切削構成要素
刀具切削部分主要由刀面和切削刃兩部分構成。刀面用字母A與下角標組成的符號標記,切削刃用字母S標記,副切削刃及相關的刀面標記在右上角加一撇以示區別。
⑴前面(前刀面)Ar:刀具上切屑流出的表面;
⑵後面(後刀面)Aα:刀具上與工件過渡表面相對的刀面;
⑶副後面(副後刀面)Aα′:刀具上與工件新形成的表面相對的刀面;
⑷主切削刃S:前面與後面形成的交線,在切削中承擔主要的切削任務;
⑸副切削刃S′:前面與副後面形成的交線,它參與部分的切削任務;
⑹刀尖:主切削刃與副切削刃匯交的交點或一小段切削刃。
圖1—4所給車刀是有公共前面的,這大大簡化了刀具的設計、製造和刃磨,原則上刀具的主、副切削刃是可以有單獨前面的。
刀具角度
為了保證切削加工的順利進行,獲得合格的加工表面,所用刀具的切削部分必須具有合理的幾何形狀。刀具角度是用來確定刀具切削部分幾何形狀的重要參數。
為了描述刀具幾何角度的大小及其空間的相對位置,可以利用正投影原理,採用多面投影的方法來表示。用來確定刀具角度的投影體系,稱為刀具角度參考系,參考系中的投影面稱為刀具角度參考平面。
用來確定刀具角度的參考系有兩類:一類為刀具角度靜止參考系,它是刀具設計時標註、刃磨和測量的基準,用此定義的刀具角度稱為刀具標註角度;另一類為刀具角度工作參考系,它是確定刀具切削工作時角度的基準,用此定義的刀具角度稱為刀具的工作角度。
1. 刀具角度參考平面
用於構成刀具角度的參考平面主要有:基面、切削平面、正交平面、法平面、假定工作平面和背平面,如圖1—5所示。
⑴基面 Pr:過切削刃選定點,垂直於主運動方向的平面。通常,它平行(或垂直)於刀具上的安裝面(或軸線)的平面。例如:普通車刀的基面 Pr,可理解為平行於刀具的底面;
⑵切削平面 Ps:過切削刃選定點,與切削刃相切,並垂直於基面 Pr的平面。它也是切削刃與切削速度方向構成的平面;
⑶正交平面 Po:過切削刃選定點,同時垂直於基面 Pr與切削平面 Ps的平面;
⑷法平面 Pn:過切削刃選定點,並垂直於切削刃的平面;
⑸假定工作平面 Pf:過切削刃選定點,平行於假定進給運動方向,並垂直於基面 Pr的平面;
⑹背平面 Pp:過切削刃選定點,同時垂直於假定工作平面 Pf與基面 Pr的平面。
2.刀具角度參考系
刀具標註角度的參考系主要有三種:即正交平面參考系、法平面參考系和假定工作平面參考系。
⑴即正交平面參考系:由基面 Pr、切削平面 Ps和正平面 Po構成的空間三面投影體系稱為正交平面參考系。由於該參考系中三個投影面均相互垂直,符合空間三維平面直角坐標系的條件,所以,該參考系是刀具標註角度最常用的參考系。
⑵法平面參考系:由基面 Pr、切削平面 Ps和法平面 Pn構成的空間三面投影體系稱為法平面參考系。
⑶假定工作平面參考系:由基面 Pr、假定工作平面 Pf和背平面 Pp構成的空間三面投影體系稱為假定工作平面參考系。
刀具標註角度
描述刀具的幾何形狀除必要的尺寸外,主要使用的是刀具角度。刀具標註角度主要有四種類型,即前角、后角、偏角和傾角。
1.正交平面參考系中的刀具標註角度
在基面 Pr上刀具標註角度有:
主偏角κr──主切削平面 Ps與假定工作平面 Pf間的夾角;
副偏角κr′──副切削平面Ps′與假定工作平面Pf間的夾角。
在切削平面 Ps上刀具標註角度有:
刃傾角λs──主切削刃S與基面 Pr間的夾角。刃傾角λs有正負之分,當刀尖處於切削刃最高點時為正,反之為負。
在正平面 Po上刀具標註角度有:
前角 γO──前面Ar與基面Pr間的夾角。前角 γO有正負之分,當前面 Ar與切削平面 Ps間的夾角小於90時,取正號;大於90時,則取負號;
后角αO──後面 Aα與切削平面 Ps間的夾角。
以上五個角度 κr、 κr′、λs、 γO、αO為車刀的基本標註角度。在此, κr、λs確定了主切削刃S的空間位置, κr′、λs′確定了副切削刃S′的空間位置; γO、αO則確定了前面 Ar和後面 Aα的空間位置, γO′、αO′則確定了副前面 Ar′和副後面 Aα′的空間位置。
此外,還有以下派生角度:
刀尖角 εr──在基面 Pr內測量的主切削平面Ps與副切削平面 Ps′間的夾角, εr=180-( κr+ κr′);
余偏角ψr──在基面 Pr內測量的主切削平面Ps與背平面PP間的夾角,ψr=90-κr;
楔角 βO──在正平面 Po內測量的前面 Ar與後面 Aα間的夾角, βO=90-( γO+αO)。
2.其它參考系刀具標註角度
在假定工作平面 Pf和背平面 Pp中測量的刀具角度有:側前角 γf、側后角αf、背前角γp和背后角αp。
上述各參考系平面及角度的定義歸納在表1—1中。
表1 —1 刀具各參考系與刀具角度定義
刀具組成 | 標註參考系 | 刀具角度定義 | |||||||
切削刃 | 相關刀面 | 代號 | 組成平面 | 特徵 | 符號 | 名稱 | 構成平面 | 測量平面 | |
S | Aγ Aα | Po | Pr | ⊥υc | γo | 前角 | Ar、Pr | Po | |
αo | 后角 | Aα、Ps | |||||||
Ps | ⊥Pr與S相切 | ||||||||
κr | 主偏角 | Ps、Pf | Pr | ||||||
Po | ⊥Pr⊥Ps | ||||||||
λs | 刃傾角 | Aγ、Pr | Ps | ||||||
Pn | Pr | ⊥υc | γn | 法前角 | Aγ、Pr | Pn | |||
αn | 法后角 | Aα、Ps | |||||||
Ps | ⊥Pr與S相切 | ||||||||
κr | 主偏角 | 同Po系 | |||||||
Pn | ⊥S | ||||||||
λs | 刃傾角 | ||||||||
Pf | Pr | ⊥υc | γf | 側前角 | Aγ、Pr | Pf | |||
γp | 背前角 | Pp | |||||||
Pf | ∥υf、⊥Pr | ||||||||
αf | 側后角 | Aα、Ps | Pf | ||||||
Pp | ⊥Pr、⊥Pf | ||||||||
αp | 背后角 | Pp |