❶ 盾構機刀具都有什麼作用
1. 刀具類型及切削原理
盾構機刀具根據切削原理可分為滾刀和切削刀兩種類型。滾刀主要依靠擠壓破岩，適用於岩石隧道的掘進。在穿越鬆散地層且有大粒徑礫石的情況下，也可使用滾刀。此外，在地質條件復雜多變的復合式盾構機中，滾刀也得到了應用。切削刀的切削原理是利用盾構機推進時，刀具旋轉對開挖面土體產生軸向和徑向力，以切削土體。切削刀主要用於砂卵石、砂土、粘土等鬆散地層的掘進。
2. 主要刀具形狀及作用
2.1 切削刀
切削刀是盾構機開挖土體的主刀具，形狀如圖15所示。切削刀的前角β和後角α的取值范圍為5°～20°，具體取值取決於地層特性。例如，在北京市的地層中，建議採用15°的β和α值。
2.2 超前刀（也稱先行刀）
超前刀的主要作用是在切削刀切削土體之前先行切削土體，為切削刀創造良好的切削條件。超前刀的斷面一般比切削刀小，使用超前刀可以顯著增加切削土體的流動性，降低切削刀的扭矩，提高切削效率，減少磨損。在砂卵石地層中，超前刀的效果尤為明顯。
2.3 盤圈貝型刀
盤圈貝型刀實質上是超前刀，專門用於切削砂卵石地層。在盾構機穿越大粒徑砂卵石地層時，盤圈貝型刀可以有效解決滾刀切削效果不佳的問題。
2.4 魚尾刀
魚尾刀用於改善盾構機中心部位的土體切削和攪拌效果。魚尾刀的設計和布置有兩個技巧：一是使魚尾刀與其他切削刀不在同一平面上，以保證魚尾刀最先切削土體；二是將魚尾刀根部設計成錐形，增加土體的翻轉運動，從而提高整體掘進水平。
2.5 仿形刀
仿形刀用於盾構機在曲線段推進、轉彎或糾偏時，通過仿形超挖切削土體，創造所需空間，保證盾構機在超挖少、對周邊土體干擾小的條件下，實現曲線推進和順利轉彎及糾偏。
❷ 車刀的幾何參數都有哪幾個
3刀具切削部分的幾何角度
切削刀具種類很多,如車刀、刨刀、銑刀和鑽頭等。它們幾何形狀各異,復雜程度不等，但它們切削部分的結構和幾何角度都具有許多共同的特徵，其中車刀是最常用、最簡單和最基本的切削工具，因而最具有代表性。其他刀具都可以看作是車刀的組合或變形(圖3.1)。因此,研究金屬切削工具時，通常以車刀為例進行研究和分析。
圖3.1各種刀具切削部分的形狀
3.1車刀的組成
車刀由切削部分、刀柄兩部分組成。切削部分承擔切削加工任務，刀柄用以裝夾在機床刀架上。切削部分是由一些面、切削刃組成。我們常用的外圓車刀是由一個刀尖、兩條切削刃、三個刀面組成的，見圖3.2所示。
1.刀面
（l）前刀面Aγ 刀具上切屑流過的表面；
（2）後刀面Aα 與工件上切削表面相對的刀面；
（3）副後刀面Aαˊ 與已加工表面相對的刀面。
圖3.2 車刀的組成
2.切削刃
（1）主切削刃S 前刀面與後刀面的交線，承擔主要的切削工作；
（2）副切削刃Sˊ 前刀面與副後刀面的交線，承擔少量的切削工作。
（3）刀尖是主、副切削刃相交的一點，實際上該點不可能磨得很尖，而是由一段折線或微小圓弧組成，微小圓弧的半徑稱為刀尖圓弧半徑,用rε表示,如圖3.3所示。
圖3.3刀尖形狀
3.2刀具幾何角度參考系
為了便於確定車刀上的幾何角度，常選擇某一參考系作為基準，通過測量刀面或切削刃相對於參考系坐標平面的角度值來反映它們的空間方位。
刀具幾何角度參考系有兩類，刀具標注角度參考系和刀具工作角度參考系。
1.刀具標注角度參考系
（1）假設條件 刀具標注角度參考系是刀具設計時標注、刃磨和測量角度的基準，在此基準下定義的刀具角度稱刀具標注角度。為了使參考系中的坐標平面與刃磨、測量基準面一致，特別規定了如下假設條件。
①假設運動條件 用主運動向量vc近似地代替相對運動合成速度向量ve(即vf=0)。
②假設安裝條件 規定刀桿中心線與進給運動方向垂直；刀尖與工件中心等高。
（2）刀具標注角度參考系種類 根據ISO3002/1-1997標准推薦，刀具標注角度參考系有正交平面參考系、法平面參考系和假定工作平面參考系三種。
①正交平面參考系 如圖3.4所示,正交平面參考系由以下三個平面組成：
圖3.4 正交平面參考系
基面pr是過切削刃上某選定點平行或垂直於刀具在製造、刃磨及測量時適合於安裝或定位的一個平面或軸線，一般來說其方位要垂直於假定的主運動方向。車刀的基面都平行於它的底面。
主切削平面ps是過切削刃某選定點與主切削刃相切並垂直於基面的平面。
正交平面po是過切削刃某選定點並同時垂直於基面和切削平面的平面。
過主、副切削刃某選定點都可以建立正交平面參考系。基面pr、主切削平面ps、正
交平面po三個平面在空間相互垂直。
②法平面參考系 如圖3.5所示,法平面參考系由pr、ps和法平面pn組成。其中法平面pn是過切削刃某選定點垂直於切削刃的平面。
圖3.5 法平面參考系
圖3.6 假定工作平面參考系
③假定工作平面參考系 如圖3.6所示,假定工作平面參考系由pr、pf和pp組成。假定工作平面pf是過切削刃某選定點平行於假定進給運動並垂直於基面的平面。背平面pp是過切削刃某選定點既垂直於假定進給運動又垂直於基面的平面。刀具設計時標注、刃磨、測量角度最常用的是正交平面參考系。
3. 刀具工作角度參考系
刀具工作角度參考系是刀具切削工作時角度的基準（不考慮假設條件），在此基準下定義的刀具角度稱刀具工作角度。它同樣有正交平面參考系、法平面參考系和假定工作平面參考系。
3.3刀具標注角度定義
如圖3.7所示。
1.在基面內測量的角度
（1）主偏角kr 主切削刃與進給運動方向之間的夾角。
（2）副偏角kr』 副切削刃與進給運動反方向之間的夾角。
（3）刀尖角er 主切削平面與副切削平面間的夾角。刀尖角的大小會影響刀具切削部分的強度和傳熱性能。它與主偏角和副偏角的關系如下:
2.在主切削刃正交平面內(O-O)測量的角度
（1）前角go 前刀面與基面間的夾角。當前刀面與基面平行時，前角為零。基面在前刀面以內，前角為負。基面在前刀面以外，前角為正。
（2）後角ao 後刀面與切削平面間的夾角。
（3）楔角bo 前刀面與後刀面間的夾角。
楔角的大小將影響切削部分截面的大小，決定著切削部分的強度，它與前角go和後角ao的關系如下
3.在切削平面內(S向)測量的角度
刃傾角ls 主切削刃與基面間的夾角。刃傾角正負的規定如圖3.8所示。刀尖處於最高點時，刃傾角為正；刀尖處於最低點時，刃傾角為負；切削刃平行於底面時，刃傾角為零。
ls=0的切削稱為直角切削，此時主切削刃與切削速度方向垂直，切屑沿切削刃法向流出。ls≠0的切削稱為斜角切削，此時主切削刃與切削速度方向不垂直，切屑的流向與切削刃法向傾斜了一個角度，如圖3.9所示。
4.在副切削刃正交平面內（O´-O´）測量的角度
副後角ao『 副後刀面與副切削刃切削平面間的夾角。
上述的幾何角度中，最常用的是前角（go）、後角（ao）、主偏角（kr）、刃傾角（ls）、副偏角（kr『）和副後角（ao『），通常稱之為基本角度，在刀具切削部分的幾何角度中，上述基本角度能完整地表達出車刀切削部分的幾何形狀，反映出刀具的切削特點。er、bo為派生角度。
3.4刀具工作角度
切削過程中，由於刀具的安裝位置、刀具於工件間相對運動情況的變化，實際起作用的角度與標注角度有所不同，我們稱這些角度為工作角度。現在僅就刀具安裝位置對角度的影響敘述如下。
1. 刀柄中心線與進給方向不垂直時對主、副偏角的影響
當車刀刀柄與進給方向不垂直時，主偏角和副偏角將發生變化。如圖3.10所示。
= - G
2. 切削刃安裝高於或低於工件中心時，對前角、後角的影響
切削刃安裝高於或低於工件中心時，按輔助平面定義，通過切削刃作出的切削平面、基面將發生變化，所以使刀具角度也隨著發生變化，如圖3.11所示。
切削刃安裝高於工件中心時：
γoe= γo + N
α oe= α o - N
切削刃安裝低於工件中心時
γoe= γo - N
α oe= α o + N
3.5切削層參數
切削層是刀具切削部分切過工件的一個單程所切除的工件材料層。切削層參數就是指這個切削層的截面尺寸。為了簡化計算，切削層形狀、尺寸規定在刀具的基面中度量，切削層的形狀和尺寸將直接影響刀具切削部分所承受的負荷和切屑的尺寸大小。
如圖3.12所示，車外圓時，當主、副切削刃為直線，且ls =0，切削層就是車刀由位置Ⅰ移動到位置Ⅱ即一個f距離，刀具正在切削的那層金屬層，可見，切削層的形狀是平行四邊形。
1. 切削層公稱厚度hD
簡稱切削厚度，是垂直於切削表面度量的切削層尺寸。
hD＝f sinκr
2. 切削層公稱寬度bD
簡稱切削寬度，是沿切削表面度量的切削層尺寸。
bD＝ ap/sinκr
3.切削層公稱橫截面積AD
AD＝ hD. bD＝ f. ap