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刀具角度篇(一):小知识：刀具角度的作用
精彩推荐每天学点数控知识金属切削刀具切削部分的结构要素、几何角度与斧头等刀具有许多共同的特征。如图1，各种多齿刀具或复杂刀具，就其一个刀齿而言，都相当于一把斧头的刀头 。现以熟悉的车刀为例说明刀具主要几何角度。
图1 刀具的切削部分
1．车刀切削部分的组成
车刀切削部分由前刀面、主后刀面、副后刀面、主切削刃、副切削刃和刀尖组成（如图2）。
图2 硬质合金外园车刀
(1) 前刀面 刀具上切屑流过的表面。
(2) 主后刀面 刀具上与工件上的加工表面相对着并且相互作用的表面，称为主后刀面。
(3) 副后刀面 刀具上与工件上的已加工表面相对着并且相互作用的表面，称为副后刀面。
(4) 主切削刃 刀具上前刀面与主后刀面的交线称为主切削刃。
(5) 副切削刃 刀具上前刀面与副后刀面的交线称为副切削刃。
（6）刀尖 主切削刃与副切削刃的交点称为刀尖。刀尖实际是一小段曲线或直线，称修圆刀尖和倒角刀尖。
2．车刀切削部分的主要角度
（1）测量车刀切削角度的辅助平面
图3 测量车刀的辅助平面
为了确定和测量车刀的几何角度，需要选取三个辅助平面作为基准，这三个辅助平面是切削平面、基面和正交平面，如图3所示。
1）切削平面Ps 切削平面是切于主切削刃某一选定点并垂直于刀杆底平面的平面。
2）基面Pr 基面是过主切削刃某一选定点并平行于刀杆底面的平面。
3）正交平面P0 主剖面是垂直于切削平面又垂直于基面的平面。
可见这三个坐标平面相互垂直，构成一个空间直角坐标系。
图4 车刀的主要角度
(2) 车刀的主要几何及其选择
1）前角前角在正交平面内测量的前刀面与基面间的夹角。前角的正负方向按图示规定表示，即刀具前刀面在基面之下时为正前角，刀具前刀面在基面之上时为负前角。前角一般在-5°～ 25°之间选取。
前角选择的原则：前角的大小主要解决刀头的坚固性与锋利性的矛盾。因此首先要根据加工材料的硬度来选择前角。加工材料的硬度高，前角取小值，反之取大值。其次要根据加工性质来考虑前角的大小，粗加工时前角要取小值，精加工时前角应取大值。
２）后角在正交平面内测量的主后刀面与切削平面间的夹角。后角不能为零度或负值，一般在6°～12°之间选取。
后角选择的原则：首先考虑加工性质。精加工时，后角取大值，粗加工时，后角取小值。其次考虑加工材料的硬度，加工材料硬度高，主后角取小值，以增强刀头的坚固性；反之，后角应取小值。
3）主偏角在基面内测量的主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角。主偏角一般在30°～ 90°之间选取。
主偏角的选用原则：首先考虑车床、夹具和刀具组成的车工工艺系统的刚性，如车工工艺系统刚性好，主偏角应取小值，这样有利于提高车刀使用寿命和改善散热条件及表面粗造度。其次要考虑加工工件的几何形状，当加工台阶时，主偏角应取90°，加工中间切入的工件，主偏角一般取60 °。
图5 刃倾角的符号
４）副偏角在基面内测量的副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向的夹角。副偏角一般为正值。
副偏角的选择原则：首先考虑车刀、工件和夹具有足够的刚性，才能减小副偏角；反之，应取大值；其次，考虑加工性质，粗加工时，副偏角可取10°～15°，粗加工时，副偏角可取5°左右。
５）刃倾角λs 在切削平面内测量的主切削刃与基面间的夹角。当主切削刃呈水平时，λs =0°；刀尖为主切刃上最高点时，λs＞0°；刀尖为主切削刃上最低点时，λs＜0°（如图5所示）。刃倾角一般在-10°～5°之间选取。
刃倾角的选择原则：主要看加工性质，粗加工时，工件对车刀冲击大，λs ≥0°，精加工时，工件对车刀冲击力小，λs ≤0°，一般取λs =0°。
无论用于何种加工，刀具都有三个主要角度：前角、切入角和后角。其作用如下：①前角：影响切削力、切削刃强度和切屑流动特性；②切入角：控制切削力的方向，有效减薄切屑，保护切削刃最薄弱的部位；③后角：确保刀具切削时不会与工件发生摩擦。 通过对刀具的这三个角度进行综合优化，可以强化切削刃，同时使工件材料能从切削区自由流出，从而减小切削力，延长刀具寿命。
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刀具角度篇(二):如何确定车刀角度
如何确定车刀刀具角度
合理的选择刀具几何角度，有利于改善加工条件，节约加工时间，提高了加工效益，保证被加工工件的质量，和延长了刀具的使用寿命，下面从刀具的结构类型上来选择车刀刀具的角度。
一、 传统的焊接车刀（如下图）
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，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。
在焊接车刀中：（1)前角精加工时选较大值，粗加工选较小值;加工材料的塑性、韧性高时，前角较大；强度、硬度高时前角较小；加工脆性、淬硬材料前角小或负值;增大前角能减小切削变形、摩擦力，因此，对形成积屑瘤、鳞刺、加工硬化等的影响较小，但加工表面粗糙度低。（2）后角精加工时较大，粗加工较小；切削塑性金属时后角较大；脆性金属后角较小，切削强度、硬度高材料后角较小，切削韧性高材料易产生粘屑故后角选较大值；例如高速钢刀具的抗弯强度、韧性较高，故前角大；硬质合金刀具前角较小。(3)在加工系统刚性允许时，减小主偏角能减小表面粗糙度高度，提高加工表面质量；（4）当刃倾角绝对值增大时，实际工作角增大，因此切削变形小。
二、机夹式车刀（如下）
机夹刀具就是普通的刀片，用机械加固的方法将刀片固定在刀杆上使用，与传统的焊接时刀具相比机夹式刀具避免焊接内应力而引起刀具寿命下降，刀杆利用率高，刀片可刃磨获得使用参数，使用灵活方便，刀片磨损后直接拆下来更换新刀片，节约了时间，提高了加工效益。
三、可转位车刀
随着数控车床的普及，可转位车刀的应用范围日益广泛。可转位车刀在加工中转位迅速，尺寸稳定，刀片磨损后可以快速更换。
在可转位车刀中（1）前角的大小直接影响刀刃的强度和锋利程度。增大前角可减小切屑变形，使切削越发轻盈，并前进刀具寿命。但前角太大会削弱切削刃强度，易于崩刃，反而会收缩刀具寿命。（2）后角次要用于减小切削过程中后刀面与过渡概况之间的冲突。设计可转位车刀时，需要对后角与前角截至解析考虑，选定刀片后角后，再依据刀片槽前角必定刀片槽后角。（3）主偏角kr主偏角对可转位车刀的寿命影响较大。一般来讲，减小主偏角可延长刀具义务寿命。但当被加工工件刚性不够时，减小主偏角会增大径向力，引起加工振动，同时影响刀具寿命；（4）工件精车时，为防止切屑流向并擦伤已加工概况，刃倾角常取正值。其它，刃倾角的大小还会影响切削刃锋利程度。
标准的机夹可转位外圆车刀和内孔车刀的主偏角，前角，后角，刃倾角一般 均是设计好的标准结构，而且此类刀杆是国标型号代码来统一表示，机加工工艺员根据加工工件的形状尺寸和走到路径选择车刀型号即可。其中标准可转位外圆车刀的刀杆表示方法(如下图摘自华菱超硬刀具产品样本）：
四、三种车刀的特点
（1）焊接车刀：结构简单，紧凑；抗震性能好，制造方便，使用灵活；但刀片较易崩碎，刀片、刀杆材料得不到完全的利用；有焊接应力。
（2）机夹式车刀:不经高温焊接；使用时间长（耐磨性好），生产力高；刀杆重复使用，刀片重磨次数多；压板断屑；需重磨（刃磨产生裂纹）；
（3）可转位式车刀：不需焊接，重磨，刀片性能好；生产率高；更换方便，易保证加工精度。
五、总结
综上所述，随着现代金属加工业的发展，车刀也依次从刚开始传统的焊接车刀转变为机夹式车刀，到现在普遍使用的标准数控刀片用的可转位式车刀；和高速切削机床一起，提高了生产效率，保证了切削加工的精度，同时也延长了刀片的使用寿命。
刀具角度篇(三):木材切削加工刀具的角度及切削层尺寸参数
刀具的角度
楔形切刀本身只有前、后刀面之间的夹角可以在切刀上直接测量，而影响切削的其它角度与刀具和工件的相对运动方向有关，需要借助坐标平面加以确定。
（1）切削平面：通过切削刃与加工表面相切的平面。
（2）基面：通过切削刃垂直于主运动速度向量V，也就是垂直于切削平面的平面。
在上述坐标系中测量刀具角度时，角度的大小随测量平面相对切削刃的位置不同而异。规定垂直于切削刃在基面投影的法向剖面为测量平面。在该平面中量得的刀具角度，是设计、制造刀具时，刀具图纸上标注的刀具角度参数，也是刀具刃磨时需要保持的刀具角度参数。
刀具标注的角度参数为：
（1）前角γ：前刀面与基面之间的夹角。
（2）后角α：后刀面与切削平面之间的夹角。
（3）楔角β：前刀面与后刀面的夹角。
（4）切削角δ：前刀面与切削平面之间的夹角。
切削层尺寸参数
刀具相对工件沿进给方向每移动一个每齿进给量Uz，每转进给量Un或每双行程进给量Ustr后，一个刀齿正在切削的木材层，称为切削层。切削层的尺寸参数，能反映刀具切削部分受力状况和切屑几何形状的参数——切削厚度a和切削宽度b。
(1) 切削厚度a：主运动为直线运动时，切削厚度为切削刀刃相邻两个位置间的垂直距离，亦为相邻两个加工表面之间的垂直距离。直线运动时的切削厚度在刀具切削木材的过程中是一个常数；回转运动时的切削厚度在切削过程中是变化的。
(2) 切削宽度b：切削宽度是刀刃的工作长度在基面上的投影。当切削速度垂直于刀刃时，切削宽度等于刀刃的工作宽度。
(3) 切屑面积A：切削层在基面内的投影面积。
切削方向
木材切削按切削刀刃与切削方向的作用状况可分为：
二维切削（直角自由切削），切削刀具的刀刃与切削方向垂直，被切下的切屑在横向上无变形。
三维切削（倾斜刃切削），刀具的刀刃与切削方向存在一个倾斜角θ，切屑在垂直于切削方向上存在变形。
按切削速度和刀刃方向与木材工件纤维方向的关系，可分为：
纵向切削：刀刃与木材纤维方向垂直，切削速度平行与木材纤维方向的切削。
端向切削：刀刃和切削速度均与木材纤维方向垂直的切削。
横向切削：刀刃与木材纤维方向平行，切削速度垂直与木材纤维方向的切削。
纵端向切削：介于纵向切削和端向切削的一种过渡切削。
纵横向切削：介于纵向切削和横向切削的一种过渡切削。
横端向切削：介于横向切削和端向切削的一种过渡切削。
木材切削方向（切削速度方向）与木材纤维方向的夹角表明刀刃与木纤维之间的关系，这些角度影响到木材切削的动力消耗。它们包括切削方向相对纤维的倾角，交角和与年轮间的接触角。
纤维倾角： 指在平行于切削方向且垂直于切削平面的平面内，切削方向与木纤维方向的夹角。也称动力遇角。
纤维交角： 指在切削平面内，木纤维与切削方向的夹角。
年轮接触角：指在垂直于切削方向和切削平面的平面内，切削平面与年轮切线之间的夹角
