第05讲 金属切削规律应用

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1、第五讲金属切削规律应用浙江大学机械与能源工程学院现代制造工程研究所金属切削规律应用刀具合理几何参数的选择刀具几何参数的内容及选择原则前角及前刀面形状的选择后角和副后角的选择主偏角、副偏角及刀尖形状的选择刃倾角的选择合理刀具耐用度的选择合理切削用量的选择补充材料刀具几何参数选择的意义切削过程中，作为刀具必须具备一定的切削性能，才能切除工件上多余的金属，形成加工表面刀具的切削性能由：刀具材料、刀具的结构和切削部分几何参数决定一般情况下，当刀具的材料、刀具的结构选定后，刀具切削部分的几何参数就成为最主要的因素。刀具切削部分的几何参数影响到：可见选择刀具的几何参数的好坏，将直接影响到刀具切

2、削性能的发挥。切削力的大小、切削温度、切屑的断或连、加工质量、刀具的耐用度、生产效率以及成本等刀具几何参数的主要内容切削刃的形状直线刃、折线刃、圆弧刃、月牙刃、波形刃、阶梯刃等影响切削层的形状，影响切削图形的合理性，切削刃各点的工作角度刀面的型式和参数前刀面上的卷屑槽、断屑槽，后刀面的双重刃磨等对切屑的变形、卷曲、折断有影响对切削力、切削热、刀具磨损及耐用度有直接影响刀具的角度包括主切削刃上的前角、后角、主偏角、刃倾角，副切削刃上的副后角、副偏角等。前刀面型式的选择常见的前刀面型式1.正前角平面型最基本型式，制造简单，刃口锋利，但刃口强度差；常用于精加工，卷屑、断屑性能差。2.带倒

3、棱正前角平面型沿切削刃磨出窄负倒棱。增强了刀刃强度；用于脆性高的刀具如陶瓷、硬质合金，可用于断切；负倒棱宽度b1=(0.30.8)f。粗加工取大值，精加工取小值；负倒棱前角01=-5-10（硬质合金）。3.正前角曲面带倒棱型沿切削刃磨出曲面形成。曲面起卷屑作用，增大前角，改善切削条件；用于粗加工、半精加工塑性材料。4.负前角单平面型硬质合金、陶瓷刀具切削高强度、高硬度或淬火钢或带硬皮材料，及有冲击的粗加工等场合；特点：抗冲击能力强。5.负前角双平面型用于磨损发生在前、后刀面时，为减少前刀面刃磨面积，充分利用刀片材料；足够的刃口强度，可用于强力切削。刀具合理几何参数的

4、概念刀具切削部分几何参数选择的出发点有：保证加工质量、刀具耐用度、生产率、成本哪一项是主要的，要根据具体情况进行分析，如粗加工时，提高生产率和刀具耐用度为主；精加工时，保证加工质量为主。刀具的合理几何参数定义：在保证加工质量的前提下，能够满足刀具耐用度长、生产效率高、加工成本低的刀具几何参数刀具合理几何参数选择的问题：多目标，多参数的优化；本质上是多变量函数针对某一目标计算求解最佳值的问题。（科学）由于影响切削加工效益的因素限很多，而且各因素之间又相互作用，因而建立数学模型的难度较大。实用的优化或最优化工作，只能在固定若干因素后，改变少量参数的值，取得实验数据，并采用适当方法（方差

5、分析法、回归分析法等）进行处理，得出优选结果。（工程）刀具合理几何参数选择的一般性原则要考虑工件的实际情况工件材料的化学成份、制造方法、热处理、物理和机械性能毛坯表层情况、工件的形状、尺寸、精度和表面质量要求要考虑刀具材料和刀具结构刀具材料的化学成份、物理和机械性能刀具的结构型式，整体式、焊接式、机夹式等要考虑各个几何参数间的关系刀具的刃形、刃区、刀面和角度之间是相互联系的，应综合考虑它们之间的相互作用与影响，分别确定其合理数值要考虑具体的加工条件考虑机床、夹具的情况，工艺系统刚度及功率大小，切削用量和切削液性能等；粗加工时，着重考虑保证刀具最高耐用度；精加工时，主要考虑保证质量；

6、自动线时，考虑刀具工作的稳定性；机床刚性和动力不足时，刀具应锋利，减小切削力刀具合理几何参数的选择合理选择刀具几何参数的出发点是保证质量（精加工）、提高刀具耐用度、提高生产率（粗加工和半精加工）、降低生产成本（均应考虑）。介绍时，只能逐个参数进行介绍，但几何参数是一个统一的整体，各个参数之间是相互联系的，应根据具体情况综合考虑。前角的功用前角γo：前刀面与基面之间的夹角前角影响切削变形、切削力、切削温度和切削功率，也影响刀头强度、容热体积和导热面积，也影响切屑的形态和断屑效果，以及加工质量，从而影响刀具耐用度和切削效率影响切削变形：前角增大锋利，塑性变形小，切削力小，温度小；影响

7、刀具耐用度：前角增大切削力小，温度小，耐用度增大；前角大时：前角增大刀头强度小，散热条件差，耐用度小影响切屑形态和断屑效果：前角减小增大切屑的变形，使切屑容易卷曲和折断影响加工表面质量：前角增大塑性变形小，加工硬化小，振动小，有利于表面质量合理前角的概念增大或减小前角，各有其有利和不利两方面的影响。从切削热的产生和散热条件：增大前角，可以减小切削热的产生，但导致刀头导热面积和容热体积减小。在一定的条件下，前角有一个合理的最大值对于不同的刀具材料，各有其对应着刀