模块1.4刀具几何参数合理选择

刀具几何参数的合理选择教学重点：掌握刀具前角、后角、主偏角、副偏角及刃倾角的选择方法和选择原那么；掌握刀具角度对加工质量的影响。教学难点：各种刀具角度的选择原那么。1整理ppt刀具几何参数的合理选择前角的选择前角的大小决定切削刃的锋利程度和强固程度。增大前角可使刀刃锋利，使切削变形减小，切削力和切削温度减小，可提高刀具寿命，并且，较大的前角还有利于排除切屑，使外表粗糙度减小。增大前角会使刃口楔角减小，削弱刀刃的强度，同时，散热条件恶化，使切削区温度升高，导致刀具寿命降低，甚至造成崩刃。所以前角不能太小，也不能太大。2整理ppt刀具几何参数的合理选择刀具合理前角通常与工件材料、刀具材料、及加工要求有关。当工件材料的强度、硬度大时，为增加刃口强度，降低切削温度，增加散热体积，应选择较小的前角；当材料的塑性较大时，为使变形减小，应选择较大的前角；加工脆性材料，塑性变形很小，切屑为崩碎切屑，切削力集中在刀尖和刀刃附近，为增加刃口强度，宜选用较小的前角。通常加工铸铁＝50～150；加工钢材＝100～200；加工紫铜=250～350；加工铝＝300～400。刀具材料的强度和韧性较高时可选择较大的前角。如高速钢强度高，韧性好；硬质合金脆性大，怕冲击；而陶瓷刀应比硬质合金刀的合理前角还要小些。粗加工时，为增加刀刃的强度，宜选用较小的前角；加工高强度钢断续切削时，为防止脆性材料的破损，常采用负前角；精加工时，为增加刀具的锋利性，宜选择较大前角；工艺系统刚性较差和机床功率缺乏时，为使切削力减小，减小振动、变形，应选择较大的前角。3整理ppt刀具几何参数的合理选择后角的选择刀具后角的作用是减小切削过程中刀具后刀面与工件切削外表之间的磨擦。后角增大，可减小后刀面的摩擦与磨损，刀具楔角减小，刀具变得锋利，可切下很薄的切削层；在相同的磨损标准VB时，所磨去的金属体积减小，使刀具寿命提高；但是后角太大，楔角减小，刃口强度减小，散热体积减小，将使刀具寿命减小，故后角不能太大。4整理ppt刀具几何参数的合理选择刀具的合理后角的选择主要依据:增大，前刀面上的磨损量加大，为使楔角增大以增加散热体积，提高刀具寿命，后角应小些；减小，磨损主要在后刀面上，为减小后刀面的磨损和增加切刃的锋利程度，应使后角增大。刀具合理后角取决于切削条件。一般原那么是：⑴材料较软，塑性较大时，应取较大的后角；当工件材料的强度或硬度较高时，应选取较小的后角。⑵切削工艺系统刚性较差时，易出现振动应使后角减小。⑶对于向尺寸精度要求较高的刀具，应取较小的后角。⑷精加工时，切削厚度较小，刀具磨损主要发生在后面，此时宜取较大的后角。粗加工或刀具承受冲击载荷时，为使刃口强固，应取较小后角。⑸刀具的材料:一般高速钢刀具可比同类型的硬质合金刀具的后角大2°～3°。⑹车刀的副后角一般与主后角数值相等。而有些刀具〔如切断刀〕由于结构的限制，只能取得很小。5整理ppt刀具几何参数的合理选择主偏角的选择主偏角的大小影响着切削力、切削热和刀具寿命。当切削面积Ac不变时，主偏角减小，使切削宽度aw增大，切削厚度ac减小，会使单位长度上切削刃的负荷减小。使刀具寿命增加；主偏角减小，刀尖角增大，使刀尖强度增加，散热体积增大，使刀具寿命提高；主偏角减小，可减少因切入冲击而造成的刀尖损坏；减小主偏角可使工件外表残留面积高度减小，使已加工外表粗糙度减小。但是，减小主偏角，将使径向分力Fp增大，引起振动及增加工件挠度，这会使刀具寿命下降，已加工外表粗糙度增大及降低加工精度。主偏角还影响断屑效果和排屑方向。增大主偏角，使切屑窄而厚，易折断。对钻头而言，增大主偏角，有利于切屑沿轴向顺利排出。6整理ppt1.4刀具几何参数的合理选择主偏角选择原那么是：(1)粗加工，半精加工和工艺系统刚性较差时，为减小振动提高刀具寿命，选择较大的主偏角。(2)加工很硬的材料时，为提高刀具寿命，选择较小的主偏角。(3)据工件已加工外表形状选择主偏角。如加工阶梯轴时，选＝90°；需45°倒角时，选＝45°。(4)有时考虑一刀多用，常选通用性较好的车刀，如＝45°或＝90°等。7整理ppt刀具几何参数的合理选择副偏角的选择副偏角的作用是减小副切削刃和副后刀面与工件已加工外表间的磨擦。车刀副切削刃是形成已加工外表，副偏角对刀具耐用度和已加工外表粗糙度都有影响。副偏角减小，会使残留面积高度减小，已加工外表粗糙度减小；同时，副偏角减小，使副后刀面与已加工外表间磨擦增加，径向力增加，易出现振动。但是，副偏角太大，使刀尖强度下降，散热体积减小，刀具寿命减小。一般选取：精加工＝5°～10°；粗加工＝10°～15°。有些刀具因受强度及结构限制〔如切断车刀〕，取＝1°～2°。8整理ppt1.4刀具几何参数的合理选择刃倾角的选择刃倾角λs的作用是控制切屑流出的方向、影响刀头强度和切削刃的锋利程度。λs＞0°时，切屑流向待加工外表；λs＝0°时，切屑沿主剖面方向流出；λs＜0°时，切屑流向已加工外表。粗加工时宜选负刃倾角，以增加刀具的强度；在断续切削时，负刃倾角有保护刀尖的作用，因此，当λs＝0°时，切削刃全长与工件同时接触，因而冲击较大；当λs＞0°时，刀尖首先接触工件，易崩刀尖；当λs＜0°时，离刀尖较远处的切削刃先接触工件，保护刀尖。当工件刚性较差时，不易采用负刃倾角，因为负刃倾角将使径向切削力FP增大。精加工时宜选用正刃倾角，可防止切屑流向已加工外表，保证已加工外表不被切屑碰伤。大刃倾角刀具可使排屑平面的实际前角增大，刃口圆弧半径减小，使刀刃锋利，能切下极薄的切削层〔微量切削〕。9整理ppt刀具几何参数的合理选择图1-22刃倾角对排屑方向的影响一般加工钢材和铸铁时，粗车取＝0°～－5°，精车取＝0°～5°，有冲击负荷时