刀具角度

更新时间:2023-11-24 14:21

刀具角度(cutting-tool angle),是指切削过程中实际的切削角度,为平面Ps、基面Pr和主剖面P0为参考平面与刀具夹角,主要有前角、后角、副后角、刃倾角、主偏角、副偏角。任何刀具都由刀头和刀柄两部分构成。刀头用于切削,刀柄用于装夹。虽然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点。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

构成要素

刀具切削部分主要由刀面和切削刃两部分构成。刀面用字母A与下角标组成的符号标记,切削刃用字母S标记,副切削刃及相关的刀面标记在右上角加一撇以示区别。

⑴前面(前刀面)Ar:刀具上切屑流出的表面;

⑵后面(后刀面)Aα:刀具上与工件过渡表面相对的刀面;

⑶副后面(副后刀面)Aα′:刀具上与工件新形成的表面相对的刀面;

⑷主切削刃S:前面与后面形成的交线,在切削中承担主要的切削任务;

⑸副切削刃S′:前面与副后面形成的交线,它参与部分的切削任务;

⑹刀尖:主切削刃与副切削刃汇交的交点或一小段切削刃

车刀是有公共前面的,这大大简化了刀具的设计、制造和刃磨,原则上刀具的主、副切削刃是可以有单独前面的。

使用角度

为了保证切削加工的顺利进行,获得合格的加工表面,所用刀具的切削部分必须具有合理的几何形状。刀具角度是用来确定刀具切削部分几何形状的重要参数。

为了描述刀具几何角度的大小及其空间的相对位置,可以利用正投影原理,采用多面投影的方法来表示。用来确定刀具角度的投影体系,称为刀具角度参考系,参考系中的投影面称为刀具角度参考平面。

用来确定刀具角度的参考系有两类:一类为刀具角度静止参考系,它是刀具设计时标注、刃磨和测量的基准,用此定义的刀具角度称为刀具标注角度;另一类为刀具角度工作参考系,它是确定刀具切削工作时角度的基准,用此定义的刀具角度称为刀具的工作角度。

1. 刀具角度参考平面

用于构成刀具角度的参考平面主要有:基面、切削平面、正交平面、法平面、假定工作平面和背平面。

⑴基面Pr:过切削刃选定点,垂直于主运动方向的平面。通常,它平行(或垂直)于刀具上的安装面(或轴线)的平面。例如:普通车刀的基面Pr,可理解为平行于刀具的底面;

⑵切削平面Ps:过切削刃选定点,与切削刃相切,并垂直于基面Pr的平面。它也是切削刃与切削速度方向构成的平面;

⑶正交平面Po:过切削刃选定点,同时垂直于基面Pr与切削平面Ps的平面;

法平面Pn:过切削刃选定点,并垂直于切削刃的平面;

⑸假定工作平面Pf:过切削刃选定点,平行于假定进给运动方向,并垂直于基面Pr的平面;

⑹背平面Pp:过切削刃选定点,同时垂直于假定工作平面Pf与基面Pr的平面。

2.刀具角度参考系

刀具标注角度的参考系主要有三种:即正交平面参考系、法平面参考系和假定工作平面参考系。

⑴即正交平面参考系:由基面Pr、切削平面Ps和正平面Po构成的空间三面投影体系称为正交平面参考系。由于该参考系中三个投影面均相互垂直,符合空间三维平面直角坐标系的条件,所以,该参考系是刀具标注角度最常用的参考系。

法平面参考系:由基面Pr、切削平面Ps和法平面Pn构成的空间三面投影体系称为法平面参考系。

⑶假定工作平面参考系:由基面Pr、假定工作平面Pf和背平面Pp构成的空间三面投影体系称为假定工作平面参考系。

标注角度

描述刀具的几何形状除必要的尺寸外,主要使用的是刀具角度。刀具标注角度主要有四种类型,即前角、后角、偏角和倾角。

1.正交平面参考系中的刀具标注角度

在基面Pr上刀具标注角度有:

主偏角κr──主切削平面Ps与假定工作平面Pf间的夹角;

副偏角κr′──副切削平面Ps′与假定工作平面Pf间的夹角。

切削平面Ps上刀具标注角度有:

刃倾角λs──主切削刃S与基面Pr间的夹角。刃倾角λs有正负之分,当刀尖处于切削刃最高点时为正,反之为负。

在正交平面Po上刀具标注角度有:

前角γO──前面Ar与基面Pr间的夹角。前角γO有正负之分,当前面Ar与切削平面Ps间的夹角小于90时,取正号;大于90时,则取负号;

后角αO──后面Aα与切削平面Ps间的夹角。

以上五个角度κr、κr′、λs、γO、αO为车刀的基本标注角度。在此,κr、λs确定了主切削刃S的空间位置,κr′、λs′确定了副切削刃S′的空间位置;γO、αO则确定了前面Ar和后面Aα的空间位置,γO′、αO′则确定了副前面Ar′和副后面Aα′的空间位置。

此外,还有以下派生角度:

刀尖角εr──在基面Pr内测量的主切削平面Ps与副切削平面Ps′间的夹角,εr=180-(κr+κr′);

余偏角ψr──在基面Pr内测量的主切削平面Ps与背平面PP间的夹角,ψr=90-κr;

楔角βO──在正平面Po内测量的前面Ar与后面Aα间的夹角,βO=90-(γO+αO)。

副前角——在前面与基面投影在切削平面的夹角

2.其它参考系刀具标注角度

在假定工作平面Pf和背平面Pp中测量的刀具角度有:侧前角γf、侧后角αf、背前角γp和背后角αp。

上述各参考系平面及角度的定义归纳在表1—1中。

表1—1刀具各参考系与刀具角度定义

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