刀具幾何角度的合理選擇
時(shí)間：2010-12-14瀏覽：1664次收藏
當(dāng)合理的刀具材料選定之后，能否使刀具材料發(fā)揮應(yīng)有的效用與刀具是否具有合理的幾何形狀和結(jié)構(gòu)，以及是否正確使用刀具密切相關(guān)，即合理選擇切削參數(shù)將直接影響到刀具切削能力的發(fā)揮，同時(shí)對(duì)于保證加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、降低加工成本都具有十分重要的意義。
刀具只有具備合理的幾何參數(shù)才能具有最佳的切削性能。普通車床所謂合理的刀具幾何參數(shù)，是指在保證加工質(zhì)量和刀具耐用度的前提下，能夠滿足提高生產(chǎn)效率，降低加工成本要求的幾何參數(shù)。
(1)前角的功用殛選擇
①前角的功用 前角是刀具幾何角度中最重要的一個(gè)角度，它對(duì)切削過(guò)程的影響主要有以下幾方面。
a．影響切削規(guī)律增大前角能減小切削變形，從而臧小切削力及切削功率消耗。
b．影響刀具耐用度增大前角，可減小切削熱及切削功率，使耐用度提高，但同時(shí)楔角減小，切削刃及刀尖強(qiáng)度降低，并使刀頭受力方向改變。過(guò)大的前角易使刀具崩刃。另外，前角過(guò)大還使刀頭體積減小，不易散熱，切削溫度升高，刀具磨損加劇，耐用度降低。
c影響已加工表面質(zhì)量增大前角，使切削刃鈍圓半徑減小，切削刃鋒利，可減少已加工表面硬化程度，亦可抑制積屑瘤并減小振動(dòng)，使已加工表面質(zhì)量提高。
d．影響斷屑效果增大前角，切削變形減小，不易折斷切屑。
②前角的合理選擇前角的選擇既要考慮減小切削變形以滿足提高加工質(zhì)量的要求，還應(yīng)考慮增強(qiáng)刀刃強(qiáng)度?改善散熱條件以提高刀具耐用度的需要。
a．工件材料加工塑性材料時(shí)，為減小切削變形，降低切削力并減少切削熱，應(yīng)取大前角。加工脆性材料時(shí)出現(xiàn)崩碎切屑，為提高切削刃強(qiáng)度應(yīng)取小前角。工件材料硬度、強(qiáng)度較高時(shí)，應(yīng)取小前角，加工特硬材料時(shí)，可取負(fù)前角。
b刀具材料刀具材料強(qiáng)，韌性好時(shí)，可取大前角。如高速鋼刀具可比硬質(zhì)合金刀具前角大5。-10。
c粗加工尤其是加工有硬皮的鍛件和斷續(xù)切削時(shí)，為保證切削刃強(qiáng)度t應(yīng)取較小前角。精加工應(yīng)增加前角，提高已加工表面質(zhì)量。
另外，當(dāng)工藝系統(tǒng)剛睦較差以及機(jī)床功率不足時(shí)，應(yīng)取大前角；成形刀具和晨成刀具，為防止工件截彤畸變，保證加工精度，應(yīng)取小前角；自動(dòng)線及數(shù)控機(jī)床用刀具，為使尺寸穩(wěn)定及保證刀具耐用度應(yīng)取小前角。表1-1中列出了硬質(zhì)合金車刀合理前角的參考值。
(2)后角的功用殛選擇
①后角的功用后角也是刀具上最重要的幾何角度之一，其主要功用如下。
扎髟響表面質(zhì)量增大后角會(huì)減小已加工表面彈性恢復(fù)層與刀具后刀面間的摩擦，同時(shí)也減小了切削刃鈍圓半徑，鋒利了切削刃，使表面質(zhì)量提高。
b．影響刀具耐用度增大后角減小了工件與刀具間的摩擦，使刀具磨損減輕，刀具耐用度提高。
c．影響刀頭強(qiáng)度增大后角使楔角減小，刃口強(qiáng)度降低；散熱體積變小，切削溫度升高。普通車床所以，過(guò)大的后角反使刀具耐用度降低。
②后角的合理選擇適當(dāng)增大后角可以提高表面質(zhì)量以及刀具耐用度，但后角過(guò)大反而使耐用度降低。
a．加工性質(zhì)精加工時(shí)，切削厚度較小，磨損主要發(fā)生于后刀面，取大后角減小摩擦、鋒利切削刃，以提高表面質(zhì)量；普通車床粗加工時(shí)，切削厚度大，前刀面上月牙洼顯著，應(yīng)取小后角保證切削刃強(qiáng)度；斷續(xù)切削、強(qiáng)力切削時(shí)，為保證切削刃強(qiáng)度也應(yīng)取小后角；工藝系統(tǒng)剛度低，應(yīng)取小后角以免振動(dòng)。
b工件材料加工塑性材料時(shí)，尤其是硬化現(xiàn)象嚴(yán)重的材料，應(yīng)取大后角以減小摩擦，提高表面質(zhì)量。加工脆性材料時(shí)，為增強(qiáng)切削刃，應(yīng)取小后角。加工硬度、強(qiáng)度高的材料時(shí)，應(yīng)取小后角。
(3)副后角的選擇
通常副后角取與后角值相等的數(shù)值，但切斷刀、切槽刀等因受刀頭強(qiáng)度的限制，只能取很小的副后角，一般a/一10—2。
（4 J主偏角的功用與選擇
①主偏角的功用
影響切削分力比例關(guān)系 減小主偏角。¨使徑向力增大，進(jìn)給力減小c當(dāng)工藝系統(tǒng)剛性鞍差時(shí)，過(guò)小的主增大t可能引起振動(dòng)，并頂彎工件，損壞刀具。偏角使徑向力顯著b影響刀具耐用度在切削用量～定的情況下，減小主偏角，切削層公稱厚度減小，切削層公稱寬度增大，使作用主坷削刃的長(zhǎng)度增加'單位切削刃負(fù)荷減，，同時(shí)刀尖角增大，刀尖強(qiáng)度提高，改善散熱條件，提高刀具耐用度。
已加a表面質(zhì)量減小主偏角，可陣改善已加工表面檀糙度。陸殘留面積高度，d影響斷屑效果 當(dāng)l給量不變時(shí)，增大主偏角，切削層公稱厚度增加，切屑變得窄而厚，有利于斷屑。
②主偏角的選擇（表1 3）減小主偏角有利于刀具耐用度的提高，但減小主偏角引起徑向力增大，易引起振動(dòng)，在此條件下不利于前角的增大與切削用量的提高，從盡量消除可能引起振動(dòng)因素的角度看，增大主偏角有利于挖掘刀具及機(jī)床潛力。所以，主偏角數(shù)值的大小還應(yīng)看具體情況，其選擇原則如下。
粗加工時(shí)，硬質(zhì)臺(tái)金車刀～艘選用較大的主偏角，以利于減小振動(dòng)、斷屑和采用較大的背吃刀用度。普通車床量，同時(shí)，有利于提高刀具耐 b加工硬材料（如淬火鋼和冷硬鑄鐵等）時(shí)，為減少單位切削刃負(fù)荷，改善刀體散熱條件，提高刀具耐用度，應(yīng)采用較小的主偏角。
c．工藝系統(tǒng)剮硅較好時(shí)，可減小主偏角提高刀具耐用度，反之，則增大主偏角以減小徑向力，降低工藝系統(tǒng)的彈性變形及振動(dòng)。
d單件、小批生產(chǎn)時(shí)，選用通用性好的刀具以減少車刀使用數(shù)量，如取x.-45。，既可加工外圓叉可加工端面及倒角。
e需從工件中間切A的車刀及仿形加工的車刀，應(yīng)適當(dāng)增大主偏角。車階梯軸時(shí)，取K，= 9礦。
(5)副偏角的功用與選擇
①副偏角的功用
a影響已加工表面質(zhì)量減小副偏角可顯著減小殘留面積高度，改善已加工表面粗糙度。
b影響刀具強(qiáng)度減小副偏角，刀尖角增大，刀尖強(qiáng)度提高，同時(shí)散熱體積改善，但過(guò)小的副偏角會(huì)增加副后刀面與已加工表面間的摩擦，可能會(huì)引起振動(dòng)。
②副偏角的選擇(表1-3)扎在工藝系統(tǒng)剮性較好、不易產(chǎn)生振動(dòng)的情況下，可取較小副偏角。
b．精加工時(shí)t取小副偏角有利于減小表面粗糙度值，甚至可磨出一段0一O。的修光刃，以消除殘留面積。
巳切槽刀因考慮刀體強(qiáng)度問(wèn)題，只能取很小的副偏角，Kr -1。～3。。
16)刃傾角的功用殛選擇
①刃傾角的功用
扎控制切屑流出方向精車時(shí)，可取正刃傾角，使切屑流向待加工表面，防止切屑纏繞，劃傷已加工表面。
b．影響切削刃鋒利程度當(dāng)刃傾角不等于零時(shí)，切削時(shí)由于切屑在前刀面上流向的改變，使實(shí)際工作前角增大。普通車床同時(shí)，使切削刃的實(shí)際刃口鈍圓半徑減小，切削刃鋒利。
c保護(hù)切削刃、刀尖斷續(xù)切削時(shí)，取負(fù)值刃傾角使切削刃受沖擊的位置得以改變。普通車床負(fù)值刃傾角使切削刃切A切出工件乎穩(wěn)，刀尖受到保護(hù)。
d．影響切削分力的大小刃傾角取負(fù)值時(shí)，雖使刀頭體積增大，散熱條件改善，刀頭強(qiáng)度提高，但使徑向力增大，將導(dǎo)致工件變形并}l起切削過(guò)程中的振動(dòng)。
②刃傾角的選擇
a無(wú)沖擊載荷下，加工一般鋼料和灰鑄鐵時(shí)?粗加工可取^s一礦～一5。，以增大刀頭強(qiáng)度，精加工取^，一06～S。，以免切屑劃傷已加工表面。
b在有沖擊載荷下加工鋼料或加工淬硬鋼、高強(qiáng)鋼時(shí)，可取A.- -5。- - 15'，以保護(hù)切削刃，刀尖，沖擊特別大（如斷續(xù)切削等）時(shí)，可取A，- -20。--30。。
已微量精車外圓、孔時(shí)，取^。=45。～75。，以鋒利切削刃切下極薄的切削層。
d．工藝系統(tǒng)剛性不足時(shí)，盡量不采用負(fù)刃傾角，以免引起加工過(guò)程中的振動(dòng)及工件變形。
