刀具几何角度的合理选择
时间：2010年12月14日浏览：1582次收藏分享：
当合理的刀具材料选定之后，能否使刀具材料发挥应有的效用与刀具是否具有合理的几何形状和结构，以及是否正确使用刀具密切相关，即合理选择切削参数将直接影响到刀具切削能力的发挥，同时对于保证加工质量、提高生产效率、降低加工成本都具有十分重要的意义。
刀具只有具备合理的几何参数才能具有最佳的切削性能。普通车床所谓合理的刀具几何参数，是指在保证加工质量和刀具耐用度的前提下，能够满足提高生产效率，降低加工成本要求的几何参数。
(1)前角的功用殛选择
①前角的功用 前角是刀具几何角度中最重要的一个角度，它对切削过程的影响主要有以下几方面。
a．影响切削规律增大前角能减小切削变形，从而臧小切削力及切削功率消耗。
b．影响刀具耐用度增大前角，可减小切削热及切削功率，使耐用度提高，但同时楔角减小，切削刃及刀尖强度降低，并使刀头受力方向改变。过大的前角易使刀具崩刃。另外，前角过大还使刀头体积减小，不易散热，切削温度升高，刀具磨损加剧，耐用度降低。
c影响已加工表面质量增大前角，使切削刃钝圆半径减小，切削刃锋利，可减少已加工表面硬化程度，亦可抑制积屑瘤并减小振动，使已加工表面质量提高。
d．影响断屑效果增大前角，切削变形减小，不易折断切屑。
②前角的合理选择前角的选择既要考虑减小切削变形以满足提高加工质量的要求，还应考虑增强刀刃强度?改善散热条件以提高刀具耐用度的需要。
a．工件材料加工塑性材料时，为减小切削变形，降低切削力并减少切削热，应取大前角。加工脆性材料时出现崩碎切屑，为提高切削刃强度应取小前角。工件材料硬度、强度较高时，应取小前角，加工特硬材料时，可取负前角。
b刀具材料刀具材料强，韧性好时，可取大前角。如高速钢刀具可比硬质合金刀具前角大5。-10。
c粗加工尤其是加工有硬皮的锻件和断续切削时，为保证切削刃强度t应取较小前角。精加工应增加前角，提高已加工表面质量。
另外，当工艺系统刚睦较差以及机床功率不足时，应取大前角；成形刀具和晨成刀具，为防止工件截彤畸变，保证加工精度，应取小前角；自动线及数控机床用刀具，为使尺寸稳定及保证刀具耐用度应取小前角。表1-1中列出了硬质合金车刀合理前角的参考值。
(2)后角的功用殛选择
①后角的功用后角也是刀具上最重要的几何角度之一，其主要功用如下。
扎髟响表面质量增大后角会减小已加工表面弹性恢复层与刀具后刀面间的摩擦，同时也减小了切削刃钝圆半径，锋利了切削刃，使表面质量提高。
b．影响刀具耐用度增大后角减小了工件与刀具间的摩擦，使刀具磨损减轻，刀具耐用度提高。
c．影响刀头强度增大后角使楔角减小，刃口强度降低；散热体积变小，切削温度升高。普通车床所以，过大的后角反使刀具耐用度降低。
②后角的合理选择适当增大后角可以提高表面质量以及刀具耐用度，但后角过大反而使耐用度降低。
a．加工性质精加工时，切削厚度较小，磨损主要发生于后刀面，取大后角减小摩擦、锋利切削刃，以提高表面质量；普通车床粗加工时，切削厚度大，前刀面上月牙洼显著，应取小后角保证切削刃强度；断续切削、强力切削时，为保证切削刃强度也应取小后角；工艺系统刚度低，应取小后角以免振动。
b工件材料加工塑性材料时，尤其是硬化现象严重的材料，应取大后角以减小摩擦，提高表面质量。加工脆性材料时，为增强切削刃，应取小后角。加工硬度、强度高的材料时，应取小后角。
(3)副后角的选择
通常副后角取与后角值相等的数值，但切断刀、切槽刀等因受刀头强度的限制，只能取很小的副后角，一般a/一10—2。
（4 J主偏角的功用与选择
①主偏角的功用
影响切削分力比例关系 减小主偏角。¨使径向力增大，进给力减小c当工艺系统刚性鞍差时，过小的主增大t可能引起振动，并顶弯工件，损坏刀具。偏角使径向力显著b影响刀具耐用度在切削用量～定的情况下，减小主偏角，切削层公称厚度减小，切削层公称宽度增大，使作用主坷削刃的长度增加'单位切削刃负荷减，，同时刀尖角增大，刀尖强度提高，改善散热条件，提高刀具耐用度。
已加a表面质量减小主偏角，可阵改善已加工表面檀糙度。陆残留面积高度，d影响断屑效果 当l给量不变时，增大主偏角，切削层公称厚度增加，切屑变得窄而厚，有利于断屑。
②主偏角的选择（表1 3）减小主偏角有利于刀具耐用度的提高，但减小主偏角引起径向力增大，易引起振动，在此条件下不利于前角的增大与切削用量的提高，从尽量消除可能引起振动因素的角度看，增大主偏角有利于挖掘刀具及机床潜力。所以，主偏角数值的大小还应看具体情况，其选择原则如下。
粗加工时，硬质台金车刀～艘选用较大的主偏角，以利于减小振动、断屑和采用较大的背吃刀用度。普通车床量，同时，有利于提高刀具耐 b加工硬材料（如淬火钢和冷硬铸铁等）时，为减少单位切削刃负荷，改善刀体散热条件，提高刀具耐用度，应采用较小的主偏角。
c．工艺系统剐硅较好时，可减小主偏角提高刀具耐用度，反之，则增大主偏角以减小径向力，降低工艺系统的弹性变形及振动。
d单件、小批生产时，选用通用性好的刀具以减少车刀使用数量，如取x.-45。，既可加工外圆叉可加工端面及倒角。
e需从工件中间切A的车刀及仿形加工的车刀，应适当增大主偏角。车阶梯轴时，取K，= 9矿。
(5)副偏角的功用与选择
①副偏角的功用
a影响已加工表面质量减小副偏角可显著减小残留面积高度，改善已加工表面粗糙度。
b影响刀具强度减小副偏角，刀尖角增大，刀尖强度提高，同时散热体积改善，但过小的副偏角会增加副后刀面与已加工表面间的摩擦，可能会引起振动。
②副偏角的选择(表1-3)扎在工艺系统剐性较好、不易产生振动的情况下，可取较小副偏角。
b．精加工时t取小副偏角有利于减小表面粗糙度值，甚至可磨出一段0一O。的修光刃，以消除残留面积。
巳切槽刀因考虑刀体强度问题，只能取很小的副偏角，Kr -1。～3。。
16)刃倾角的功用殛选择
①刃倾角的功用
扎控制切屑流出方向精车时，可取正刃倾角，使切屑流向待加工表面，防止切屑缠绕，划伤已加工表面。
b．影响切削刃锋利程度当刃倾角不等于零时，切削时由于切屑在前刀面上流向的改变，使实际工作前角增大。普通车床同时，使切削刃的实际刃口钝圆半径减小，切削刃锋利。
c保护切削刃、刀尖断续切削时，取负值刃倾角使切削刃受冲击的位置得以改变。普通车床负值刃倾角使切削刃切A切出工件乎稳，刀尖受到保护。
d．影响切削分力的大小刃倾角取负值时，虽使刀头体积增大，散热条件改善，刀头强度提高，但使径向力增大，将导致工件变形并}l起切削过程中的振动。
②刃倾角的选择
a无冲击载荷下，加工一般钢料和灰铸铁时?粗加工可取^s一矿～一5。，以增大刀头强度，精加工取^，一06～S。，以免切屑划伤已加工表面。
b在有冲击载荷下加工钢料或加工淬硬钢、高强钢时，可取A.- -5。- - 15'，以保护切削刃，刀尖，冲击特别大（如断续切削等）时，可取A，- -20。--30。。
已微量精车外圆、孔时，取^。=45。～75。，以锋利切削刃切下极薄的切削层。
d．工艺系统刚性不足时，尽量不采用负刃倾角，以免引起加工过程中的振动及工件变形。
