1.2金屬切削刀具

01刀具材料02刀具的幾何角度及相關(guān)概念03常用車刀的種類、安裝及使用1.2.1刀具材料1.常用刀具材料應(yīng)具有的性能

金屬切削過程中，刀具切削部分在高溫下承受著很大切削力與劇烈摩擦，切削工作時，還伴隨著沖擊與振動，引起切削溫度的波動，因此，刀具切削部分材料應(yīng)具有良好的機械和物理化學(xué)性能，主要是：（1）高硬度。刀具材料的硬度必須高于被加工材料的硬度，一般刀具材料在室溫下都應(yīng)具有60HRC以上的硬度。（2）高耐磨性。刀具與工件之間有很大的相對運動速度，產(chǎn)生的摩擦很大，需要很高的耐磨性，一般來說材料硬度越高耐磨性越好。（3）足夠的強度與韌性。切削時刀具和工件間產(chǎn)生很大的切削力，同時又有較大的沖擊力，故要求刀具材料要有足夠的強度與韌性來保證刀具不產(chǎn)生破壞。（4）高的耐熱性。高耐熱性是指在高溫下仍能維持刀具切削性能的一種特性，通常用高溫硬度值來衡量，也可用刀具切削時允許的耐熱溫度值來衡量。它是影響刀具材料切削性能的重要指標(biāo)。耐熱性越好的材料允許的切削速度越高。2．刀具材料種類

當(dāng)前使用的刀具材料分四大類：工具鋼（包括碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼）、硬質(zhì)合金、陶瓷、超硬刀具材料，一般機加工使用最多的是高速鋼與硬質(zhì)合金。材料種類硬度HRC(HRA)[HV]抗彎強度bb/GPa沖擊韌度αk/MJ·m-2熱導(dǎo)率λ/W·m-1K-1耐熱性/℃工具鋼碳素工具鋼60～65（81.2～84）2.16—≈41.87200～250合金工具鋼2.35—300～400高速工具鋼63～70（83～86.6）1.96～4.410.098～0.58816.75～25.1600～700硬質(zhì)合金鎢鈷類（89～91.5）1.08～2.160.019～0.05975.4～87.9800鎢鈷鈦類（89～92.5）0.88～1.370.0029～0.006820.9～62.8900陶瓷氧化鋁陶瓷（91～95）0.44～0.6860.049～0.0174.19～20.931200氮化硅陶瓷[5000]0.735～0.83—37.681300超硬材料立方氮化硼[8000～9000]≈0.294—75.551400～1500人造金剛石[10000]0.21～0.48—146.54700～8001.2.2刀具的幾何角度1.刀具切削部分的組成

a）近似點b）圓弧c)倒角

圖1-12車刀的組成

圖1-13刀尖的類型刀柄用于將車刀裝夾在刀架上。刀頭是車刀的切削部分，它由以下幾個要素組成：（1）前刀面Aγ：刀具上切削流過的的表面。（2）后刀面Aα：分主后刀面和副后刀面，與工件的加工表面相對的刀面稱為主后刀面；與工件的已加工表面相對的刀面稱副后刀面。（3）副后面A′α：刀具上與工件已加工表面相對的表面。（4）主切削刃S：前刀面和主后刀面的相交部位，他擔(dān)負(fù)主要的切削工作。（5）副切削刃S′：前刀面和副后刀面的相交部位，他配合主切削刃完成少量的切削工作。（6）刀尖：指主切削刃與副切削刃的連接處相當(dāng)少的部分切削刃。為了提高刀尖強度，延長車刀壽命，很多刀具將刀尖磨成圓弧形過度刃，一般硬質(zhì)合金車刀的刀尖圓弧半徑為0.5～1mm。如圖1-13所示，為刀尖的類型。2.刀具切削部分的幾何角度2.刀具切削部分的幾何角度前角（γ0）前刀面和基面的夾角前角增大，能使車刀刃口鋒利，減小切削變形，可使切削省力，并使切屑順利排出，負(fù)前角能增加切削刃強度并耐沖擊。后角（α0）后刀面和切削平面間的夾角后角的主要作用是減小車刀后面與工件的摩擦。主偏角（Kr）主切削刃在基面上的投影與進給運動方向間的夾角主偏角的主要作用是改變主切削刃和刀頭的受力及散熱情況。副偏角副切削刃在基面上的投影于背離進給運動方向間的夾角副偏角的主要作用是減小副切削刃與工件已加工表面的摩擦。刃傾角（λs）主切削刃與基面間的夾角刃傾角的主要作用是控制排屑方向，當(dāng)刃傾角為負(fù)值時，可增加刀頭的強度和車刀受沖擊時保護刀尖。楔角（βo）在主正交平面內(nèi)前刀面與后刀面之間的夾角它影響刀頭的強度。刀尖角（εr）主切削刃和副切削刃在基面上的投影間的夾角它影響刀尖強度和散熱性。3.刀具的工作角度

刀具的工作角度是刀具在工作時的實際切削角度，即在考慮刀具的具體安裝情況和運動影響的條件下而確定的刀具角度。

在大多數(shù)情況下，普通車削、鏜孔、端面銑削等，由于進給速度遠小于主運動速度，刀具工作角度與標(biāo)注角度相差無幾，兩者差別可不予考慮。

當(dāng)切削大螺距絲杠和螺紋、鏟背、切斷以及鉆孔分析鉆心附近的切削條件或刀具特殊安裝時，需要計算刀具的工作角度，其目的是使刀具的工作角度得到最合理值，據(jù)此換算出刀具的標(biāo)注角度，以便于制造或刃磨。刀具安裝位置對工作角度的影響1)刀具安裝高低的影響。

如圖1-17所示，在外圓橫車時，忽略進給運動的影響，并假定Kr=90°，λs=0°時，當(dāng)?shù)都獍惭b高于工件中心時，工作切削平面和工作基面將轉(zhuǎn)過θ角，使工作前角增大、工作后角減小。當(dāng)?shù)都獍惭b低于工件中心時，刀具工作角度的變化則相反。內(nèi)孔鏜削時的角度變化情況恰好與外圓車削時的情況相反。2）刀桿軸線與進給運動方向不垂直的影響。

如圖1-18所示，當(dāng)?shù)稐U的軸線與進給運動方向不垂直時，如果刀桿右斜，使工作主偏角Kre增大，工作副偏角K′re減小；如果刀桿左斜，使工作主偏角Kre減小，工作副偏角K′re增大。車削錐面時，進給方向與工件軸線不平行，也會使實際的主偏角和副偏角發(fā)生變化。1.2.3常用車刀的種類、刃磨、安裝及合理使用1.常用車刀簡介

車刀是指在車床上使用的刀具，應(yīng)用廣泛。按加工表面特征來分類，可分為：外圓車刀、內(nèi)孔車刀、端面車刀、車槽和切斷車刀、螺紋車刀、成形車刀等。如圖1-19所示為常用車刀的形式。圖1-19車刀的形式與用途1.45°端面車刀；2.90°外圓車刀；3.外螺紋車刀；4.75°外圓車刀；5.成形車刀；6.90°左切外圓車刀；7.切斷車刀；8.內(nèi)孔車槽刀；9.內(nèi)螺紋車刀；10.92°內(nèi)孔車刀；11.75°內(nèi)孔車刀1.常用車刀簡介

按結(jié)構(gòu)來分類，可分為：整體式、焊接式、機夾式和可轉(zhuǎn)位式等四種形式：焊接式車刀機夾式車刀可轉(zhuǎn)位式車刀圖1-24經(jīng)向進給成形刀a)平體成形刀b)棱體成形刀c)圓體成形刀圖1-25車刀的安裝

車刀安裝是否到位直接影響到待加工零件的尺寸精度和表面粗糙度，如果我們忽略車刀正確裝夾，就會影響加工質(zhì)量，甚至損壞刀具和工件。2.車刀的安裝1）確定車刀的伸出長度。把車刀放在刀架裝刀面上，車刀伸出刀架部分的長度約等于刀桿厚度的1.5倍，如圖1-25所示。2.車刀的安裝2）車刀刀尖對準(zhǔn)工件中心的方法。

裝夾外圓車刀時，車刀刀尖應(yīng)與工件軸線等高如圖1-26a所示。不能高于（如圖1-26b所示）或低于工件軸線（如圖1-26c所示)。

裝刀時一般先用目測法大致調(diào)整中心后，再利用尾座頂尖高度或用測量刀尖高度的方法將車刀裝至中心。圖1-26裝刀高低與工作角度的關(guān)系3.車刀的合理使用（1）車刀在刃磨和研磨后，應(yīng)先檢查切削刃有無缺口、鋸齒狀等缺陷。表面粗糙度等級應(yīng)比零件要高。（2）車刀安裝應(yīng)牢固可靠。刀墊平整，螺釘要固緊。刀尖要對準(zhǔn)主軸中軸線，這對加工直徑小的零件、切斷或車削端面時尤為重要。一般刀具的刀尖對準(zhǔn)零件中心線偏差不大于±0.1mm；車削直徑大于?100mm的外圓時，刀尖可略高于零件中心線；加工內(nèi)孔時，刀尖不能高于中心線。（3）車刀安裝好后，移動刀架和拖板時注意不得讓車刀刃與零件或機床碰撞或突然接觸。車工往往習(xí)慣用零件來校對車刀位置，在刀刃與零件接觸時往往會產(chǎn)生微小沖擊，使刀片產(chǎn)生細微裂紋，在切削中就會崩刃。（4）車刀新刃磨好后，在開始切削前應(yīng)進行試切，這在批量生產(chǎn)時更顯得重要。試切時切削速度和切削深度要比正常加工時降低25％～20％，走完一次行程，檢查刀刃、切屑排除和零件粗糙度等情況。如一切正常，在提高切削用量正式加工。（5）在車削過程中，要經(jīng)常查看刀具磨損情況，并及時用油石研磨刀刃。當(dāng)在切削表面發(fā)現(xiàn)明亮的條狀冷作硬化層或切削時發(fā)出尖叫聲，常常是刀具發(fā)生嚴(yán)重磨損的征兆。這時就要重新刃磨刀具，不要等