一、 切削刀具
切削刀具的种类很多，形状各异，但它们的切削部分总是近似地以外圆车刀的切削部分为基础形态，所以，研究切削刀具时，总是以车刀为基础。
1.车刀切削部分的组成
车刀(turning tools)切削部分由下列要素组成：三面、两刃、一尖
（1）刀面
前刀面：刀具上切屑流过的表面。
主后刀面：与工件正在被切削加工的表面（过渡表面）相对的刀面。
副后刀面：与工件已切削加工的表面相对的刀面。
（2）刀刃
主切削刃：前刀面与主后刀面在空间的交线。
副切削刃：前刀面与副后刀面在空间的交线。
(3) 刀尖 指主切削刃与副切削刃的连接处相当少的一部分切削刃。
实际刀具的刀尖并非绝对尖锐，而是一小段曲线或直线，分别称为修圆刀尖和倒角刀尖。
2.车刀切削部分的主要角度
刀具静止参考系：在刀具设计 、制造、刃磨和测量几何参数时用的参考系，
刀具工作参考系：用于规定刀具进行切削加工时几何参数的参考系，
(1)刀具静止参考系：基面、切削平面、正交平面
1)基面：过切削刃选定点，垂直于该点假定主运动方向的平面，以pr表示。
2)切削平面：过切削刃选定点，与切削刃相切，并垂直于基面的平面，主切削平面以ps表示。
3)正交平面：过切削刃选定点，并同时垂直于基面和切削平面的平面，以po表示。
4)假定工作平面：过切削刃选定点，垂直于基面并平行于假定进给运动方向的平面，以pf表示。
车刀种类(2)车刀的主要角度 如图1-7所示。
图1-6 刀具静止参考系的平面 图1-7 车刀的主要角度
1)主偏角kr：在基面中测量的主切削平面与假定工作平面间的夹角。
2)副偏角k’r：在基面中测量的副切削平面与假定工作平面间的夹角。
主偏角主要影响切削层截面的形状和参数，影响切削分力的变化，并和副偏角一起影响已加工表面的粗糙度；副偏角还有减小副后刀面与已加工表面间摩擦的作用。
当背吃刀量和进给量一定时，主偏角愈小，切削层公称宽度愈大而公称厚度愈小，即切下宽而薄的切屑。这时，主切削刃单位长度上的负荷较小，并且散热条件较好，有利于刀具寿命的提高。
图1-9 主、副偏角对残留面积的影响 图1-10 前角的正与负
由图1-9可以看出，当主、副偏角小时，已加工表面残留面积的高度hc亦小，因而可减小表面粗糙度的值，并且刀尖强度和散热条件较好，有利于提高刀具寿命。但是，当主偏角减小时，背向力将增大，若加工刚度较差的工件(如车细长轴)，则容易引起工件变形，并可能产生振动。
主、副偏角应根据工件的刚度及加工要求选取合理的数值。一般车刀常用的主偏角有45o、60o、75°、90°等几种；副偏角为5°～15°，粗加工时取较大值。
3)前角γ0：在正交平面中测量的前刀面与基面间的夹角。有正前角、零度前角和负前角，
当取较大的前角时，切削刃锋利，切削轻快，即切削层材料变形小，切削力也小。
但当前角过大时，切削刃和刀头的强度、散热条件和受力状况变差，将使刀具磨损加快，刀具寿命降低，甚至崩刃损坏。
若取较小的前角，虽切削刃和刀头较强固，散热条件和受力状况也较好，但切削刃不够锋
利，对切削加工不利。
• 前角的大小常根据工件材料、刀具材料和加工性质来选择。
• 工件材料强度、硬度较低时，应取较大前角，反之应取较小的前角。
• 加工塑性材料时，应取较大前角，加工脆性材料时，应取较小的前角。
• 刀具材料韧性好（高速钢），取较大前角，反之（硬质合金）取较小前角。
• 粗加工时，取较小前角，精加工时，取较大前角。
4)后角α0：在正交平面中测量的后刀面与切削平面间的夹角。
后角的主要作用是减少刀具后刀面与工件表面间的摩擦，并配合前角改变切削刃的锋利与强度。后角只能是正值，后角大，摩擦小，切削刃锋利。但后角过大，将使切削刃变弱，散热条件变差，加速刀具磨损。反之，后角过小，虽切削刃强度增加，散热条件变好，但摩擦加剧。
• 后角的大小常根据加工的种类和性质来选择。
• 粗加工或工件材料较硬，后角取较小值；
• 工件材料越软、塑性越大，后角越大；
• 工艺系统刚度较差时，适当减小后角；
5)刃倾角λs：在主切削平面中测量的主切削刃与基面间的夹角，刃倾角也有正、负和零值之分。
刃倾角主要影响刀头的强度、切削分力和排屑方向。
负的刃倾角起到增强刀头的作用，但会使背向力增大，有可能引起振动，而且还会使切屑排向已加工表面，划伤和拉毛已加工表面。因此，粗加工时为了增强刀头，λs常取负值；精加工时为了保护已加工表面，λs常取正值或零度；车刀的刃倾角一般在-5°～+5°之间选取。有时为了提高刀具耐冲击的能力，λs可取较大的负值。
(3)刀具的工作角度 它是指在工作参考系中定义的刀具角度。刀具工作角度考虑了合成运动和刀具安装条件的影响。
1)刀具安装位置对工作角度的影响：
车外圆时，若刀尖高于工件的回转轴线，则工作前角γ0e>γ0，而工作后角α0e<α0；反之，若刀尖低于工件的回转轴线，则γ0e<γ0，α0e>α0(镗孔时的情况正好与此相反)。
当车刀刀柄的纵向轴线与进给方向不垂直时，将会引起主偏角和副偏角的变化，如图1-13所示。
图1-12 车刀安装高度对前角和后角的影响
图1-13 车刀安装偏斜对主偏角和副偏角的影响
3.刀具结构：以车刀为例
1）整体式车刀：切削部分与夹持部分材料相同，对贵重的刀具材料消耗较大，常用高速钢制造。
2）焊接式车刀：将硬质合金刀片用紫铜、黄铜等焊接在开有刀槽的刀杆上。
结构简单、紧凑、刚性好、灵活性大，应用十分普遍。但焊接式车刀的硬质合金刀片经过高温焊接和刃磨后，产生内应力和裂纹，使切削性能下降，对提高生产效率不利。
3）机夹重磨式车刀：避免焊接引起的缺陷，提高了刀具耐用度；刀杆可重复使用利用率较高。但结构复杂、不能完全避免由于刃磨而可能引起刀片的裂纹。
4）机夹可转位式车刀：将压制有一定几何参数的多边形刀片，用机械夹固的方法装夹在标准的刀体上。使用时，刀片上一个切削刃用钝后，只需松开夹紧机构，将刀片转位换成另一个新的切削刃便可继续切削。因机械夹固车刀的切削性能稳定，又不必磨刀， 所以在现代生产中应用越来越多。
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