第二章　刀具结构和材料

第一节　刀具结构

1.总体结构

任何金属切削刀具都由切削部分和夹持部分组成。不同的切削加工方法所采用的刀具种类各异，结构形式也不同，但其切削部分有诸多共性。刀具结构术语一般以车刀为例来介绍，这些名称术语、定义或方法同样适用于其他切削刀具。

所有的刀具都可分为整体刀具和（刀粒）组装刀具两大类。组装刀具进一步分为焊接式和机夹式两类。

图2.1所示为车刀的构造。总体上车刀由夹持部分（刀杆）和切削部分（刀头）两大部分组成。夹持部分通常为矩形截面（外圆、端面、切断、螺纹、倒角等车削），也可能是圆形截面（车刀镗内孔、内沉沟槽）；切削部分根据加工要求其结构、形状和尺寸变化多样。

对于硬质合金刀粒组装（焊接或机夹）车刀，其切削部分就全部集中在硬质合金刀粒上，这种形式符合民间谚语“把钢用在刀刃上”，图2.2为焊接式，图2.3为机夹式。

2.切削部分结构

无论是高速钢整体车刀还是硬质合金组装车刀，它们的切削部分的结构要素都包括三个：切削刀面、两条切削刃和一个刀尖（图2.1～图2.3）。

①前（刀）面A_γ　前刀面是切下的切屑流过的刀面。如果前刀面由几个相互倾斜的表面组成，则从切削刃开始，依次把它们称为第一前刀面（有时称为负倒棱）、第二前刀面等。

②（主）后（刀）面A_α　后刀面是与工件上新形成的过渡表面相对的刀面。也可以分为第一后刀面（有时称刃带）、第二后刀面等。

③副后（刀）面A'_α　与副切削刃毗邻、与工件上已加工表面相对的刀面。同样，也可以分为第一副后刀面、第二副后刀面等。

④主切削刃S　前刀面与后刀面相交而得到的切削边锋。主切削刃在切削过程中承担主要的切削任务，完成金属切除工作，它在工件上切出过渡表面。

⑤副切削刃S'　前刀面与副后刀面相交而得到的切削边锋。它协同主切削刃完成金属切除工作，以最终形成工件的已加工表面。

⑥刀尖　刀尖是指主切削刃和副切削刃的连接处相当短的一部分切削刃，刀尖是刀具切削部分工作条件最恶劣的部位。

如图2.4所示，常用的刀尖有三种形式：图2.4（a）所示的交点（点状）刀尖、图2.4（b）所示的圆弧（修圆）刀尖和图2.4（c）所示的倒棱（倒角）刀尖。图（b）的圆角和图（c）的倒棱主要目的是防止刀尖碎裂，并降低已加工面的表面粗糙度。达到最佳修光效果的倒棱见图2.5，即把靠近副切削刃的近刀尖的一段刃磨成与工件表面平行，即副偏角等于零。修光刃长度大于进给量f时，理论上修光后的残留面积为零。

3.刃口形式

主切削刃刃口的形式如图2.6所示，刃口形式的变化实质是前角和后角的改变。图2.6（a）所示的锐利刃并非理想中的锋利，而是有一定的圆弧，常常用于高速钢刀具，如车刀、钻头、铰刀、拉刀前端刀齿、滚齿刀、插齿刀、剃齿刀等整体刀具；图2.6（b）所示的倒棱刃口（第一前刀面）多用于硬质合金刀具，且棱宽应该小于进给量，负前角为-5°～-30°；图2.6（c）所示的消振棱刀和图2.6（d）所示的后直刃（第一后刀面）常用于消除加工振动，降低表面粗糙度值；同时具备前倒棱和后倒棱（即负前角和负后角）刀具用于强力切削。图2.6（e）所示的倒圆刃主要用于提高刀具耐用度。