揭秘车刀角度的精准定义与奥秘

车刀作为金属切削过程中的重要工具，其角度的定义和选择对于切削效率和加工质量至关重要。理解车刀角度的定义，不仅能帮助我们更好地选择和使用刀具，还能提升我们对金属切削过程的认识。下面，我们就来详细探讨车刀角度是如何定义的。

车刀的基本构造

首先，了解车刀的基本构造是理解其角度定义的基础。车刀的切削部分主要由前刀面、主后刀面、副后刀面，以及主切削刃、副切削刃和刀尖组成。这些部分共同协作，确保切削过程的顺利进行。

辅助平面的引入

为了更精确地描述和测量车刀的几何角度，引入了三个辅助平面：切削平面、基面和正交平面。这些平面为刀具角度的定义和测量提供了基准。

切削平面：通过切削刃并与主运动方向垂直的平面。

基面：通过切削刃并垂直于假定主运动方向的平面。

正交平面：同时垂直于切削平面和基面的平面。

车刀的主要几何角度

基于上述辅助平面，我们可以进一步探讨车刀的主要几何角度，包括前角、后角、主偏角、副偏角和刃倾角。

前角

前角是刀具前刀面与基面之间的夹角，主要影响切削变形、切削力、切削温度、刀具耐用度和加工表面质量。增大前角能使刀刃变得锋利，减小切削变形和摩擦，从而降低切削力和切削功率，减少切削热，提高加工表面质量。然而，增大前角也会降低刀刃和刀尖的强度，影响刀具的耐用度。

选择原则：

根据工件材料：加工塑性材料或硬化严重的材料（如不锈钢）时，为减小切削变形和刀具磨损，应选用较大的前角；加工脆性材料时，由于切削变形小，增大前角的意义不大，为保证切削刃强度，应采用较小的前角。

根据加工性质：粗加工时，特别是断续切削或加工有硬皮的铸、锻件时，为保证切削刃有足够的强度和散热面积，应适当减小前角；精加工时，为获得较高的表面质量，前角应取得较大一些。

后角

后角是刀具主后刀面与切削平面之间的夹角，主要影响刀具后刀面与工件的摩擦、刀具耐用度和加工表面质量。增大后角可以减小摩擦，降低刀具磨损，提高刃口锋利程度，减小表面粗糙度。然而，后角过大也会减小刀刃强度和散热能力。

选择原则：

根据切削厚度：切削厚度越大，后角应越小；切削厚度越小，后角应越大。

根据工件材料：工件材料硬度、强度较高时，为保证切削刃强度，应选取较小的后角；工件材料硬度较低、塑性较大时，应取较大的后角。

根据工艺系统刚性：工艺系统刚性差时，为增强刀具对震动的阻尼，应选取较小的后角。

主偏角和副偏角

主偏角是主切削刃在基面上的投影与进给运动方向之间的夹角，副偏角是副切削刃在基面上的投影与进给运动方向之间的夹角。主偏角和副偏角对刀具耐用度和加工表面质量有很大影响。减小主偏角和副偏角可以增大刀尖角，提高刀尖强度和散热条件，从而降低加工表面粗糙度。

选择原则：

加工塑性材料时，为减小切削力和振动，提高刀具耐用度，可适当减小主偏角和副偏角。

加工脆性材料时，由于切削力集中在刀刃附近，为保证切削刃强度，可适当增大主偏角和副偏角。

刃倾角

刃倾角是主切削刃与基面之间的夹角，在正交平面内测量。刃倾角主要影响切屑流向和刀尖强度。刃倾角为正值时，切削开始时刀尖先接触工件，切屑流向待加工表面，可避免缠绕和划伤已加工表面；刃倾角为负值时，切削中切屑流向已加工表面，容易缠绕和划伤已加工表面，但可提高刀尖强度和散热能力。

选择原则：

精加工和半精加工时，为获得较高的表面质量，避免切屑缠绕和划伤，应选用正值刃倾角。

粗加工和断续切削时，为提高刀尖强度和散热能力，应选用负值刃倾角。

实际应用中的注意事项

在实际应用中，选择车刀角度时还需考虑其他因素，如刀具材料、切削速度、切削液的使用等。同时，还需注意以下几点：

刀具材料的匹配：不同材料的刀具具有不同的耐热性、耐磨性和抗冲击性能。选择刀具时，应根据工件材料和切削条件选择合适的刀具材料。

切削速度的调整：切削速度对切削温度、切削力和刀具磨损有很大影响。应根据工件材料、刀具材料和切削条件合理调整切削速度。

切削液的使用：切削液可以冷却刀具和工件，减小摩擦和磨损，提高加工质量。应根据切削条件和工件材料选择合适的切削液。

结论

车刀的角度定义是金属切削过程中的重要基础知识。通过了解车刀的基本构造、辅助平面的引入以及主要几何角度的定义和选择原则，我们可以更好地选择和使用刀具，提高切削效率和加工质量。在实际应用中，还需考虑刀具材料、切削速度、切削液的使用等因素，以实现最佳的切削效果。希望这篇文章能帮助您更深入地理解车刀角度的定义和选择原则。