切削用量及刀具几何角度的选择

切削变形切削力切削温度刀具磨损刀具耐用度生产率工件成本切削用量刀具几何参数第一页第二页，共65页。刀具合理几何参数的选择刀具几何参数包括：刀面形式、刀具角度、切削刃形状等。刀具合理的几何参数，是指在保证加工质量的前提下，能够获得最高刀具耐用度，从而达到提高切削效率或降低生产成本目的的几何参数。

第二页第三页，共65页。1.正前角平面型优点：形状简单、易制造、锋利；缺点：刃口强度差，不易断屑。前刀面的型式及选择5.1前刀面及前角的选择使用场合：⑴钢材精加工；⑵低硬度材料加工；⑶刃形复杂的刀具。第三页第四页，共65页。2.正前角曲面型优点：刃口强度大、利于卷屑。缺点：刃磨比平面型前角困难。使用场合：⑴单刃刀具；⑵需要改善卷屑的加工场合。第四页第五页，共65页。3.负前角单面型优点：刃口强度高。缺点：刃口钝，对切削层的挤压严重。使用场合：⑴主要用于硬质合金车刀和铣刀；⑵切削高强度、高硬度材料和切削淬火钢；⑶当磨损主要发生在后刀面时。第五页第六页，共65页。4.正前角正倒棱使用场合：适用于高速钢刀具正倒棱尺寸参数：第六页第七页，共65页。5.正前角负倒棱优点：⑴可提高刃口强度；⑵增大了散热面积；⑶提高了刀具耐用度。缺点：刃口较钝。适用场合：适用于硬质合金刀具切削厚度较大的粗加工。第七页第八页，共65页。6.负前角双面型优点：⑴减少了前刀面的刃磨面积；⑵刀具的寿命延长。适用场合：用于磨损同时发生在前刀面和后刀面的场合。负前角平面型第八页第九页，共65页。7.波形前刀面主切削刃为波浪形，可改变切屑的形状，改善切削过程。主切削刃散热好，粗加工时用。第九页第十页，共65页。1.前角的作用⑴影响切削区的变形程度；增加前角可减小切削层的塑性变形，从而减小切削力、切削热和切削功率。⑵影响刀具耐用度；①增大前角，可减小切削力、切削热和切削功率，提高刀具耐用度；②前角过大则刀头强度降低，散热条件差，从而使刀具耐用度降低。⑶影响加工表面质量；①增加前角可减小塑性变形，从而减少工件表面的加工硬化，并抑制积屑瘤与鳞刺的产生；②增加前角可减小切削中的振动，提高加工质量。前角的作用及选择第十页第十一页，共65页。第十一页第十二页，共65页。①工件材料强度越大，硬度越高，应取越小的前角，甚至可取负值。②加工塑性材料时，为减小切屑变形和刀具磨损，应选择较大的前角；③加工脆性材料时，为保证刀尖的强度，前角应小一些。

2.前角的选择原则⑴根据工件材料选择前角第十二页第十三页，共65页。图3-2加工材料不同时的合理前角ro塑>ro脆，ro低强度钢>ro高强度钢

第十三页第十四页，共65页。（前角大，刀头受弯曲应力；前角小，刀尖受压）①高速钢刀具抗拉强度和抗压强度接近，可采用较大的前角；②硬质合金刀具抗拉强度比抗压强度小很多，应采用较小的前角。⑵根据刀具材料选取前角第十四页第十五页，共65页。⑶根据加工条件选取前角。

①塑性材料粗加工时，为保证刀具有足够的强度和散热面积，应减小前角；精加工时，为保证加工质量，前角应取大一些。粗加工，特别是断续切削，应适当减小前角。②当系统的刚性较差时，为减小切削力和振动，前角应取大一些。③自动机床，一般选较小的前角。第十五页第十六页，共65页。第十六页第十七页，共65页。第十七页第十八页，共65页。1.单面平面型后刀面优点：形状简单、易制造、容易获得锋利的刃口。缺点：后角较大时刃口强度差。使用场合：用于高速钢单刃刀具（如车刀、刨刀）5.2后刀面及后角的选择后刀面的型式及选择第十八页第十九页，共65页。2.单面曲面型后刀面（P2）优点：后角相同时，刃口强度比平面型好。缺点：刃磨较复杂。使用场合：用于对切削部分有特定要求的刀面（麻花钻、铣刀）。第十九页第二十页，共65页。3.双面型刃带后刀面（后刀面有后角为零度的窄狭刃口）（P166）优点：⑴可控制多刃刀具刀齿的径向偏摆，保证刀齿的尺寸精度；⑵增加刀具的重磨次数；⑶加工中可支承、导向、消振、熨平已加工表面。带刃尺寸：第二十页第二十一页，共65页。4.双面型消振棱后刀面优点：⑴可消除切削中的振动；⑵可提高刀具的耐用度。消振棱尺寸：第二十一页第二十二页，共65页。5.波形后刀面优点：增大了切屑卷曲方向的刚度，有利于断屑。第二十二页第二十三页，共65页。1.后角的作用⑴增加后角可减少刀具与已加工表面的摩擦，因此①有利于提高工件表面质量；②有利于提高刀具耐用度；⑵在同样磨钝标准VB下，增大后角有利于提高刀具耐用度；⑶增大后角使切削刃和刀头强度降低，散热体积减小，从而使刀具耐用度下降。后角的作用及选择第二十三页第二十四页，共65页。第二十四页第二十五页，共65页。2.后角的选取原则⑴根据切削厚度选取后角：切削厚度小时，为减小切削刃的钝圆半径对切削层的挤压，应选取较大的后角；切削厚度大时，为保证刃口强度和改善散热条件，应选取较小的后角；⑵根据工件材料选取后角：①工件材料的强度和硬度低、塑性和韧性好时，应选取较大的后角；②加工高强度、高硬度材料时，一般情况下选用较小的后角；在前角很小或为负角的情况下，为便于切入，可选用较大的后角；③加工脆性材料时，应选用较小的后角。第二十五页第二十六页，共65页。⑶根据加工条件选取后角：①工艺系统刚性差、振动较大时，应选取较小的后角，以减少振动。②工件尺寸精度较高时，为避免刀具径向磨损影响尺寸的加工精度，也不宜选用太大的后角。第二十六页第二十七页，共65页。3、副后角的作用：减少副后刀面与已加工表面的摩擦。选取原则：⑴车刀、刨刀副后角与主后角相等；⑵切断刀、切槽刀、锯片铣刀为保证强度，取较小值。第二十七页第二十八页，共65页。切断刀的标注角度第二十八页第二十九页，共65页。1.主偏角的作用⑴影响切削层的形状；①当切削深度与进给量不变时，主偏角减小，切削厚度减小，切削宽度增加，从而使单位切削刃长度的负荷减轻；②主偏角减小使散热面积增加，刀具耐用度提高。⑵影响已加工表面的残留高度；减小主偏角可以减低工件加工表面的残留面积高度，提高工件的表面光洁程度；⑶影响切削分力的比值增大主偏角，吃刀抗力Fy减小，走刀抗力Fx增大。（工艺系统的刚性较差时，应选用较大的主偏角）5.3主偏角、副偏角及其选择第二十九页第三十页，共65页。第三十页第三十一页，共65页。第三十一页第三十二页，共65页。⑷影响断屑增大主偏角，切削厚度增加，切削易折断。⑸影响刀片许可的最大切削深度。主偏角大，刀片许可的最大切削深度大。第三十二页第三十三页，共65页。2.主偏角的选取原则⑴当系统的刚性较差时，应选取较大的κr，以减小吃刀抗力Fy；⑵硬质合金刀具应选用较大的κr，以减小加工中的振动；⑶切削高强度、高硬度钢，应选用较小的κr，以增加强度，增大散热面积。第三十三页第三十四页，共65页。副偏角的作用与选择1.副偏角的作用⑴影响残留面积的高度；⑵影响刀尖强度和散热条件；⑶影响吃刀抗力Fy的大小。第三十四页第三十五页，共65页。第三十五页第三十六页，共65页。9刀尖概念：主切削刃与副切削刃连接的地方；

刀尖是刀具强度和散热条件都很差的地方。切削过程中，刀尖切削温度较高，非常容易磨损，因此增强刀尖，可以提高刀具耐用度。刀尖对已加工表面粗糙度有很大影响。第三十六页第三十七页，共65页。⑴外圆车刀过渡刃参数：过渡刃偏角

过渡刃长度bs=0.5~2mm5.4过渡刃与修光刃参数的选择一、过渡刃及其参数选择第三十七页第三十八页，共65页。⑵切断刀过渡刃参数过渡刃偏角κrs=45°过渡刃长度bs=（0.20～0.25）ap

第三十八页第三十九页，共65页。3）圆弧过渡刃⑴高速钢车刀⑵硬质合金车刀精车时取大值，粗车时取小值。第三十九页第四十页，共65页。修光刃：在负切削刃靠近刀尖处磨出的一段的刀刃。修光刃长度≈（1.2～1.5）f不能太长，否则易引起振动。二、修光刃及其参数选择第四十页第四十一页，共65页。1、斜角切削的概念⑴直角切削：刀具主切削刃与切削速度相垂直，及刃倾角λs=0°时的切削；⑵斜角切削（斜刃切削）：刀具主切削刃与切削速度不相垂直，即刀具刃倾角λs≠0°时的切削。5.5斜角切削及刃倾角的选择一、斜角切削第四十一页第四十二页，共65页。第四十二页第四十三页，共65页。流屑角的定义：

在刀具前刀面上,切屑流出的方向与切削刃法线间的夹角Ψλ称为流屑角。

2.流屑角和实际切削角度第四十三页第四十四页，共65页。（1）用测定切屑宽度bc的方法求流屑角：主切削刃主切削刃法线第四十四页第四十五页，共65页。⑵实际切削角①流屑剖面：包含切屑流出方向和切削速度的剖面Pλ。②实际切削角：在流屑剖面内测量的角度实际切削前角实际切削后角结论：(表5-10）

第四十五页第四十六页，共65页。实际切削刃钝圆半径：流屑剖面法剖面第四十六页第四十七页，共65页。刃倾角的作用：⑴影响切屑的流出方向；⑵影响实际切削前角和切削刃的锋利性；二、刃倾角的作用及其选择第四十七页第四十八页，共65页。⑷影响各切削分力的比值及切削过程的平稳性。①车外圆时，当刃倾角由正变负时，吃刀抗力Fy增大；②刃倾角越大，参加工作的切削刃越长，使切削平稳。⑶影响刀尖强度和刀尖散热条件；第四十八页第四十九页，共65页。1）粗加工λS<0（保护刀尖）,精加工λS>0（使Fy小些）刃倾角的选择原则：P742）断续切削：λS<0（保护刀尖）3）工件σb、HB大：λS<0（保护刀尖）4）系统刚性差：λS>0（使Fy小些）5）微量切削：λS取大值(使刀具实际刃口半径↓)第四十九页第五十页，共65页。5.6切削用量的选择选择的目的是要在保证加工质量和刀具耐用度的前提下，使切削时间最短，即切削效率最高。第五十页第五十一页，共65页。一、选择切削用量应考虑以下问题：1.切削用量对加工质量的影响①切削深度ap的影响：

ap增大时，切削力成倍增加，使工艺系统的弹性变形增加，并易引起振动，从而增高工件表面粗糙度和降低工件精度；②进给量ｆ的影响：

ｆ增大时,切削力和表面残留面积增加,使工件表面粗糙度增高,使工件精度下降；③切削速度v的影响：

v增加时，切削变形和切削力减小，且当速度到一定值时，积屑瘤消失，有利于减低表面粗糙度的数值。5.6切削用量的选择第五十一页第五十二页，共65页。2.切削用量对刀具耐用度的影响

可见v的影响最显著；f次之；ap

影响最小。选择顺序：先选大的切削深度，然后选大的进给量，最后按耐用度标准选取合理的切削速度。刀具耐用度与切削用量的关系用硬质合金刀具切削碳钢时有：——————实验公式：第五十二页第五十三页，共65页。3.切削用量对切削加工生产率的影响切削机动时间：第五十三页第五十四页，共65页。提高v，刀具耐用度下降，辅助时间增加，效率降低；减小ap，走刀次数增加，效率降低。因此，应先取大的切削深度，然后选取合理的切削速度。机动时间：刀具耐用度：第五十四页第五十五页，共65页。二、选取切削用量的原则1.切削深度ap的选取原则切削深度应尽可能大，尽量减少走刀次数。2.进给量f的选取原则⑴粗加工时，在工艺系统刚度和强度允许时，尽量选较大值；⑵精加工、半精加工一般选较小值。3.切削速度v的选取原则（1）粗加工时，应选较低的切削速度，精加工时选择较高的切削速度；

（2）加工材料强度硬度较高时，选较低的切削速度，反之取较高切削速度；（3）刀具材料的切削性能越好，切削速度越高。第五十五页第五十六页，共65页。半精加工和精加工时，切削速度υc

，主要受刀具耐用度和已加工表面质量限制，在选取切削速度υc

时，要尽可能避开积屑瘤的速度范围。粗车时，应选较低的切削速度，精加工时选择较高的切削速度；加工材料强度硬度较高时，选较低的切削速度，反之取较高切削速度；刀具材料的切削性能越好，切削速度越高。3.切削速度v的选取原则第五十六页第五十七页，共65页。三、提高切削用量的途径

凡能提高刀具耐用度、降低表面粗糙度以及减少机床动力消耗的因素，都能提高切削用量。1.正确选用现有刀具材料，发展耐热性和耐磨性更好的刀具材料；2.改善刀具结构，简化切削加工中刀具的装夹和调整；3.采用合理的刀具几何参数，提高刀具的刃磨质量，使刀具有锋利的切削刃和低粗糙度表面；4.采用性能良好的切削液。第五十七页第五十八页，共65页。Thankyouforyourlistening!本章结束第五十八页