刀具几何参数的合理选用
硬质合金刀具选用明细表
加工高温合金的硬质合金刀具1.加工高温合金的硬质合金刀具材料,宜选择超细微粒硬质合金YS2,YG8W,YG813,YG643,YM052,YM051和钨钴类YG8及钨钛钽(铌)钴类YG8N,YW3,YW4等.其中,YS2,YG8W用于粗加工,其他用于精加工.不宜选择YT类.(进口刀具材料各品牌的编号不一样,要查清楚需要他们材料供应商提供一些资料,难度大些,我手上资料不够,以后有了再介绍).2.刀具合理几何参数选择:前角应选正值,后角稍大些,前面宜磨成圆弧断屑槽形,刃区一般不磨负倒棱.主偏角根据工艺系统刚性来定,刚性好取小些,反之取大些.3.合理选择切削用量.背吃刀量粗加工取1-6mm,精加工0.2-0.5.进给取0.1-0.5mm/r.根据被切削材料查一下切削速度.根据切削温度原理,以700-1000度为宜.4.选择切削液,可选择压力切削油,尽量不选择含硫的切削液.实际加工时,要多做测试和调整,自己的经验比较保险.硬质合金常用牌号及用途介绍牌号/相当标准ISO/ 物理机械性能(min):抗弯强度N/mm2 ;硬度HRA/用途1、YG3x/ K01/ 1420; 92.5 /适于铸铁.有色金属及合金.淬火钢合金钢小切削断面高速精加工.2、YG6/ K20 /1900; 90.5 /适于铸铁.有色金属及合金.非金属材料中等到切削速度下半精加工和精加工.3、YG6x /K15/ 1800; 92.0/ 适于冷硬铸铁.球墨铸铁.灰铸铁.耐热合金钢的中小切削断面高速精加工.半精加工.4、YG6A/ K10/ 1800 ;92.0 /适于冷硬铸铁.球墨铸铁.灰铸铁.耐热合金的中小切削断面高速精加工5、YG8/ K30/ 2200 ;90.0/ 适于铸铁.有色金属及合金.非金属材料低速粗加工.6、YG8N/ K30/ 2100; 90.5 /适于铸铁.白口铸铁.球墨铸铁以及铬镍不锈钢等合金材料的高速切削.7、YG15/ K40/ 2500 ;87.0 /适于镶制油井.煤炭开采钻头.地质勘探钻头.8、YG4C/ 1600; 89.5/ 适于镶制油井.煤炭开采钻头.地质勘探钻头.9、YG8C/ 1800; 88.5 /适于镶制油井.矿山开采钻头一字.十字钻头.牙轮钻齿.潜孔钻齿.10、YG11C/ 2200 ;87.0 /适于镶制油井.矿山开采钻头一字.十字钻头.牙轮钻齿.潜孔钻齿.11、YW1/ M10/ 1400; 92.0 /适于钢.耐热钢.高锰钢和铸铁的中速半精加工.12、YW2/ M20/ 1600; 91.0 /适于耐热钢.高锰钢.不锈钢等难加工钢材中.低速粗加工和半精加工.13、GE1/ M30/ 2000; 91.0 /适于非金属材料的低速粗加工和钟表齿轮耐磨损零件.14、GE2 /2500; 90.0 /硬质合金顶锤专用牌号.15、GE3/ M40/ 2600; 90.0 /适于制造细径微钻.立铣刀.旋转挫刀等.16、GE4/ 2600; 88.0/ 适于打印针.压缸及特殊用途的管. 棒.带等.17、GE5 /2800 ;85.0 /适于轧辊.冷冲模等耐冲击材料.。
刀具参数和切削用量选择
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。
2.2 进给量f的确定
粗加工时，进给量的确定主要受切削力的限制， 在刀杆和工件刚度以及机床进给机构强度允许的情况 下，同时考虑工件材料和断屑等问题，应尽量选择较 大值。
精加工时，一般切削力不大，进给量主要受表面 粗糙粗限制，一般根据表面粗糙度的要求来选取，具 体数值参见切削用量手册。
2.3 切削速度v的确定
粗加工时，切削速度v主要受刀具耐用度的限制，由于ap、f的 值比较大，需核算机床电机的功率是否足够。
当切削速度由刀具耐用度确定时，可按下式计算：
C T mapxv
f
yv
kv
当切削速度受机床功率限制或校验机床功率时，可按下式计算：
6104 PEη Fz
m/min
精加工时，ap、f的值都比较小，切削力较小，一般机床电机 功率足够，所以切削速度主要由刀具耐用度决定。
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°，
2.4 切削用量确定的具体方法和实例
(完整word版)青岛科技大学《金属切削原理与刀具》全书知识点整理
第一章切削加工：利用刀具切除被加工零件多于材料的方法1、切削用量：切削加工过程中切削速度，进给量和背吃刀量的总称(1）切削速度Vc指切削刃选定点相对工件主运动的瞬时速度（2)进给量f为刀具在进给方向上相对工件的位移量(3)背吃刀量ap指垂直进给速度方向测量的切削层最大尺寸2、合成切削运动:主运动和进给运动合成的运动合成切削速度：切削刃选定点相对工件合成切削运动的瞬时速度Ve=Vc+Vf3、刀具的组成：三面两刃一尖（1)前面：切屑流过的表面（2）后面：与过渡表面相对的表面（3）副后面：与已加工表面相对的表面（4）主切削刃：前、后刀面汇交的边缘（5）副切削刃：除主切削刃以外的切削刃（6）刀尖：主、副切削刃汇交的一小段切削刃4、刀具角度参考系（1）基面：过切削刃选定点平行或垂直刀具安装面的平面（2）主切削平面：过切削刃选定点与切削刃相切并垂直与基面的平面(3）正交平面:过切削刃选定点同时垂直于切削平面和基面的平面(4）假定进给平面：过切削刃选定点平行于假定进给方向并垂直与基面的平面5、刀具角度(1）前角：正交平面中测量前面与基面间的夹角（2)后角：正交平面中测量后面与切削平面间的夹角（3)副后角:正交平面中测量副后刀面与切削平面间的夹角（4）主偏角：基面中测量主切削平面与假定工作平面间夹角(5）副偏角：基面中测量副切削平面与假定工作平面间夹角（6）刃倾角:切削平面中测量切削刃与基面间夹角6、刀具工作角度的影响（1）刀柄逆（顺）时针转动，主偏角增大(减小),副偏角减小（增大)(2）切削刃选定点高（低）于工件中心，前角增大（减小),后角减小(增大)（3）进给运动方向不平行与工件旋转轴线，主偏角减小，副偏角增大（4)纵向进给，前角增大，后角减小7、切削层:切削部分切过工件的一个单程所切除的工件材料层（1）切削层横截面积(2）切削厚度（3）切削宽度，主偏角减小,切削厚度减小，切削宽度增大切削方式（1)自由切削：只有一个主切削刃参与切削，非自由切削：主、副切削刃同时参与切削（2）正交切削:切削刃与切削速度方向垂直，非正交切削:切削刃不垂直切削速度方向第二章1、刀具材料性能：高硬度、高耐磨性、足够的强度与韧性、高耐热性、较好的工艺性与经济性2、刀具材料类型：工具钢（碳素工具钢、合金工具钢、高速钢），硬质合金，陶瓷（金属陶瓷、非金属陶瓷)，超硬材料(立方氮化硼、金刚石)，最常用的是高速钢与硬质合金3、高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石、立方氮化硼各有何性能特点,适用于何处？高速钢的特点:耐热温度低，切削速度低；强度高,工艺性最好。
第五章 切削用量及刀具几何角度的选择(机械制造技术A)
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测试1：
1、积屑瘤在粗、精加工中各起什么作用？当其有害 时怎样抑制它？
2、影响积屑瘤大小的因素?精加工外圆时怎样抑制它? 为什么?
3、试推导变形系数ξ与剪切角Φ之间的关系。
4、单位切削力的定义?
5、切削用量三要素对切削力的影响与对刀具耐用度 的影响有什么不同？请利用指数公式对该问题进行 分析，并提出降低切削力和提高刀具耐用度的措施。
5.4 过渡刃与修光刃参数的选择
一、过渡刃及其参数选择 ⑴外圆车刀过渡刃参数：
过渡刃偏角
rs
1 2
r
过渡刃长度
bs=0.5~2mm
⑵切断刀过渡刃参数 过渡刃偏角 κrs=45° 过渡刃长度 bs=（0.20～0.25）ap
Κ'r
Κr
3）圆弧过渡刃
⑴高速钢车刀 r 0.5 ~ 5mm ⑵硬质合金车刀 r 0.5 ~ 2mm
3.负前角单面型 优点：刃口强度高。 缺点：刃口钝，对切削层的挤压严重。
使用场合： ⑴主要用于硬质合金车刀和铣刀； ⑵切削高强度、高硬度材料和切削淬火钢； ⑶当磨损主要发生在后刀面时。
4.正前角正倒棱 使用场合：适用于高速钢刀具 正倒棱尺寸参数：
br1 (0.5 ~ 1) f ; 01 0 ~ 5
在刀具前刀面上,切屑流出的方向与切削刃法线 间的夹角Ψλ称为流屑角。
主切削刃法线 主切削刃
（1）用测定切屑宽度bc的方法求流屑角：
cos
bc b
cos s
⑵实际切削角 ①流屑剖面：包含切屑流出方向和切削速度的剖面Pλ。 ②实际切削角：在流屑剖面内测量的角度 实际切削前角
sin oe cos sin n cos s sin sin s sin oe sin2 s cos2 s sin n
刀具前角后角的选用原则
刀具前角后角的选用原则1.前角的主要功用(1)影响切削区域的变形程度：若增大刀具前角,可减小前刀面挤压切削层时的塑性变形,减小切屑流经前刀面的摩擦阻力,从而减小了切削力、切削热和功率.第四章图4—14所示,为前角γ.对三个切削分力的影响,当前角增大时,Fc、Fp、Ff 力均显著减小,这是增大前角的有利方面.(2)影响切削刃与刀头的强度、受力性质和散热条件：增大刀具前角,会使切削刃与刀头的强度降低,刀头的导热面积和容热体积减小；过份加大前角,有可能导致切削刃处出现弯曲应力,造成崩刃.这些都是增大前角的不利方面.(3)影响切屑形态和断屑效果：若减小前角,可以增大切屑的变形,使之易于脆化断裂.(4)影响已加工表面质量：前角与表面质量的关系,在第九章已有论述.值得法意的是,前角大小同切削过程中的振动现象有关,减小前角或者采用负前角时,振幅急剧增大,如图10—5所示.2.合理前角的概念从上述前角的作用可知,增大或减小前角,各有其有利和不利两方面的影响.例如,从切削热的产生和散热来说,增大前角,可以减小切削热的产生,切削温度不致太高；但如果前角太大,则因刀头导热面积和容热体积减小,切削温度反而升高.在切削很硬的材料时,应用较小的前角,甚至选用适宜的负前角,以加强切削刃,并改善刀头容热和散热条件；但若是前角太小,或取很大的负前角,则因切削变形严重,产生热量多,来不及散逸,结果还会使切削温度上升.可见,在一定的条件下,前角有一个合理的数值.可见前角太大、太小都会使刀具使用寿命显著降低.对于不同的刀具材料,各有其对应着刀具最大使用寿命的前角,称为合理前角γopt.显然,由于硬质合金的抗弯强度较低,抗冲击韧性差,其γopt也就小于高速钢刀具的γopt.同理,工件材料不同时,刀具的合理前角也不同(图10—7).从实验曲线可以看出,加工塑性材料比加工脆性材料的合理前角值大,加工低强度钢比加工高强度钢的合理前角值大.这是因为切削塑性大的金属材料产生的切屑,在切削过程中,它同前刀面接触长度(刀—屑接触长度)较大,由于塑性变形的缘故,刀—屑之间的压力和摩擦力很大,为了减少切削变形和切屑流动阻力,应取较大的前角.加工材料的强度硬度较高时,由于单位切削力大,切削温度容易升高,为了提高切削刃强度,增加刀头导热面积和容热体积,需适当减小前角.切削脆性材料时,塑性变形不大,切出的崩碎切屑,与前刀面的接触长度很小,压力集中在切削刃附近,为了保护切削刃,宜取较小的前角.以上所讲的都是保证刀具最大使用寿命的前角.在某些情况下,这样选定的γopt未必是最适宜的,例如在出现振动的情况下,为了减小振动的振幅或消除振动,除采取其他措施外,有时需增大前角；在精加工条件下,往往需要考虑加工精度和已加工表面的粗糙度要求,选择某一适宜的前角；有些刀具需考虑其重磨次数最多而选择某一前角,等等.3.合理前角的选择原则(1)工件材料的强度、硬度低,可以取较大的甚至很大的前角；工件材料强度、硬度高,应取较小的前角；加工特别硬的工件(如淬硬钢)时,前角很小甚至取负值.(2)加工塑性材料时,尤其是冷加工硬化严重的材料,应取较大的前角；加工脆性材料时,可取较小的前角.(3)粗加工,特别是断续切削,承受冲击性载荷,或对有硬皮的铸锻件粗切时,为保证刀具有足够的强度,应适当减小前角；但在采取某些强化切削刃及刀尖的措施之后,也可增大前角至合理的数值.(4)成形刀具和前角影响刀刃形状的其它刀具,为防止刃形畸变,常取较小的前角,甚至取γ.＝0,但这些刀具的切削条件不好,应在保证切削刃成形精度的前提下,设法增大前角,例如有增大前角的螺纹车刀和齿轮滚刀等.(5)刀具材料的抗弯强度较大、韧性较好时,应选用较大的前角,如高速钢刀具比硬质合金刀具,允许选用较大的前角(约可增大5—10o).(6)工艺系统刚性差和机床功率不足时,应选取较大的前角.(7)数控机床和自动机、自动线用刀具,应考虑保障刀具尺寸公差范围的使用寿命及工作的稳定性,而选用较小的前角. 硬质合金车刀合理前角参考值见附录9的表9.1.二、后角的功用及合理后角值的选择后角也是刀具上主要的几何参数之一,它的数值合理与否直接影响已加工表面的质量、刀具使用寿命和生产率.1.后角的功用(1)后角的主要功用是减小后刀面与过渡表面之间的摩擦.由于切屑形成过程中的弹性、塑性变形和切削刃钝圆半径rn 的作用,在过渡表面上有一个弹性恢复层.后角越小,弹性恢复层同后刀面的摩擦接触长度越大,它是导致切削刃及后刀面磨损的直接原因之一.从这个意义上来看,增大后角能减小摩擦,可以提高已加工表面质量和刀具使用寿命.(2)后角越大,切削刃钝圆半径rn值越小,切削刃越锋利.(3)在同样的磨钝标准VB下,后角大的刀具由新用到磨钝,所磨去的金属体积较大(图10—8a),这也是增大后角可以延长刀具使用寿命的原因之一.但它带来的问题是刀具.。
关于对车刀几何参数的选择分析
关于对车刀几何参数的选择分析【摘要】刀具的几何参数对切削过程中的金属切削变形、切削力、切削温度、工件的加工质量及刀具的磨损都有显著的影响。
选择合理的刀具几何参数，可使刀具潜在的切削能力得到充分发挥，降低生产成本，提高切削效率。
【关键词】车刀；几何参数；选择车刀刃磨水平的高低直接关系到产品的生产效率、加工质量、设备能耗和产品成本，甚至关系到操作者的人身安全，也反映出操作者对加工主体的特性和切削用量的灵活应变能力。
合理选择车刀的几何参数是决定刃磨质量的关键，其主要体现于对车刀角度和前面形状的合理选择。
两者既相互依赖又相互制约，一把车刀不能只有一个角度，如果只有一个角度选择合理，它的切削效果也不一定理想，操作者必须根据工件材料、车刀材料、切削用量，以及工件、车刀、夹具和车床的刚性等各方面因素，全面分析，找出切削过程中的主要矛盾，合理选择车刀的角度和前面形状。
刀具几何参数包含切削刃的形状、切削区的剖面形式、刀面形式和刀具几何角度四个方面，这里主要讨论刀具几何角度的合理选择，即前角、后角、副后角、主偏角、副偏角及刃倾角的合理选择。
1.前角的选择前角r0是车刀切削部分的一个最主要的角度，车刀是否锋利主要取决于前角的大小。
一般增大前角时可以减小切削变形，减小切屑和前刀面的摩擦，使切削力降低，加工起来很轻快。
增大前角还可以使前刀面上承受切削力的位置后移，改善切削刃受力情况，同时还可以抑制积屑瘤的产生。
减小前角可增强刀尖强度，但切削变形和切削力都会增大。
前角的选择主要遵循以下原则：（1）加工塑性材料时，前角应取较大值；加工脆性材料时，应选用较小的前角；（2）工件材料的强度、硬度较低时，选用较大的前角；反之，选用较小的前角；（3）刀具材料韧性好时，前角应选大些，如高速钢车刀；刀具材料韧性差时，如硬质合金车刀；（4）粗加工和断续切削时应选较小的前角，横加工时应选较大的前角；（5）车床一夹具一工件—刀具系统刚度差时，应选较大的前角。
3.7切削条件的合理选择
3.7 切削条件的合理选择一、刀具几何参数的合理选择刀具几何参数包含四方面内容：几何角度、刃形、刃面、刃口型式及参数（一）前角的选择1.前角的作用γ↑→变形程度↓→F↓q ↓→θ ↓→T↑振动↓质量↑0刀刃和刀头强度↓散热面积容热体积↓断屑困难在一定的条件下，存在一个合理值对于不同的刀具材料和工件材料，T 随γ的变化趋势为驼峰形。
高速钢的合理前角比Y合金的大。
加工塑材的合理前角比脆材的大2.合理前角的选择原则①粗加工、断续切削、刀材强度韧性低工材强度硬度高，选较小的前角；②工材塑韧性大、系统刚性差，易振动或机床功率不足，选较大的前角；③成形刀具、自动线刀具取小前角；④Aγ磨损增大前角，Aα磨损减小前角（二）后角的选择1.后角的作用α0↑→rn↓锋利、lα↓摩擦F↓→质量↑VB 一定，磨损体积↑→T↑但NB↑刀头强度↓散热体积↓重磨体积↑在一定的条件下，存在一个合理值2.合理后角的选择原则①粗加工、断续切削、工材强度硬度高，选较小后角, 已用大负前角应↑α；②精加工取较大后角，保证表面质量；③成形、复杂、尺寸刀具取小后角；④系统刚性差，易振动，取较小后角；⑤工材塑性大取较大后角，脆材↓α（三）主偏角的选择1.主偏角的作用κr ↓→ac↓aw↑→单位刃长负荷↓→T↑刀尖强度↑散热体积↑，Ra↓Fp↑→变形↑加工精度↓，易振动→Ra↑，T↓在一定的条件下，存在一个合理值2.合理主偏角的选择原则①主要看系统刚性。
若刚性好，不易变形和振动，κr取较小值；若刚性差（细长轴），κr取较大值（90°）；②考虑工件形状、切屑控制、减小冲击等，车台阶轴，取90 °；镗盲孔＞90 °；κr小切屑成长螺旋屑不易断；较小κr，改善刀具切入条件，不易造成刀尖冲击。
（四）副偏角的选择副偏角的主要作用是形成已加工表面。
副偏角↓→Ra↓刀尖强度↑散热体积↑↑易振动→Ra↑，T↓副刃工作长度↑→摩擦↑Fp在一定条件下，存在一合理值。
机械刀具知识试题(含答案)
第三章一、 选择题1．31210111下面是关于常用刀具材料硬度的比较，那个选项的论述是正确的（A）A 金刚石>CBN>硬质合金>高速钢B金刚石>CBN>高速钢>硬质合金C金刚石>硬质合金>高速钢>CBN D金刚石>高速钢>硬质合金>CBN2. 31210122下面属于性质脆、工艺性差的刀具材料是（C）A碳素工具钢 B 合金工具钢 C 金刚石 D 硬质合金钢3. 31210113 目前使用最为广泛的刀具材料是（B）A 陶瓷B高速钢和硬质合金 C 碳素工具钢 D CBN4． 31210114 W18Cr4V是：（C）A 碳素钢B 硬质合金钢C 普通高速钢D 高性能高速钢5． 31210125 W18Cr4V比W6Mo5Cr4V2 好的性能是：（D）A 硬度B 韧性C 切削性能D可磨性6．31210116 WC—Co类属于哪一类硬质合金：（A）A YG类B YT类C YW类D YM类7．31210127 应用于切削一般钢料的硬质合金刀具是（B）A YG类B YT类C YW类D YM类8．31210128 在加工高温合金（如镍基合金）等难加工材料时，刀具材料可首选：（A）A CBNB 硬质合金C 金刚石D 陶瓷9． 31210129 在粗车铸铁时，选用：（B）A YG3B YG8C YT5D YT3010．3121012A 碳素钢、合金钢的连续精加工，应选用：（D）A YG3B YG8C YT15D YT3011. 3121012B 在连续粗加工、不连续精加工碳素钢时，应选用：(B)A YT5B YT15C YT30D YW212．31310121 在数控机床和自动线上，一般采用：（C）A 整体式刀具B 装配式刀具C 复合式刀具D焊接装配式刀具13. 32210111 增大前角，下面正确的是：（D）A 增大粗糙度B 增大切削效率C 切削刃与刀头的强度增大D 减小切削的变形14．32210122 对于不同的刀具材料，合理前角（γopt）也不同，硬质合金刀具的γopt 要____ 高速钢刀具的γopt （B）A 大于B 小于C 等于D 都有可能15 32210113 增大前角可以（B）A减小切削力，导热面积增大B减小切削力，导热面积减小C增大切削力，导热面积增大D增大切削力，导热面积减小1632210114 下面有关刀具前面的卷屑槽宽度的说法，正确的是：（D）A 愈小愈好B 愈大愈好C 无所谓D 根据工件材料和切削用量决定17 32310111 增大后角（A ）A 减小摩擦B 增大摩擦C 切削刃钝园半径越大D 刀头强度增强1832310121 加工下面哪种材料时，应该采用较小的后角（C）A 工件材料塑性较大B工件材料容易产生加工硬化C 脆性材料D 硬而脆的材料1932410121 在背吃刀量和进给量一定的情况下,增大主偏角时,切削层的 ( C) A公称宽度减小,公称厚度减小B公称宽度增大,公称厚度增大C公称宽度减小,公称厚度增大 D 公称宽度增大,公称厚度减小2032410113 当增大主偏角时，下列说法正确的是：（D）A 减小已加工的表面粗糟度B 背向力增大C 进给力减小D 切屑变得窄而厚2132510111 λS为 ____时，切屑在前刀面上近似沿垂直于主切削刃的方向流出。
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刀具几何参数的合理选用
摘要:刀具几何参数的选择是高职院校机电专业的专业基础课《机械制造》中的重要应用性课题之一,本文主要对刀具几何参数的内容及合理选用的原则及方法进行分析和阐述。
关键词:刀具几何参数的合理选用几何角度刀尖的修磨
俗话说“工欲善其事,必先利其器”,作为直接参与切削工件的刀具,其几何参数选择合理与否对切削效率、加工质量、加工成本及刀具寿命等必然起着重要影响。
在机械技术人员长期的生产实践中,总结出这样一个结论:若刀具结构和几何参数的合理改善,将使刀具寿命成倍提高。
这也说明了刀具几何参数合理选择的重要意义。
1 刀具几何参数包含的内容
1.1 主副切削刃
主副切削刃的形状有直线刃、折线刃、圆弧刃、波形刃等。
切削刃的形状如何会影响工件切削层横断面形状、面积及刀具切削刃上各点角度的数值,从而对切削加工产生影响。
近几年刃形发展的主要特点是提高刀尖处的强度、减少切削加工负荷、提高刀具的抗振能力、有效加强刀具热量传散等以保护刀具。
1.2 刃口型式
刃口型式主要有锋刃、负倒棱、消振棱及刃带等。
锋刃应用较多,负倒棱是在刀具前刀面开设倒棱面,消振棱是在刀具后刀面开设倒棱面,选择时要注意负倒棱与消振棱各自的作用及区别。
1.3 刀具几何角度
刀具的角度有前角、后角、主偏角、刃倾角、副切削刃的副后角及副偏角等。
完整的刀具形状及结构是由刀具几何参数决定的,各参数间相互依赖、相互制约,无视它们的内在联系而孤立地选择某一参数将无法满足加工的需求。
因此刀具合理几何参数指在一定的切削条件下,在保证工件加工质量和精度的前提下,能满足刀具正常磨损而不破损、刀具寿命高、高率、低成本的刀具几何参数。
本文将介绍刀具几何角度及刀尖修磨形状的合理选择。
2 刀具几何参数合理选择时应注意的事项
2.1 切削条件
要考虑机床、夹具、刀具及工件组成的机械加工工艺系统刚性及功率、切削用量大小等。
通常,若工艺系统刚性较差小时,应选较大前角和主偏角等,以降低切削力和防止工件受冲击与振动。
2.2 工件的具体条件
工件的具体条件指工件毛坯的制造方法、工件精度和质量的技术要求、工件的切削加工性及其耐热性、硬度等基本物理力学性能。
只有掌握工件的具体条件才能结合实际具体分析从而选择出合理的参数。
3 刀具几何角度的选择
刀具几何角度的选择对切削过程顺利实施起决定性作用,其中主偏角、前角、后角和刃倾角的影响更为突出,科学合理的选择几何角度是几何参数合理选择的主要内容。
3.1 前角
增大前角,可降低切削力、切削热和功率,提高刀具使用寿命,有效抑制积屑瘤的产生,改善表面质量及加工精度:但另一方面,增大前角会削弱刀具的强度,不利于切削热的传散。
选择合理前角应遵循的原则:(1)根据工件条件选择。
工件的硬度、强度高或断续切削时,为保证刀具强度,前角取小值;反之取大值。
(2)根据加工性质选择。
粗加工时应取小前角以保证刀具的强度;精加工时,应取大前角以保证工件的加工质量。
(3)加工塑性材料时,为降低切削力应取大的前角;加工脆性材料时,选取小的前角。
3.2 后角
后角增大,可减少刀具后刀面与工件加工表面间的摩擦,降低切削力和温度,改善加工质量:但后角增大则刀具的散热体积增减少,刀头强度削弱。
选择合理后角应遵循的原则:(1)工艺系统刚性差时,后角取小值。
(2)需优先考虑加工质量时,后角取大值,以减少摩擦。
3.3 刃倾角
刃倾角的主要功用:(1)影响切屑流向。
取正刃倾角,切屑流向工件的待加工表面,防止缠绕和划伤已加工表面,精加工时常取正刃倾角。
(2)影响切削力。
取负刃倾角,可增大切削力,工艺系统刚性不足时应避免采用负刃倾角。
(3)影响刀头强度。
取负刃倾角时,刀具与工件最先接触点不是刀尖而是远离刀尖,可保护刀刃,改善散热条件。
(4)影响切削变形。
刃倾角绝对值增大,实际前角变大,则切削变形小,切削轻快、容易。
选择合理刃倾角应遵循的原则:主要根据加工性质来选择刃倾角。
粗加工时,加工用量大、切削力较大,刀具承受的冲击大,为保证刀具强度,刃倾角应取负值,通常取0°到一5°;精加工时,防止缠绕和划伤已加工表面,刃倾角应取正值,通常取0°到+5°。
3.4 主偏角
主偏角的主要功用:(1)主偏角是影响刀具使用寿命的主要角度。
在进给量与背吃刀量(即切削深度)不变时,若主偏角增大,则切削层公称厚度增大,单位长度切削刃所承受的负荷增大,刀具使用寿命降低;
同时因切削层公称宽度减小,切削层呈厚而窄形状,切屑易断屑。
(2)主偏角的大小影响背向力。
若减小主偏角,则使背向力增大:同时工件与刀具摩擦加剧,影响工件的加工质量,加大工件变形挠度,工艺系统易振动。
选择合理主偏角应遵循的原则:(1)按被加工表面的精度和质量要求考虑主偏角大小。
若工艺系统刚比较好,不易变形和振动,可取较小的小主偏角以提高加工精度和质量。
(2)按工件材料的要求考虑的主偏角大小。
如加工很硬的材料,如冷硬铸铁和淬硬钢,应取较小的主偏角。
(3)按加工条件考虑主偏角大小。
若加工中间切入的工件,应取较大主偏角,一般45°至60°;若加工台阶时,主偏角应取90°;若加工细长轴,加工条件差、加工刚性弱则应取较大主偏角,一般超过90°。
4 刀尖的修磨形状
刀尖指刀具主、副切削刃交汇处的刀刃。
所有刀具刀尖的强度都是最弱,在切削负荷和切削力的作用下刀尖处最易磨损,因此对刀尖进行修磨可改善其工作条件,提高刀尖强度和刀具使用寿命,减少刀具磨损,有利于切削热的传散,提高加工精度及提高进给量。
刀尖常用两种形式:圆弧形和倒角形刀尖。
(1)圆弧形刀尖:多用在半精加工与精加工中。
若刀尖圆弧半径越大,则可提高刀尖强度,工件表面加工精度高,但同时背向力增大而易振动,因此刀尖圆弧半径的增大应有一定的限度。
(2)倒角刀尖:多用在面铣刀、切断刀及钻头等多
刃刀具上。
若多刃刀具采用圆弧形刀尖,刃磨复杂且很难刃磨得均匀对称。
随着机械制造业的快速发展,以高效、低成本及高精度为目标的刀具几何参数的合理选用越来越重要。
作为高等职业院校的学生在深刻理解和掌握几何参数的合理选用的原则、方法及过程等理论内容基础上应阅读有关资料及生产样本,进一步理论联系实际,在实践中加强对知识的理解,在实践中强化知识的应用。