃数较多刀尖。粗车时选较大尺寸，精、半精车时选较小尺寸。 S形：四个刃口，刃口较短（指同等内切圆直径），刀尖强度较高，主要用于75、45车刀，在内孔刀中用于加工通孔。 T形：三个刃口，刃口较长，刀尖强度低，在普通车床上使用时常采用带副偏角的刀片以提高刀尖强度。主要用于90车刀。在内孔车刀中主要用于加工盲孔、台阶孔。 C形：有两种刀尖角。100刀尖角的两个

34、刀尖强度高，一般做成75车刀，用来粗车外圆、端面，80刀尖角的两个刃口强度较高，用它不用换刀即可加工端面或圆柱面，在内孔车刀中一般用于加工台阶孔。 R形：圆形刃口，用于特殊圆弧面的加工，刀尖利用率高，但径向力大。W形：三个刃口且较短，刀尖角80刀尖强度较高，主要用在普通车床上加工圆柱面和台阶面。 D形：两个刃口且较长，刀尖角55刀尖强度较低，主要用于仿形加工，当做成 93车刀时切入角不得大于2730；做成62.5车刀时，切入角不得大于5760，在加工内孔时可用于台阶孔及较浅的清根。 V形：两个刃口并且长，刀尖角35刀尖强度低，用于仿形加工。做成93车刀时切入角不大于50；做成72.5车刀时切入

35、角不大于70；做成107.5车刀时切入角不大于35。切断、切槽刀片： 切断刀片：在普通车床上常用的是Q形刀片，这种刀片可重磨而且价格一般可转位车刀刀片要低23元片，其缺点是刃口是直的，不能使切屑横向产生收缩变形，容易与已加工表面摩擦，加上它的侧偏角和侧后角都很小，因此切削热量高，易磨损，在使用时要随时观察刃口情况，及时重磨或更换刀片。在数控车床上一般使用直接压制出断屑槽形的切断刀片，它能使切屑横向产生收缩变形，切削轻快，断屑可靠，另外它的侧偏角和侧后角都很大，切削热产生的少，使用寿命长，只是价格高一些。切槽刀片：一般切深槽用切断刀片，切浅槽用成型刀片，如以下几种：立装切槽刀片、平装切槽刀片、条

36、状切槽刀片、清台阶圆弧根槽刀片，这些刀片切出的槽宽精度较高。螺纹刀片：常用的是L形，这种刀片可重磨，价格也便宜，但不能切牙顶。切精度较高的螺纹要用磨好牙形的刀片，因内、外螺纹的牙形尺寸不同，所以又分内、外螺纹刀片，它的螺距是固定的可以切出牙顶。做为夹紧方式又分为两种，一种是刀片无孔用上压式夹紧的刀片，这种刀片在加工塑性较高的材料时还要加档屑板，；另一种是压出断屑槽并带夹紧孔的刀片，它用压孔式的梅花螺钉夹紧。切削刃长度：应根据背吃刀量进行选择，一般通槽形的刀片切削刃长度选1.5倍的背吃刀量，封闭槽形的刀片切削刃长度选2倍的背吃刀量。 刀尖圆弧：粗车时只要刚性允许尽可触采用较大刀尖圆弧半径，精车时

37、一般用较小圆弧半径，不过当刚性允也应自较大值选取，常用压制成型的圆半径有0.4；0.8；1.2；2.4等。刀片厚度：其选用原则是使刀片有足够的强度来承受切削力，通常是根据背吃量与进给量来选用的，如有些陶瓷刀片就要选用较厚的刀片。 0后角一般用于粗、半精车，5；7；11，一般用于半精、精车、仿形及加工内孔。 2.5 刃倾角的选择（1）刃倾角s的功用 影响切屑的流出方向； 影响实际切削前角和切削刃的锋利性； 影响刀尖的强度和刀尖的散热条件； 影响切削刃的工作长度； 影响切入切出的平稳性； 影响切削分力之间的比值。（2）选择原则及参考值一般钢材和灰铸铁，粗加工时为提高刀具强度和寿命，常取s=0-5；

38、精加工时，为避免切屑流向已加工表面，一般取s= 05。加工有色金属，为提高刀具的锋利度，一般取s= 510。加工淬硬钢，为提高刀尖的强度，一般取s= -5-12。当系统刚度不足时，为减小切削力尽量不用负刃倾角。对有冲击载荷的加工，为避免刀尖受到冲击，一般s= -5-15，冲击大取小值,甚至可用s= -30-45。金刚石和立方氮化硼刀具，为提高抗冲击能力，一般取s= 0-5三、车刀几何角度的测量装置的设计及测量方法3.1 车刀几何角度测量装置的设计车刀几何角度测量装置有多个部分组成：底座、立柱、滑体、螺母、大刻度盘、小刻度盘、定位块、测量台、指针等部件组成。凡事但求一个稳字，测量台也如此，底座平

39、稳了，整个装置也就稳定了。底座的设计尺寸如下：底座的直径为250mm，底面有个大圆，并且掏的深度为6mm，直径为230mm，正面有一个凹槽，直径为230mm,中心圆的直径为20mm，中心台的直径为50mm，边圆的直径为25mm。立柱的直径为26mm,长度为260mm,中间开一个键槽。大刻度盘等个部件的尺寸大小根据绘制的图形中确定。常用的车刀有直头外圆车刀、弯头外圆车刀、偏刀、切断刀等。测量车刀几何角度时需在工作台上面准备万能车刀量角台和需测量的车刀。 3.2 实验目的及要求1、掌握车刀几何角度测量的基本方法,加深对车刀几何角度与参考平面的理解。2、通过对各参考系角度的测量、计算及刀具图的绘制,

40、进一步加深理解各参考系角度的定义和相互之间的关系。3、能够绘制各类车刀的图纸,并在视图与剖面中正确标注车刀的基本角度。4、认真填写实验报告,作图比例适当、整洁。实验内容 ：1 利用车刀量角台分别测量 s = 00 、 s 00 的直头外圆车刀的几何角度：要求学生测量 r 、r 、s 、o 、o 、o 等共 6 个基本角度。2. 记录测得的数据，并计算出刀尖角和楔角。 3.3 车刀几何角度测量装置的使用方法1. 图3-1所示的车刀量角台能较方便地测量车刀几何角度。它主要由底座、立柱、测量台、定位块、大小刻度盘、大小指度片、螺母等组成。其中底座和立柱是支承整个结构的主体。刀具放在测量台上，靠紧定位

41、块，可随测量台一起顺时或逆时针方向旋转，并能在测量台上沿定位块左右移动。 旋转大螺母可使滑体上下移动，从而使两刻度盘及指度片达到需要的高度。使用时，可通过旋转测量台或大指度片的前面或底面或侧面与刀具被测量要素紧密贴合，即可从底座或刻度盘上读出被测量的角度数值。图3-1 万能车刀量角台1测量台2定位块3指度片4滑体5立柱 6小指度片 7弯板 8小刻度板 9旋钮 10大刻度板11大螺母12大指度片13底座2.测量外园车刀的几何角度（1)原始位置调整 将量角台的大小指度片及测量台全部调至零位，并把刀具放在测量台上，使车刀贴紧定位块、刀尖贴紧大指度片的大面。此时，大指度片的底面与基面平行，刀杆的轴线与

42、大指度片的大面垂直，如图3-2所示。 图3-2 原始位置调整（2）在基面内测量主偏角、副偏角旋转测量台，使主切削刃与大指度片的大面贴合（图3-3），根据主偏角的定义，即可直接在底座上读出主偏角的数值。同理，旋转测量台，使副切削刃与大指度片的大面贴合，即可直接在底座上读出副偏角的数值。图3-3 在基面内测量主偏角和副偏角（3）在切削平面内测量刃倾角旋转测量台，使主切削刃与大指度片的大面贴合，此时，大指度片与车刀主切削刃的切削平面重合。再根据刃倾角的定义，使大指度片底面与主切削刃贴合（图3-4），即可在大刻度板上读出刃倾角的数值（注意的正负）。图3-4 在切削平面内测量刃倾角（4）在主剖面内测量前

43、角、后角将测量台从原始位置逆时针旋转（90），此时大指度片所在的平面即为车刀主切削刃上的主剖面。根据前角的定义，调节大螺母，使大指度片底面与前刀面贴合（图3-5），图3-5 在主剖面内测量前角即可在大刻度上读出前角的数值。测量后角时，量角台处于上述同一位置，根据后角的定义，调节大螺母，使大指度片侧面与后刀面贴合（图3-6），即可在大刻度盘上读出后角的数值。 图3-6 在主剖面内测量后角结 论在熟知车刀角度参考系及各个标注角度的基础上，通过综合各方面机械基础知识，进行了研究，设计出车刀角度测量装置，并且分析了该测量装置的测量原理及方法，在示意图基础上进行了文字说明。除此外，在经过车刀角度测量实验

44、及了解刀具尺寸基础上，还进行了车刀角度测量装置各个部件尺寸的估计。在功能性、适用性基础上，考虑了生产纲领、经济性，确定了各部件的材料。通过此次设计，达到了预期的设计目的，掌握了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装置的构造和使用方法，学会了用它测量车刀的标注角度、绘制车刀标注角度图等。车刀角度测量台结构繁多，在进行三维造型的时候在不影响模拟仿真的情况下，我省去了很多细部结构。从这点让我深深的体会到“科技是第一生产力”这句话的正确与严峻性。在设计中我也遇到了其它许多棘手的问题，例如，文献资料的准备、模拟仿真软件的学习与使用、车刀角度的基本知识的

45、复习，及大批量的计算以及实验等等。对于一次设计来说，总体安排很重要。这次设计由于总体安排刚开始的时候没有很合理的制定，所以工作量的实际大小与工作的具体性质不是很明确，以致在开始的几天里没有什么实质性的进展。在随后的工作过程中我都注意了这一点，所以进度勉强赶了上来，不过时间还是紧了点。对但最终通过努力我还是完成了设计任务。致 谢短暂的三年大学生活很快就要结束了，我曾多么憧憬美好的学生时代，如今当自己临近毕业时，我又留恋已经流逝的三年学生生涯。本文是在指导老师悉心指导和亲切关怀下，并且在实习期间得到数控工厂有关老师的帮助，经过不断的学习和修改完成的。 老师严谨的学风，渊博的学识，谦逊的为人，丰富的实践经验，高瞻远瞩、敏锐的科学眼光，将是我永远学习的楷模；老师乐观、正直、朴实的生活态度，令我深深敬佩。老师的谆谆教诲，将使我终生受益。在此，谨致以衷