钨钢切削刀具切削层参数

钨钢切削刀具切削层为切削部分切过工件的一个单程所切除的工件材料切削层。切削层形状、尺寸直接影响着切削过程的变形、刀具承受 的负荷以及钨钢切削刀具的磨损。如图所示，当主、副切削刃为直线，且λs=O°、Kr>0°时，切削层公称横截面ABCD为平行四边形，若 Kr=90°时，则为矩形。

1.切削层公称横截面积AD：简称切削层横截面积，它是在切削层尺寸平面里度量的横截面积。

2.切削公称厚度bD：简称切削层厚度，它是在垂直于过渡表面度量的切削层尺寸。

3.切削公称厚度hD：简称切削层宽度，它是在平行于过渡表面度量的切削层尺寸。

分析以上三式可知：切削层厚度与切削层宽度随主偏角大小变化。当Kr=90°时，hD =ƒ，bD=ap。AD只与切削用量ap、ƒ有关，不受主偏角的影响。但切削层横截面的形状则与主偏角、刀尖圆弧半径大小有关。随主偏角的减小，切削厚度将减小，而切削宽度将增大。

按下式计算得到的AD是公称横截面积，而实际切削横截面积为图中的四边形EBCD。

（四边形EBCD）=AD（四边形ABCD）一△A(△ABE)

式中△A称残留面积，它直接影响已加工表面粗糙度。

钨钢切削刀具切削方式

1．自由切削与非自由切削

只有一个主切削刃参加切削称自由切削，主、副切削刃同时参加切削称非自由切削。自由切削时切削变形过程比较简单，它是进行切削试验研究常用的方法。而实际切削通常都是非自由切削。

2.正交切削（直角切削）与非正交切削（斜角切削）

切削刃与切削速度方向垂直的切削称直角切削。切削刃不垂直切削速度方向的切削称斜角切削。因此，刃倾角不等于零的刀具均属斜角切削方式。斜角切削具有刃口锋利，排屑轻快等许多特点。

3.实际前角

切削过程中实际起作用的前角称实际前角，它是含切屑流出方向并与基面垂直的平面中测量的前面与基面的夹角。斜角切削时切屑流出方向有较大的偏转，实际前角有明显的增大。

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钨钢切削刀具组成

如图所示，车刀由刀头、 刀柄两部分组成。刀头用于切削，刀柄用于装夹。

钨钢切削刀具切削部分由刀面、切削刃构成。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。副切削刃及其相关的刀面在标记时用右上角加一撇以示区别。

l.刀面

前刀面Aγ--钨钢切削刀具上切屑流过的表面。

后刀面Aa--与过渡表面相对的表面。

副后刀面Aa'--与已加工表面相对的表面。

前面与后面之间所包含的钨钢切削刀具实体部分称刀楔。

2．切削刃

主切削刃S --前、后面汇交的边缘。

副切削刃S'--除主切削刃以外的切削刃。

3．刀尖

主、副切削刃汇交的一小段切削刃称刀尖。
由于切削刃不可能刃磨得很锋利，总有一些刃口圆弧，如图a所示。刃口的锋利程度用切削刃钝圆半径rn表示，一般工具钢刀具rn约为0. 01-0.02mm，钨钢切削刀具rn约为0.02-0. 04mm。为了提高刃口强度以满足不同加工要求，在前、后面上可磨出倒棱面Aγ1、Aɑ1，如图a所示。bγ1是第一前面Aγ1的倒棱宽度；bɑ1，是第 一后面Aɑ1的倒棱宽度。

为了改善刀尖的切削性能，常将刀尖做成修圆刀尖或倒角刀尖，如图b所示。其参数有：

1) 刀尖圆弧半径rε它是在基面上测量的刀尖倒圆的公称半径；

2)倒角刀尖长度bε；

3)刀尖倒角偏角Krε。

钨钢切削刀具角度是确定钨钢切削刀具切削部分几何形状的重要参数。用于定义钨钢切削刀具角度的各基准坐标平面称为参考系。 参考系有两类： 刀具静止参考系--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刀具标注角度； 刀具工作参考系--确定刀具切削工作时角度的基准，用此定义的刀具角度称刀具工作角度。 

钨钢切削刀具设计时标注、刃磨、测量角度最常用的是正交平面参考系。但在标注可转位刀具或大刃倾角刀具时，常用法平面参考系。在钨钢切削刀具制造过程中，如铣削刀槽、刃磨刀面时，常需用假定工作平面、背平面参考系中的角度，或使用前、后面正交平面参考系中的角度。

钨钢切削刀具角度

钨钢切削刀具角度是表达钨钢切削刀具表面在空间方位的参数。在各类参考系中最基本的角度类型只有4个，即前角、后角、偏角、刃倾角4角。其定义如下（见图l-9a所示）

正交平面参考系刀具角度定义

(1)前角γo--正交平面中测量的前面与基面问夹角。

(2)后角ɑo--正交平面中测量的后面与切削平面间夹角。

(3)主偏角k r--基面中测量的主切削平面与假定工作平面间夹角。

(4)刃倾角λs--切削平面中测量的切削刃与基面间夹角。

钨钢切削刀具角度标注符号下标的英语小写字母， 与测量该角度用的参考系平面符号下标一致。右上角加一撇表示副刀刃上的平面或角度。用上述4角就能确定车刀主切削刃及其前、后面的方位。其中用γo、λs 两角确定前面的方位，用ɑo、kr两角可确定后面的方位，用kr、λs两角可确定主切削刃的方位。副切削刃及其相关的前、后面在空间的定向也需要4个角 度，即： 副前角γo',副后角ɑo'，副偏角Kr'，副刃倾角λs'。它们的定义与主刃4个角度类似。

钨钢切削刀具角度正负的规定

如图所示，前面与基面平行时前角为零。前面与切削平面间夹角小于90°时，前角为正，大于90°时，前角为负。后面与基面间夹角小于90°时，后角为正，大于90°时，后角负。

刃倾角是前面与基面在切削平面中的测量值，因此其正负的判断方法与前角类似。切削刃与基面（车刀底平面）平行时，刃倾角为零，刀尖相对车刀的底平面处于最高点时，刃倾角为正，处于最低点时，刃倾角为负。

钨钢切削刀具安装位置、切削合成运动方向的变化，都会引起钨钢切削刀具工作角度的变化。因此研究切削过程中的刀具角度，必须以钨钢切削刀具与工件的相对位置、相对运动为基础建立参考系，这种参考系称工作参考系。用工作参考系定义的刀具角度称工作角度。

钨钢切削刀具工作参考系可参阅下图。其定义如下：

(1) 工作基面pre通过切削刃选定点垂直于合成切削速度方向的平面。

(2) 工作切削平面pse 通过切削刃选定点与切削刃相切，且垂直于工作基面的平面。该平面包含合成切削速度方向。

(3) 工作正交平面poe 通过切削刃选定点，同时垂直于工作切削平面与工作基面的平面。

钨钢切削刀具工作角度

钨钢切削刀具工作角度的定义与标注角度类似，它是前、后面与工作参考系平面的夹角。工作角度的标注符号分别是：γoe、ɑoe、Kre、λse、γfe、ɑfe、γpe、ɑpe。

钨钢切削刀具安装对工作角度的影响

1．刀柄偏斜对工作主、副偏角的影响

如下图所示，车刀随四方刀架逆时针转动Ø 角后，工作主偏角将增大，工作副偏角将减少。例如精车时可调正Ø=k'r，则车刀工作副偏角k're就等于0°了。

2．切削刃安装高低对工作前、后角的影响

如下图所示，车刀切削刃选定点A高于工件中心h时，将引起工作前、后角的变化。不论是因为钨钢切削刀具安装引起，还是由于刃倾角引 起的，只要切削刃选定点不在工件中心高度上，则A点的切削速度方向就不与刀柄底面垂直。工作参考系平面pse、pre转动了ε角，工作前角增大ε、后角减 小ε 。同理，切削刃选定点A低于工件中心时，h值与ε角为负值，将引起工作前角减小、工作后角加大。加工内表面时，情况与加工外表面相反。

进给运动对工作角度的影响

1．进给运动方向不平行工件旋转轴线时对钨钢切削刀具工作主、副偏角的影响

下图所示为扳动小拖板车外锥面的情况。由于刀具给方向与工件轴线偏转了μ角（圆锥半角），从而引起工作主偏角减小，工作副偏角增大。

2．纵向进给运动对钨钢切削刀具工作前、后角的影响

纵向进给车外圆时切削合成运动产生的加工表面为阿基米德螺旋线，如上图所示。过主切削刃上选定点A的加工表面螺旋升角为η。
由于在pf剖面中加工表面倾斜了η角，所以在pf剖面中后角减小了η角、，前角增加了η角。

以上讨论的钨钢切削刀具工作角度是单独考虑一个因素的影响，实际工件中的钨钢切削刀具可能既有安装的偏斜或高低的影响，又有进给运动的影响。此时应综合考虑各项影响的结果，将各项叠加来。

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钨钢切削刀具的切削运动在切削加工时按工件与钨钢切削刀具的相对运动所起的作用不同可分为主运动与进给运动。

1. 主运动

主运动是切削时最主要的、消耗动力最多的运动，它是钨钢切削刀具与工件之间产生生的相对运动。车、镗削的主运动是机床主轴的旋转运动。  

2．进给运动

进给运动是钨钢切削刀具与工件之间产生的附加运动，以保持切削连续地进行。图中Vf是车外圆时纵向进给运动速度，它是连续的。而横向进给运动是间断的。

3．切削层

切削时钨钢切削刀具切过工件的一个单程所切除的工件材料层。图中工件旋转一周的时间，钨钢切削刀具正 好从位置I移到Ⅱ，切下I与Ⅱ之间的工件材料层。四边形ABCD称为切削层公称横截面积。切削层实际横截面积是四边形ABCE，△AED为残留在已加工表 面上的横截面积。

钨钢切削刀具切削用量是钨钢切削刀具的切削运动切削加工过程中切削速度、进给量和背吃刀量（切削深度）的总称。它表示主运动及进给运动量，用于调整机床的工艺参数。

1.切削速度Vc

Vc指切削刃选定点相对工件主运动的瞬时速度，单位为m/s或m/min。

车削时切削速度计算式为：

V c==

式中  n——工件钨钢切削刀具的转速，单位为r/min；

d——上件钨钢切削刀具选定点旋转直径，单位为mm。

2.进给量ƒ

进给量钨钢切削刀具在进给运动方向上相对工件的位移量，可用工件每转（行程）的位移量来度量，单位为mm/r。

进给量又可用进给速度Vf 表示：Vf 指切削刃选定点相对工件进给运动的瞬时速度，单位为mm/s或m/min。车削时进给运动速度：
Vf = n f

3. 背吃刀量ap（切削深度）

ap指垂直于进给速度方向测量的切削层最大尺寸，单位为mm。由图知，车外圆时：
ap=

式中 dw——待加工表面直径；
dm——已加工表面直径。

钨钢切削刀具的合成切削运动与合成切削速度

主运动与进给运动合成的运动称合成切削运动。切削刃选定点相对工件合成切削运动的瞬时速度称合成切削速度。

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