刀具角度的变化与工件材料与加工情况的关系

1、 .一 刀具角度的变化与工件材料的关系1、加工灰铸铁材料时刀具角度的选择加工灰铸铁材料时，有利于切削加工的条件是：硬度低（一般为HB=170241范围内）、抗拉强度低、塑性小，因此切屑变形和切削抗力小。不利于切削加工的条件是：铸件表面有带型砂的硬皮和氧化层，局部的白口铁，铸造过程中砂眼气孔缩松等缺陷，这些对刀具的耐用度是很有害的。根据铸件表面的缺陷，必须增加刀具切削部分的强度，前角应选得小些（前角选择范围10°0°之间）。又因为灰铸铁切削时呈碎状切屑，切削抗力全集中在切削刃上，刀尖区域内散热性差，为了增加散热面积，应选择较小的主偏角（选择范围75°45°

2、之间）。在不影响刀具强度条件下，应适当加大后角（选择范围6°12°之间），以减少后面的磨损。2、加工不锈钢（1Cr18Ni9Ti）材料时刀具角度的选择由于不锈钢材料又粘又硬，切削时不利因素较多，困难较大。根据不锈钢又粘又硬的特点：首先选择合理的刀具材料：YG8、YW1、YW2。由于不锈钢材料的塑性大，因此切屑变形大，切削力也大，为了便于加工，应选择较大的前角（选择范围15°30°之间）。为了增加刀具强度，加前角负倒棱。为了减少切削刀具后面与工件间的摩擦，又不影响刀具强度，后角应选在8°10°范围内。不锈钢冷硬性强，塑性变形大，故应选择

3、较大的主偏角（选择范围90°75°之间），可根据加工余量选择，加工余量大时，主偏角小些，加工余量小时，主偏角大些。不锈钢材料粘结磨损比较严重，应增加刀头部分的表面光洁度。选用合适的润滑冷却液，防止刀瘤的产生，减少刀具磨损，延长使用寿命。先进刀具举例不锈钢（1Cr18Ni9Ti）外圆粗车刀刀具特点（1） 由卷屑槽形成的前角r=20°25°，因前角较大，功率消耗较少。（2） 刀刃带有2°3°、宽为0.20.3的棱边，增强了刀刃，适于大余量加工。（3） 刀刃低于刀面0.150.25。使切屑向前卷曲时碰在主后面上，自动断屑。（4） 由于卷屑槽

4、较大，故不太耐冲击，所以仅适于加工余量较均匀的不锈钢。（5） 加工表面光洁度可达4。使用条件（1） 适用于C620或C630车床。（2） 切削用量：切削速度v =50100米/分， 切削深度t =210毫米， 走刀量s =0.20.3毫米。（3） 加工直径50120毫米。注意事项（1） 卷屑槽宽度35毫米，随切削深度的大小选定，随t 增大而增大。（2） =0°8°加工零件余量不匀时，宜采用大值，余量均匀时选用小值。（3） 只有刀刃比刀前面低时，方能断屑。（4） 由于不锈钢切削力较大，故刀具不能离刀架太长，否则会发颤。（5） 为增加刀具寿命，减少粘刀现象，最好刃磨后进行研磨。

5、3、加工铸造黄铜材料时刀具角度的选择 黄铜材料加工特点是：强度硬度低，塑性小，切削抗力很小，看来这是有利于加工的条件，但是如果思想上疏忽，也会引出坏的结果。由于黄铜材料强度低、硬度低、塑性小，材料表面硬而光滑加上内部组织粗松，在切削过程中，当选用较大的前角，切削刃锋利时，容易产生“扎刀”现象。因此，刀具前角应选得小些（选择范围10°3°之间）。 黄铜材料的导热性较好，热量大部分由切屑和工件传递出去，所以刀具主偏角可选择大些（选择范围60°90°之间）。4、加工铝合金材料时刀具角度的选择 加工铝合金材料时，有利的条件比较多：它的强度硬度低，因此切削力很少，

6、又因其塑性小，延伸率低。因此可以选择较大的前角（选择范围20°30°）。导热性能好，可降低切削温度。主偏角可选择较大些（选择范围60°90°）。虽然加工铝合金材料有利条件较多，但决不能忽略它的不利条件。 下面就来分析铝合金加工的不利条件及刀具角度的变化：（1） 在切削刃处有局部高压高温区域又加上铝合金熔点低（659），因此容易产生刀瘤，使光洁度降低。为了防止刀瘤产生应加大刀具的前角。刀具前面、后面的表面光洁度亦应高些（一般在8以上）。在加工时，加合适的润滑冷却液（如肥皂水和柴油）。（2） 铝合金中含有硅（Si），而硅的化合物是硬度很高的质点，会加剧刀具的

7、磨损，为了减少磨损，应选择较大的后角（选择范围8°12°之间）。5、加工淬火钢材料时刀具角度的选择加工淬火钢最突出的特点是：硬度高，脆性较大。根据淬火钢材料的加工特点，如何选择合理刀具角度进行加工呢？由于淬火钢硬度很高，切削抗力很大，切削热也大，刀具磨损和崩坏现象比较多。为了改变这种不利状况，应增加刀具的强度。采取下列方法：（1） 应选择适合于加工淬火钢的刀具材料：YT30、YW1、YW2。（2） 应选用负前角（选择范围-5°-12°）或正值刃倾角（5°10°）。为了增加刀具散热面积，应减小刀具主偏角（选择范围60°20&#

8、176;）。先进刀具举例淬火钢车刀刀具特点（1） 刀片材料为YT30硬质合金。（2） 主、副切削刃均采用负前角，主、副前面相交处为一个凸峰，形成较大的刃倾角，刀尖强度比一般刀具大得多。（3） 刀尖圆弧半径（R=12毫米）比一般刀具大，刀尖散热性好，耐磨，提高了刀具寿命。使用条件（1） 粗车外圆：v 30米/分， s =0.10.2毫米/转， t =0.71毫米。（2） 粗车内孔：v 25米/分， s =0.10.2毫米/转， t =0.50.8毫米。（3） 精车外圆：v 27米/分， s =0.080.1毫米/转， t =0.030.5毫米。（4） 精车内孔：v 22米/分， s =0.080

9、.1毫米/转， t =0.030.5毫米。应用范围适用于在普通车床上加工硬度HRC62的淬火钢工件。使用效果外圆加工表面光洁度可达78，内孔加工表面光洁度可达67。注意事项（1） 要求工件淬火后各处硬度均匀，否则工件表面凹凸不平。（2） 加工时可能产生尖叫声，尤其在加工内孔时可能出现这种情况。建议用钢板尺压住刀杆，以减小或消失噪音。二 刀具角度的变化与加工情况的关系通过以上分析，可以看出根据工件材料，合理选择刀具角度是很重要的。但是，在加工过程中，加工情况是千变万化的，如：粗加工、精加工、加工细长零件、孔的精加工（包括薄壁孔和深孔）等等，这些也都会影响刀具角度的变化。下面分别就几种加工情况，来

10、研究刀具角度变化的规律。1、 工件粗加工时刀具角度的选择工件粗加工时，毛坯加工余量大，表面粗糙，有氧化层，当工件几何图形不规则时，断续切削，冲击性很大，因此，切削力大，切屑变形也大，使刀尖区域内温度很高而且变化大，使刀具加剧磨损，寿命降低。为了适应粗加工特点：（1） 选择适合于粗加工的刀具材料：YG8、YT5、。（2） 增加刀具切削部分的强度，可采用以下两种方法之一。 加大前角加负倒棱，取正值刃倾角（选择范围：前角15°25°之间，加负倒棱，刃倾角是3°8°之间）。 减小前角和后角（选择范围：前角10°0°之间，后角8°6&

11、#176;）。粗加工先进刀具举例大型75°综合车刀刀具特点（1） 刀片材料为YT5硬质合金，刀杆为45号钢。（2） 采用75°主偏角，轴类加工时可减小径向力，避免振动；并且加宽主切削刃，从而减小切削刃单位长度上的负荷，刀尖角大，散热快，可提高刀具的使用寿命。（3） 前角为15°18°，可减小负荷。（4） 采用正刃倾角，弥补了法向前角大而引起刀刃强度差的缺陷。根据经验，前角增加2°后，将刃倾角同时增加3°，刀刃强度不会降低。刃倾角的大小视工件表面情况而定，一般为5°10°。（5） 采用直线型过渡刀刃（一般在4毫米以下

12、），并在过渡刀刃与主切削刃、修光刀刃连接外研磨成小圆角、延长刀具寿命。 45°过渡刀刃与圆弧刀刃比较，平均主偏角大，切削变形均匀，径向力与动力消耗都较少，刀具寿命提高。（6） 修光刀刃f = s +（0.30.5）毫米，保证了工件光洁度，使振动减少至最低限度。（7） 断屑槽较浅，刀片磨损小，强度高；断屑槽采用65°斜角，使断屑规则而有方向；弧面为R3040，向刀架与尾座45°夹角的方向排屑。（8） 刃口倒棱随走刀量增加而适当增加，一般以不大于0.5s为宜。（9） 后角较小，刀头强度较高。使用条件加工大型中碳钢铸件及锻件时：（1） 机床功率N = 40千瓦以上： v

13、 =70米/分，s =1.251.5毫米/转，t =33毫米。（2）机床功率N = 25千瓦： v =50米/分，s =3.15毫米/转，t =11毫米。应用范围适合于强力切削或大走刀切削加工大型中碳钢铸件及锻件。使用效果提高切削效率5倍以上。注意事项（1） 装刀要牢靠，刀具不宜伸出过长，一般伸出长度为刀杆高度的1.5倍，但也不宜过短，否则会影响排屑。（2） 对刀时刀尖应高于工件中心，高出量以等于被加工直径的1/100为宜，但不得超过4毫米。（3） 机床动力要大。如发现机床负荷小，则在退刀时，应先停止走刀，然后再退刀，以保护刀尖。发现闷车现象，应先关闭马达电门，防止车头倒回；抽刀时，应先旋转后

14、面的压板螺钉，然后再旋转前面的螺丝，将刀具轻轻抽出。（4） 工件顶尖孔尽量大些，而且须与顶尖接触良好。2、 工件精加工时刀具角度的选择 工件精加工的特点：要求得到较高的精度和光洁度，加工余量小。不同质的矛盾，只有用不同质的方法才能解决。针对精加工的不同特点，刀具材料和刀具角度应作如下选择：（1） 选择适合于精加工的刀具材料：YG3、YA6、YT15、YT30。（2） 由于精加工余量小，因而切屑变形和切削抗力小，所以刀具磨损很小，又因选取较小的走刀量，所以： 可选择较大的前角和后角。 增大刀尖圆弧半径或增加修光刀刃。精加工先进刀具举例高速精车工刀具特点（1） 在一般90°外圆车刀上，开

15、出倾斜45°、宽45毫米的斜槽，切削轻快而且刃磨简单。（2） 斜槽与基面夹角为12°左右；后角6°8°； 副后角为双重角度分别为5°、8°；副偏角8°。（3） 刀片选用YT30。使用条件（1） 机床：C620、C618、C616、C615等车床。（2） 切削用量：v =110120米/分， s =0.080.10毫米/转， t =0.050.10毫米。使用效果 光洁度可达6。注意事项 刀尖高于中心1毫米或根据工件直径增减。3、 加工细长零件时刀具角度的选择在加工细长零件（一般讲，直径d/长度l1/20时，称为细长轴）时，由于

16、工件细长，刚性差，要求切削径向力越小越好，这是个主要矛盾，捉住了这个主要矛盾，一切问题就迎刃而解了。刀具的前角和主偏角是影响切削径向力的主要因素，为了减少切削时的径向力，应在不影响刀具强度的情况下，尽量加大刀具的主偏角和前角。（选择范围：主偏角75°90°前角10°30°）先进刀具举例高速车细长杆银白屑车刀刀具特点（1） 采用90°主偏角，径向抗力小。（2） 前面磨有45毫米的卷屑槽，排屑卷屑好，切屑阻力和摩擦阻力均较小，散热性能好，主切屑呈银白色。（3） 主切削刃上磨有0.10.15毫米的倒棱，强度较高。在= -3°时的倒棱面会产生线状蓝色副切屑（即刀瘤屑），位于主切屑中间，消除了刀瘤对已加工表面的粘附。（4） 主切削刃刃倾角采用= -3°，排屑方便，切屑不会损伤已加工表面