刀具角度,是指切削過程中實際的切削角度,為平面Ps、基面Pr和主剖面P0為參考平面與刀具夾角,主要有前角、后角、副后角、刃傾角、主偏角、副偏角。
任何刀具都由刀頭和刀柄兩部分構成。刀頭用于切削,刀柄用于裝夾。雖然用于切削加工的刀具種類繁多,但刀具切削部分的組成確有共同點。車刀的切削部分可看作是各種刀具切削部分最基本的形態。
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后面(后刀面)Aα:刀具上與工件過渡表面相對的刀面;
⑶副后面(副后刀面)Aα′:刀具上與工件新形成的表面相對的刀面;
⑷主切削刃S:前面與后面形成的交線,在切削中承擔主要的切削任務;
⑸副切削刃S′:前面與副后面形成的交線,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、制造和刃磨,原則上刀具的主、副切削刃是可以有單獨前面的。
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,采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,它是刀具設計時標注、刃磨和測量的基準,用此定義的刀具角度稱為刀具標注角度;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
用于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,垂直于主運動方向的平面。通常,它平行(或垂直)于刀具上的安裝面(或軸線)的平面。例如:普通車刀的基面Pr,可理解為平行于刀具的底面;
⑵切削平面Ps:過切削刃選定點,與切削刃相切,并垂直于基面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,同時垂直于基面Pr與切削平面Ps的平面;
⑷法平面Pn:過切削刃選定點,并垂直于切削刃的平面;
⑸假定工作平面Pf:過切削刃選定點,平行于假定進給運動方向,并垂直于基面Pr的平面;
⑹背平面Pp:過切削刃選定點,同時垂直于假定工作平面Pf與基面Pr的平面。
2.刀具角度參考系
刀具標注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。由于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,該參考系是刀具標注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。
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。刀具標注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注角度
在基面Pr上刀具標注角度有:
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上刀具標注角度有:
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,當刀尖處于切削刃點時為正,反之為負。
在正交平面Po上刀具標注角度有:
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間的夾角小于90時,取正號;大于90時,則取負號;
后角αO──后面Aα與切削平面Ps間的夾角。
以上五個角度κr、κr′、λs、γO、αO為車刀的基本標注角度。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和后面Aα的空間位置,γO′、αO′則確定了副前面Ar′和副后面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與后面Aα間的夾角,βO=90-(γO+αO)。
副前角--在前面與基面投影在切削平面的夾角
2.其它參考系刀具標注角度
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。