刀具合理几何参数的选择.doc

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1、.刀具的几何参数包括刀具的切削角度，刀面的形式(如平前刀面，带卷屑断屑槽的前刀面、波形刀面等)以及切削刃的形状(直线形、折线形、圆弧形等)。刀具的几何参数对切屑变形、切削力、切削温度和刀具磨损都有显著影响，从而影响切削加工生产率、刀具耐用度、加工质量和加工成本。刀具的合理几何参数．是指在保证加工质量的前提下，能够获得最高刀具耐用度，从而能达到提高切削效率，降低加工成本目的的几何参数。选择刀具合理几何参数主要取决于工件材料、刀具材料、刀具类型，也与切削用量、工艺系统刚性和机床功率等因素有关。第一节前角及前刀面形状的选择一、前角的功用及选择前角是刀具上重要的几何参数之一，它的大

2、小决定切削刃的锋利程度和强固程度，直接影响切削过程。前角有正前角和负前角之分。取正前角的目的是为了减小切屑被切下时的弹塑性变形和切屑流出时与前面的摩擦阻力，从而可减小切削力和切削热，使切削轻快，提高刀具寿命，并提高已加工表面质量。但前角过大时，楔角过小，会削弱切削刃部的强度并降低散热能力，反而会使刀具寿命降低。由图可知，加工不同材料时，前角太大或太小，刀具耐用度都较低。在一定加工条件下，存在一个耐用度为最大的前角，即合理前角。取负前角的目的在于改善刃部受力状况和散热条件，提高切削刃强度和耐冲击能力。负前角刀具通常在用脆性刀具材料加工高强度高硬度工件材料而当切削刃强度不够、易

3、产生崩刃时才采用。前角的合理数值选取原则刀具合理前角的选择主要取决于刀具材料、工件材料的种类与性质：1．刀具材料：强度和韧性较高时可选择较大的前角。高速钢的强度高，韧性好；硬质合金脆性大，怕冲击，易崩刃。因此，高速钢刀具的前角可比硬质合金刀具选得大一些，可大5°～10°。陶瓷刀具的脆性更大，故前角应选择得比硬质合金还要小一些。选择要充分注意增加切削刃强度，常取负值(多在－4°～－15°范围)以改善刀具受力时的应力状态，并选负的刃倾角(取0°～－10°)与之配合以改善切入时承受冲击的能力。立方氮化硼由于脆性更大，都采用负前角高速切削。2．工件材料1）加工塑性材料时，切屑呈带状

4、，沿刀具前面流出时和前面接触长度较长，摩擦较大，为减小变形和摩擦，一般都采用正前角。工件材料塑性愈大，强度和硬度愈低时，前角应选得愈大。如加工铝及铝合金取go=25°～35°，加工低碳钢常取go=20°～25°。当工件材料强度较大、硬度较高时，前角宜取小值，如正火高碳钢取go=10°～l5°。当加工高强度钢时，为增强切削刃，才取负前角。2）加工脆性材料(如灰铸铁)时，塑性变形小，切屑呈崩碎状，刀屑接触长度短，摩擦不大，切削力集中在切削刃附近且产生冲击，容易造成崩刃。所选前角应比加工塑性材料时小一些，以提高切削刃强度和散热能力。如加工灰铸铁取go=5°～15°。前角数值随脆性

5、材料强度和硬度的增大而逐渐减小。在加工淬火钢、冷硬铸铁等高硬度难加工材料时，宜取负前角。实验证明，用正前角硬质合金车刀加工高硬度淬火钢时，切削刃几乎一开始切削就会发生崩刃。..3．具体加工条件：粗加工时或断续切削时，切削力和冲击较大，为使切削刃有足够强度，宜取较小前角；精加工时，切削刃强度要求较低，为使刀具刀刃锋利，降低切削力，以减小工件变形和减小表面粗糙度值，宜取较大前角。在工艺系统刚性较差或机床马达功率不足时，宜取较大前角；在自动机床上加工时，为使刀具稳定，宜取小一些的前角。4．其他参数的选择：前角的合理数值不是孤立的，还和刀面形状及刃区参数以及其他角度有关，特别是和刃

6、倾角有密切关系。例如：带负倒棱的刀具允许采用较大前角；大前角刀具常与负刃倾角相匹配来保证切削刃强度和抗冲击能力。许多先进刀具就是在针对某种加工条件，善于灵活运用这些原则而产生的。下表是一般情况下硬质合金车刀合理前角的经验数值，可供选用时参考。二、刃区参数及前面形状的选择1.刃区参数刃区剖面型式有锋刃型、倒棱型和钝圆切削刃型三种。1）锋刃：指刃磨前面和后面直接形成的切削刃。但它也并不是绝对锐利的，而在刃磨后自然形成一个切削刃钝圆半径rn．其数值取决于刀具材料、刃磨工艺和楔角的大小。并且在切削过程中随着磨损而有增大的趋势，刀面表面粗糙度值越大，增大的速度也越大。优点：与倒棱切削

7、刃和钝圆切削刃相比，锋刃的钝圆半径很小，切削刃比较锋利。适合作精加工和超精加工的切削刃，如超精铣削或超精镗削，以及精加工和半精加工轻金属及其合金。缺点：锋刃的强度和抗冲击性能较差，产生微小裂纹导致崩刃的可能性也较大。因此，对于精细切削和微量切削的刀具锋刃，都要求仔细刃磨和研磨，以获得小的切削刃钝圆半径，消除微小裂纹，提高刃口质量；采用锋刃切削时，一般应采用较小的进给量(O.05～0.lmm/r以下)，以避免崩刃并减缓刃区裂纹的出现。2）倒棱：倒棱就是沿切削刃研磨出很窄的负前角棱面(又称第一前面)，是增强刀刃强度的有