五、刀具参数和切削用量选择

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1、模块二：切削过程及控制第三单元金属切削过程及控制五、刀具参数和切削用量选择注：课件内部分图片、动画、视频为引用，来源不详。1合理选择刀具材料和刀具几何参数前角对切削加工的影响：优点：增大前角，刃口变锋利，前刀面对切屑金属的挤压和摩擦减少，切削变形和切削力减小，可抑制或消除积屑瘤，有利于消除振动，提高加工表面质量。缺点：增大前角对断屑不利，且刀刃和刀头的强度被削弱，散热条件差，影响刀具耐用度。选择前角的原则：保证刃口的锋利，并兼顾刃口的强度。具体选择时要考虑刀具材料、工件材料和具体加工情况等。1.1前角的选择

2、1.1前角的选择刀具材料对前角选择的影响：高速钢的抗弯强度和冲击韧性好于硬质合金，故相同加工条件下，高速钢刀具可选较大前角，硬质合金应选较小前角，以保证刃口强度和抗冲击能力。但前角不宜过小，否则会使刀具锋利度过度削弱，使切削力增加。工件材料对前角选择的影响：切削脆性材料，切屑呈崩碎状，切削力带有冲击性，并集中在刃口附近，为增加刃口强度，防止崩刃，一般选用较小前角；切削塑性材料，切屑沿前刀面流动，切削力作用中心远离刀刃，为使刀具锋利，减小切削力，一般选较大前角。工件材料的强度、硬度越高，切削时产生的切削力越大

3、，刀头应有足够的强度，前角应越小，反之应越高。1.1前角的选择加工要求对前角选择的影响：粗加工时选择较小前角；精加工时选择较大前角；加工成形表面时，刀具前角应小些，以减小刃形误差。1.2后角的选择后角的主要作用：减小后刀面与加工表面之间的摩擦，并配合前角调整刀具的锋利程度和刃口的强度。后角对切削加工的影响：增大后角，可减少后刀面与加工表面之间的摩擦，使刃口锋利。但后角过大，刃口强度和散热条件会变差，影响刀具耐用度。后角的选择：后角一般在一个较小范围内优选。粗加工时，刀具承受的切削力较大，并伴有冲击性负荷，为

4、保证刃口强度，后角应小一些；精加工时，切削力较小，切削过程平稳，为减小摩擦，保证已加工表面质量，后角应大些。加工弹性材料时，工件表面弹性恢复程度大，应取较大后角以减小后刀面与加工表面之间的摩擦。1.2后角的选择注：当刀具磨钝标准均为VB时，后角大的刀具由于径向磨损量NB大，刀具每次重磨后，径向尺寸明显减小，使加工尺寸变化量大，影响加工精度。所以铰刀、内孔拉刀等定尺寸精加工刀具，特别不适宜采用大的后角。例如：加工低碳钢时，粗车时取α0=8°～10°，精车时取α0=10°～12°。加工高强度、高硬度的材料如淬火

5、钢时，常采用负前角以增加刃口强度，此时，应采用较大的后角α0=12°～15°，使刀具刃口保持必要的锋利。1.３主偏角的选择主偏角的作用：主偏角大小影响刀尖部分的强度、散热条件、径向分力和轴向分力的比值等。加工台阶或倒角时，主偏角还决定着工件表面的形状。主偏角对切削加工的影响：减小主偏角Κr时，刀刃参加切削的长度增加，刀刃单位长度上的切削负荷减小，散热条件改善，因此，在不产生振动的前提下，应选择较小的主偏角Κr。增大主偏角Κr时，进给力Fx增大，背向力Fy减小，因此，当工艺系统刚性较差时，应选用较大的主偏角。

6、例如：车削细长轴时，取Κr=75°～90°；车削高强度、高硬度的冷硬轧辊，取Κr≤15°，以提高刀尖强度，减小单位刀刃长度上的切削力；车削阶梯轴时，为同时车出台肩端面，取Κr=90°～93°；有时用一把车刀依次车削外圆、端面、内孔、倒角，此时取Κr=45°；镗盲孔时使Κr>90°。1.３主偏角的选择1.４副偏角的选择副偏角Κr´的作用：减小副切削刃、副后刀面和已加工表面之间的摩擦，其大小会影响已加工表面粗糙度和刀尖部分的强度。副偏角对切削加工的影响：减小副偏角Κr´，使刀尖部分体积增大，刀尖强度提高，残留面

7、积高度降低，但刀具与工件之间的摩擦增加。副偏角的选择：副偏角变化幅度不大。一般外圆车刀取Κr´=6°～15°，粗加工时可取大些，精加工时可取小些。加工高强度、高硬度材料或断续切削时，应取较小的副偏角，以提高刀尖强度。工艺系统刚性差时，为了减小径向力，以免发生振动，副偏角可取较大值，如Κr´=30°～45°。1.５刃倾角的选择刃倾角对切削加工的影响：刃倾角λs的正负和大小，影响刀尖部分的强度、切屑流出的方向和切削分力之间的比值。λs>0°，切屑流向待加工表面λs<0°，切屑流向已加工表面，有可能划伤已加工表面

8、λs=0°，切屑沿前刀面卷曲精加工应选用正的刃倾角，粗加工可以选负的刃倾角。1.５刃倾角的选择刃倾角正负对刀尖强度的影响：λs为正值时，刀尖首先接触工件，受到冲击，容易打刀λs为负值时，刀刃首先接触工件，保护了刀尖，不容易打刀车削断续表面或具有冲击载荷时，一般采用较大负刃倾角λs=-5°～-15°，同时选用正前角，平衡“锋利与强固”之间的矛盾，以免背向力过大。表1-10给出了刃倾角λs选用值1.６前刀面形状的选择