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,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第七节,刀具合理几何参数的选择,刀具的切削角度（,o,、,o,、,r,、,r,、,s,),刀具几何参数 前刀面的形式（平的、带倒棱的、带卷屑槽的前刀面）,切削刃的形状（直线型、折线形、圆弧形）,合理几何参数：在保证加工质量的前提下，能够获得最高刀具寿命，从而能够达到提高切削,效率或降低生产成本目的的几何参数。,一、,刀具前角及前刀面形式的选择,二、,后角的选择,三、,主、副偏角及刀尖形式的选择,四、,刃倾角的选择,一、刀具前角及前刀面形式的选择,1,、前角的功用：,影响切屑变形,通常是前角,o,增大，切屑变形将减小，从而使切削力和切削功率减小，,切削区温度有降低的趋势。,影响刀尖强度及散热体积,o,增大会使刀楔角减小，一方面使刀刃强度降低，易造成崩,刃；另一方面会使刀头散热体积减小，使温度有增高趋势。,2,、合理刀具前角的选择原则,合理刀具前角主要取决于刀具材料和工件材料和切削条件。, 刀具材料脆性大,o,通常高速钢刀具前角比硬质合金大,5 10 ,，硬质合金的前角比 陶瓷、 超硬材料,刀具前角大。如：陶瓷或立方氮化硼刀具，其实际工作前角通常为,o,=,5,10,加工脆性材料,o,，硬质合金刀具加工灰铸铁时，前角可选,515,；,加工塑性材料,o,，硬质合金刀具加工一般的钢料时，时前角可选,1020.,工件材料的强度或硬度,通常工件材料的强度、硬度越高,o,如：加工铝合金时,o,=30 35,，加工中硬钢时,o,=10 20.,粗加工（尤其是有硬皮的铸、锻件粗切）、断续切削,o,。, 加工工艺系统刚性较差或机床电机功率不足时,o,数控机床、加工中心用刀通常易取,o,成形刀具通常易取,o,3,、前刀面形式的选择（,负倒棱和刃口钝圆,及卷屑槽）,负倒棱, 负倒棱主要作用：,优点：增强切削刃，减小刀具破损；此外，刀具倒棱处的楔角较大，使散热条件也,得到改善。,缺点：使切削力增大，易引起震动。,倒棱的参数选择恰当时，其宽度较小，切屑仍主要地沿前刀面流出，故切削力增加,的并不多，振动的强度也没有什么变化。由于倒棱增强了切削刃，故前角还可比不带倒,棱的前刀面选择的大一些，,如图所示,。, 负倒棱尺寸的选择：,负倒棱参数,通常取为,b,r1,=0.11mm,或,b,r1,=,（,0.30.8,）,f,，,o1,=0,10,粗加工取大值，精加工取小值。,如果切削时冲击很大或刀具材料脆性大时，机床的刚性和功率许可时，,倒棱的宽度及,o1,绝对值可进一步增大，如,b,r1,=,（,12,）,f,，,o1,=,15,30,。,刃口钝圆,采用刃口钝圆也是增强切削刃的有效方法，可减少刀具的早期破损，提高刀具寿命。,同时，钝圆刃还有一定的切挤烫压及消振作用，可减小工件加工表面粗糙度。,钝圆半径,推荐如下：一般情况下，,f/3,，轻型钝圆,=0.020.03mm,，,中型钝圆,=0.050.1mm,，重型钝圆,=0.15mm.,卷屑槽的形状及其参数的选择,卷屑槽的形状,：直线圆弧形、直线型、全圆弧形三种。, 卷屑槽参数的选择,直线圆弧形的槽底圆弧半径,R,n,和直线型的槽底角对切屑的卷曲变形有直接的影响。,当,R,n,或槽底角较小时，切屑卷曲半径较小，切屑变形增大，易于折断。但太小时切屑易,于堵塞在槽内，会增大切削力，甚至会造成崩刃。通常，可取,R,n,=,（,0.40.7,）,w,n,，槽,底角等于,110130,。,卷屑槽宽度,W,n,对卷屑效果影响很大，,如图所示,。,W,n,越小，切屑卷曲半径越小，,切屑就越容易折断 。但,W,n,太小时，切屑变形很大，容易产生小块的飞溅切屑；,Wn,太,大时则不能保证有效的卷屑。断屑槽宽度根据工件材料和切削用量决定，一般可取,W,n,=,（,710,）,f,二、后角的选择,1,、后角,o,的功用,影响刀具后刀面与加工表面之间的摩擦,o,越大，摩擦越小。,影响刀刃锋利程度、强度及散热体积,o,增大，刀刃锋利，但强度降低，散热体积减小,影响刀具寿命,以,VB,为磨钝标准时，适当增大后角，可提高刀具寿命；若以,NB,为磨钝标,准，适当减小后角，可提高刀具寿命。,2,、合理后角的选择原则,合理后角主要取决于切削厚度,a,c,（或进給量,f,），同时还与切削条件有关。, 切削厚度,a,c,(f,),a,c,o,，因为,a,c,很小时，磨损主要发生在后刀面上，为了减小后刀面的磨损和增,加切削刃的锋利程度，易取较大的后角。,a,c,o,，当切削厚度很大时，前刀面的磨损量加大，这时后角取小些可以增强,切削刃及改善散热条件；同时，由于此时楔角较大，可以使月牙洼磨,损深度达到较大值而不致使切削刃碎裂，提高刀具寿命。，,通常，,f0.25mm/r,时，合理后角可选,1012,，,f,0.25mm/r,时，合理后角,可选,58,工件材料的强度或硬度较高时 易取较小的后角,o,，通常，,o,=47,。, 工件材料较软、塑性较大或易加工硬化 易取较大后角,o,，,o,=1015,。,加工脆性材料 易取较小的后角，,o,=57,。, 加工工艺系统刚性较差，易出现振动时 应适当减小后角,o,，甚至还可在后刀面,上磨出,b,1,=0.050.1mm,，,o1,=0,的零度刃带；或磨出,b,1,=0.10.2mm,，,o1,=,5,10,的消振棱。, 对于尺寸精度要求较高的刀具 易取较小的后角,o,，以提高刀具寿命。, 通常 刀具主、副后角取相同值。但切断刀及切槽刀的副后角受结构强度的限制取较小值 ，,如：通常,o,= 58,，,而副后角,o,= 12.,三、主、副偏角及刀尖形状的选择,1,、主、副偏角的功用,主偏角对刀具寿命影响较大，在工艺系统刚性足够的前提下，随着主偏角的减小，刀,寿命可以提高。副切削刃的主要作用是最终形成已加工表面，副偏角的大小对以加工表面,糙度和刀具寿命都有影响。具体影响如下：, 影响已加工表面的理论粗糙度,R,max,=,f/(ctg,+ctg,),（直线刃刀具）,在刚性足够的前提下 ，,、,，会降低已加工表面粗糙度。, 影响刀尖强度及散热体积。,、,，则刀尖强度及散热体积越大。, 影响刀具切入工件的切入点。,，则切入时对刀尖的冲击就越小。, 影响切削力的分布。,，使进给力,F,x,，切深抗力,F,y,。, 影响切削层几何形状。,a,p,、,f,一定的前提下，,，则切削厚度,a,C,，切削宽度,a,W,影响断屑效果。,，其他条件不变，这切屑变得窄而厚，易折断。如：孔加工刀具,较大，有利于切屑沿轴向排除。,2,、合理主偏角的选择原则, 粗加工时，背吃刀量很大，,F,y,很大易引起震动 易取较的大主偏角。如，硬质合,金刀具，主偏角,=6075,。, 加工零件硬度高时如：冷硬铸铁、淬火钢 易取,，通常,=1030,。, 加工工艺系统刚性 易取,。,加工工艺系统刚性 易取,。,3,、副偏角的选择原则, 在不引起振动的情况下 副偏角,易取较小值。,精加工时，,取得更小，有时还可磨出,修光刃,。, 加工高硬度、高强度或断续切削 副偏角,易取较小值。, 切断刀及切槽刀受结构及强度的限制,取值很小，,=13,。,4,、,刀尖形式的选择, 圆弧过渡刃,圆弧形过度刃不仅可提高刀具寿命，还可大大减小已加工表面粗糙度，精加工时常采,用 圆弧过渡刃。但它需在专用磨床上刃磨。,直线形过渡刃,粗加工时，背吃刀量比较大，为减小径向分力,F,y,和振动，通常取较大的主偏角。但这,时刀尖强度较差，散热条件恶化。为改善这种情况，提高刀具寿命，常常磨出直线性的过渡,刃。,通常,，取,=0.5,，,b,=0.52mm.,四、刃倾角的选择,1,、刃倾角主要的作用, 控制切屑流出方向,s,=0,时，切屑近似沿垂直切削刃的方向流出；,s,0,时，切屑流向待加工表,面；,s,0,时，切屑流向已加工表面。, 影响刀头的强度,s,代数值越小，刀头强度越高。负刃倾角的刀头强度高于正刃倾角。, 影响切削力的分布,通常,s,代数值越小 ，切削分力,F,x,有减小的趋势，,F,y,有增大的趋势。如：,s,由,0,变化到,45 ,时，,F,y,约增大一倍。, 影响切削刃的锋利程度,2,、刃倾角的选择, 加工一般的钢料或铸铁时，通常粗加工,s,=,5 0,；精加工,s,= 0 5,。, 车淬火钢时，,s,=,12,5,。, 工艺系统刚性不足时，,s,应取正值，不应取负值。, 微量精车时，可采用大刃倾角，,s,= 45 75,。增大实际前角，使切削刃锋利。, 立方氮化硼及陶瓷刀具脆性大，且切削力较大，,s,通常取负值。,s,=,5 0,。,
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