刀具材料和几何参数的选择
刀具几何参数的选择
刀具几何参数的选择刀具的切削性能主要是由刀具材料的性能和刀具几何参数两方面打算的。
刀具几何参数的选择是否合理对切削力、切削温度及刀具磨损有显著影响。
选择刀具的几何参数要综合考虑工件材料、刀具材料、刀具类型及其他加工条件（如切削用量、工艺系统刚性及机床功率等）的影响。
一、前角的选择前角是刀具上最重要的几何参数之一。
增大前角可以减小切削变形，降低切削力和切削温度；但过大的前角使刀具楔角减小，刀刃强度下降，刀头散热体积减小，刀具温度上升，使刀具寿命下降。
针对某一详细加工条件，客观上有一个最合理的前角取值。
工件材料的强度、硬度较低时，前角应取得大些；加工塑性材料宜取较大的前角，加工脆性材料宜取较小的前角。
刀具材料韧性好时宜取较大前角，硬质合金刀具就应取比高速钢刀具较小的前角。
粗加工时，为保证刀刃强度，应取小前角；精加工时，为提高表面质量，可取较大前角。
工艺系统刚性较差时，应取较大前角。
为减小刃形误差，成形刀具的前角应取较小值。
用硬质合金刀具加工中碳钢工件时，通常取；加工灰铸铁工件时，通常取。
二、后角的选择后角的主要功用是减小切削过程中刀具后刀面与工件之间的摩擦。
较大的后角可减小刀具后刀面上的摩擦，提高已加工表面质量。
在磨钝标准取值相同时，后角较大的刀具，磨损到磨钝标准时，磨去的刀具材料较多，刀具寿命较长；但是过大的后角会使刀具楔角显著减小，减弱切削刃强度，减小刀头散热体积，导致刀具寿命降低。
可按下列原则正确选择合理后角值。
切削厚度（或进给量）较小时，宜取较大的后角。
进行粗加工、强力切削和承受冲击载荷的刀具，为保证刀刃强度，宜取较小后角。
工件材料硬度、强度较高时，宜取较小的后角；工件材料较软、塑性较大时，宜取较大后角；切削脆性材料，宜取较小后角。
对精度要求高的定尺寸刀具（例如铰刀），宜取较小的后角；由于在径向磨损量NB 取值相同的条件下，后角较小时允许磨掉的刀具材料较多，刀具寿命长。
车削中碳钢和铸铁工件时，车刀后角通常取为6~8°。
铣工工艺第十三章铣刀几何参数和铣削用量的选择
铣工工艺第十三章铣刀几何参数和铣削用量的选择铣刀是铣削加工中最为重要的切削工具之一，其几何参数的选择对于加工质量、效率和刀具寿命有着重要的影响。
本章将介绍铣刀几何参数的选择原则和铣削用量的确定方法。
一、铣刀几何参数的选择原则1.刀尖半径（RE）的选择：刀尖半径的大小直接影响到切削力和表面质量。
在一般情况下，刀尖半径越大，切削力越小，表面质量越好。
但是，过大的刀尖半径会导致铣削面积减小，加工效率降低。
因此，需要根据具体情况选择合适的刀尖半径。
2.刀具倾角（AP）的选择：刀具倾角的大小决定了铣削切削力的方向和大小。
一般情况下，刀具倾角越大，切削力越小，表面质量越好。
但是，过大的刀具倾角会导致切削力的方向与进给方向夹角过大，容易引起振动和切削不稳定。
因此，需要根据具体情况选择合适的刀具倾角。
3.切削刃数（Z）的选择：切削刃数的选择与铣削切削力和切削效率有关。
一般情况下，切削刃数越多，每刃切削力越小，切削效率越高。
但是，过多的切削刃数会导致刀具刃间距过小，切削润滑效果差，容易引起刀具卡刃、切削热等问题。
因此，需要根据具体情况选择合适的切削刃数。
4.刀具材料的选择：刀具材料的选择直接影响到刀具的切削性能和寿命。
一般情况下，硬度较高、耐磨性好的刀具材料能够提高刀具的使用寿命。
常用的刀具材料有硬质合金、高速钢和陶瓷等。
需要根据具体情况选择合适的刀具材料。
二、铣削用量的选择方法铣削用量的选择是指切削速度、进给量和切削深度的确定。
铣削用量的选择直接影响到加工效率、表面质量和刀具寿命。
1.切削速度的选择：切削速度的选择应根据刀具材料、工件材料和切削润滑条件等因素综合考虑。
一般情况下，切削速度越高，加工效率越高，但是过高的切削速度会导致刀具温度升高，刀具寿命降低。
需要根据实际情况选择合适的切削速度。
2.进给量的选择：进给量的选择应根据切削力和切削表面质量的要求综合考虑。
一般情况下，进给量越大，加工效率越高，但是过大的进给量会导致切削力增大，切削表面质量降低。
cnc刀具工艺知识点总结
cnc刀具工艺知识点总结在CNC加工过程中，刀具是非常重要的一环。
刀具的选择、使用和维护对加工质量和效率有着关键的影响。
本文将就CNC刀具工艺的一些知识点进行总结，包括刀具材料、刀具类型、刀具几何参数、刀具涂层、刀具的选择和刀具的维护等方面的内容。
一、刀具材料刀具材料的选择直接影响到刀具的使用寿命和加工效率。
常见的刀具材料有高速钢、硬质合金、陶瓷刀具等。
1. 高速钢刀具高速钢是一种适用于切削金属材料的经典刀具材料。
它具有良好的耐磨性和切削性能，适用于一般的金属加工。
然而，高速钢的耐热性较差，不适用于高速切削等要求较高的加工场合。
2. 硬质合金刀具硬质合金刀具是由硬质合金刀片和刀具体连接部分组成的。
硬质合金刀片具有优秀的硬度和耐热性能，因此适用于高速切削和深孔加工等工艺。
硬质合金刀具是现代CNC加工中使用最广泛的一种刀具。
3. 陶瓷刀具陶瓷刀具主要由氧化物和碳化物等材料制成，具有高硬度、优异的热稳定性和耐磨性，适用于高速切削和高温加工等要求较高的加工情况。
二、刀具类型根据刀具的结构和用途，可以将刀具分为整体刀具和复合刀具、车削刀具、钻削刀具、铣削刀具、切槽刀具等多种类型。
下面将分别介绍一些常见的刀具类型。
1. 整体刀具整体刀具是将刀杆和刀片整体制造成型的刀具，一般用于一般的车削、铣削、镗削等加工。
2. 复合刀具复合刀具是将不同种类的刀片整合在一起的刀具，一般用于复杂的加工情况，如加工轮毂等。
3. 车削刀具车削刀具是专门用于车削加工的刀具，主要包括外圆刀具、内圆刀具、切螺纹刀具等。
钻削刀具是专门用于钻孔加工的刀具，主要包括中心钻、旋转钻、铰刀等。
5. 铣削刀具铣削刀具是专门用于铣削加工的刀具，主要包括立铣刀、面铣刀、滚齿刨刀等。
6. 切槽刀具切槽刀具是专门用于切槽加工的刀具，主要包括立式切槽刀、侧面切槽刀等。
三、刀具几何参数刀具的几何参数是刀具设计的关键要素，直接影响着刀具的切削性能和加工质量。
主要包括刀尖半径、刀身倾角、主偏角、切削刃倾角等。
刀具合理几何参数的选择
于加工紫铜、不锈钢等高塑性材料，γo可增至25°～30°。
卷屑槽宽Wn愈小，切屑卷曲半径愈小，切屑愈易折断；
但太小，切屑变形很大，易产生小块的飞溅切屑， 也不好。
过大的Wn也不能保证有效地卷屑或折断。一般根据工件材料 和切削用量决定，常取Wn＝(1～10)f。
(1) 考虑刀具材料和结构。刀具材料有高速钢、硬质合金 等；而刀具结构有整体、焊接、机夹、可转位等。
(2) 考虑工件的实际情况。如材料的物理机械性能、毛坯 情况(铸、 锻等)、形状、材质等。
(3) 了解具体加工条件。如机床、夹具情况，系统刚性、 粗或精加工、自动线等。
(4) 注意几何参数之间的关系。如选择前角，应同时考虑 卷屑槽的形状、是否倒棱、刃倾角的正、负等。
(a) 不同刀具材料; (b) 不同工件材料
③考虑具体的加工条件：
粗加工，特别是断续切削，或有硬皮时,如铸、
锻件，γo可小些； 但在需强化切削刃或刀尖时， γo可适当加大；
工艺系统刚性差、机床功率不足时，γo应大些，
减小切削力和振动；
成形刀具，如成形车刀、铣刀，为防止刃形畸
变， 可取γo＝0°；
数控机床、自动机或自动线上用的刀具，考虑 应有较长的刀具耐用度及工作稳定性， 常取较小
但αo太大时将显著削弱刀头强度，使散热条件恶化而
降低刀具耐用度；并使重磨量和时间增加，提高了磨刀 费用。
图 αo对刀具磨损量的影响
2、 选择
切削时同样存在着一个合理的αoPt。αoPt随γo的减小 而增大；也因刀具材料不同而改变， 硬质合金的γo小于 高速钢，rβ大于高速钢，所以αoPt大于高速钢。
直线圆弧形的槽底圆弧半径Rn和直线形的槽底角对切屑的卷
刀具合理几何参数的选择
04
加工精度与表面质量保障 措施
加工精度影响因素剖析
机床精度
机床本身的制造精度、刚度、热稳定性等都 会直接影响加工精度。
刀具磨损
刀具在切削过程中会逐渐磨损，导致加工尺 寸和形状精度下降。
切削参数
切削速度、进给量、切削深度等参数的选择 不合理会导致加工精度降低。
工件材料
工件材料的硬度、韧性等物理特性对加工精 度也有一定影响。
主偏角优化
主偏角的大小会影响切削分力和径向力的大小，进而影响 加工精度和表面质量。需要根据具体加工要求选择合适的 主偏角。
刃倾角优化
刃倾角可以影响切屑的流向和切削刃的受力情况，通过调 整刃倾角可以改善切屑的排出效果和切削刃的受力状况， 提高加工精度和表面质量。
05
生产效率与经济效益提升 途径
生产效率现状分析
合理选择刀具材料
根据工件材料和加工要求选择适合的 刀具材料，如高速钢、硬质合金、陶 瓷等。
优化刀具几何参数
通过调整前角、后角、主偏角等参数， 降低切削力、切削热，提高刀具耐用 度。
采用涂层技术
在刀具表面涂覆一层或多层硬质薄膜， 提高刀具的硬度、耐磨性和耐热性。
控制切削用量
合理选择切削速度、进给量和背吃刀 量，避免过大的切削力导致刀具快速 磨损。
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刀具合理几何参数的选择
目录
• 刀具几何参数概述 • 切削力与切削热分析 • 刀具磨损与耐用度评估 • 加工精度与表面质量保障措施 • 生产效率与经济效益提升途径 • 总结与展望
01
刀具几何参数概述
定义与分类
刀具几何参数定义
描述刀具形状和尺寸的各参数， 包括切削刃形状、前角、后角、 主偏角、副偏角等。
第9章刀具合理几何参数的选择及切削用量优化
刀具合理几何参数和切削用量的选择是否合理对刀具使用寿命、加工质量、生产效率和加工成本等有着重要影响。
刀具的“合理”的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达到提高切削效率或降低生产成本目的的几何参数。
第一节概述什么是刀具的合理或最佳几何参数呢在保证加工质量的前提下能够满足生产效率高、加工成本低的刀具几何参数称为刀具的合理几何参数。
一般地说刀具的合理几何参数包含以下四个方面基本内容1 刃形刃形是指切削刃的形状有直线刃、折线刃、圆弧刃、月牙弧刃、波形刃、阶梯刃及其他适宜的空间曲线刃等。
刃形直接影响切削层的形状影响切削图形的合理性刃形的变化将带来切削刃各点工作角度的变化。
因此选择合理的刃形对于提高刀具使用寿命、改善已加工表面质量、提高刀具的抗振性和改变切屑形态等都有直接的意义。
2 切削刃刃区的剖面型式及参数通常将切削刃的剖面型式简称为刃区型式。
针对不同的加工条件和技术要求选择合理的刃区型式如锋刃、后刀面消振棱刃、前刀面负倒棱刃、倒圆刃、零度后角的刃带及其合理的参数值是选择刀具合理几何参数的基本内容。
图所示为五种刃区型式。
图常见的五种刃区形式a锋刃b消振棱c-负倒棱d-倒圆刃e刃带3 刀面型式及参数前刀面上的卷屑槽、断屑槽后刀面的双重刃磨、铲背以及波形刀面等都是常见的刀面型式。
选择合理的刀面型式及其参数值对切屑的变形、卷曲和折断对切削力、切削热、刀具磨损及使用寿命有着直接的影响其中前刀面的影响和作用更大。
4 刀具角度刀具角度包括主切削刃的前角γ0、后角а0、主偏角κr、刃倾角λs和副切削刃的副后角а??0、副偏角κ??r等。
刀具合理几何参数的选择主要决定于工件材料、刀具材料、刀具类型及其他具体工艺条件如切削用量、工艺系统刚性及机床功率等。
当确定了刀具几何参数后还需选定合理的切削用量才能进行切削加工。
在机床、刀具和工件等条件一定的情况下切削用量的选择最富有灵活性和能动性。
对于充分发挥机床和刀具的功能以取得生产的最大效益来说切削用量的选择如果得当就可能最大限度地挖掘出生产潜力倘若选择不当会造成很大的浪费或导致生产事故。
切车刀几何参数选择
切车刀几何参数选择
2020年12月9日星期三
切车刀几何参数选择
1.6过渡刃选择
如图2-21所示 ，过渡刃的形状有直线形和圆弧形（即刀尖圆弧半径rε）
两种，前者因呈直线形，其偏角κrε大小通常均取主偏角κr值的一半左
右，过渡刃长度为0.5～2 mm。而后者不但能提高车刀的耐用度，还 可减少车削后的残留面积，降低工件已加工表面粗糙度。但刀尖圆弧 半径rε不宜过大，否则会引起振动。
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切车刀几何参数选择
• 硬质合金车刀刀尖圆弧半径参考值见表2-7。
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车工工艺与技能训练
车工工艺与技能训练
切车刀几何参数选择
1.1 前角选择
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）刀具材料坚韧性好时，前角应选大些（如高速钢车刀）；刀具
材料 韧性差时，前角应选小些（如硬质合金车刀）。 （4）粗加工和断续切削时应选较小的前角，精加工时应选较大的前
尖强度。 硬质合金车刀副偏角参考值见表2-5。
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切车刀几何参数选择
1.5刃倾角选择
刃倾角的选择主要根据以下几点原则： （1）一般粗车时（指工件圆整、被切削层均匀），选取稍偏于负值
的刃倾角（－3°～0°）；精车时，应选取负值的刃倾角（－ 8°～－3°）。 （2）强力车削时，选取负值的刃倾角（－10°～－5°）；冲击负 荷大的断续车削时，应选取较大负值的刃倾角（－10°以上）。 （3）加工高硬材料时，应选取负值的刃倾角，以提高刀尖强度。 硬质合金车刀刃倾角参考值见表2-6。
刀具几何参数和切削用量的合理选择
加工条件：工艺系统刚性差时，易出现振
动，应选取较小的后角αo；加工表面质量要求 较高时，为减轻刀具与工件之间的摩擦，应选
取较大的后角αo；尺寸精度要求较高时，应选 取较小的后角αo，以减小刀具的径向磨损值NB 值，如下图所示。
硬质合金车刀合理后角的参考值如下表所示。
② 后角αo的选择
切削厚度hD：粗加工时，切削厚度hD较大，要 求切削刃坚固，应选取较小的后角αo。精加工时， 切削厚度hD较小，磨损主要发生在后刀面上，为降 低磨损，应选取较大的后角αo。
工件材料：工件材料强度和硬度较高时，为提
高切削刃强度，应选取较小的后角αo；工件材料软、 塑性大时，后刀面磨损严重，应选取较大的后角αo； 工件材料脆性较大时，载荷集中在切削刃处，为提
负前角双面型：该形式的刀具使刀具的重磨次数 增加，最大程度地减少了前刀面和后刀面的磨损。同 时负前角的倒棱应有足够的宽度，以确保切屑沿该棱 面流出。
（3）倒棱
倒棱是增强切削刃强度的一种措施。在用脆性大 的刀具材料粗加工或断续切削时，磨倒棱能够减小刀 具崩刃，显著提高刀具耐用度（可提高1～5倍）。
倒棱宽度br1不可太大，以便切屑能沿前刀面 流出。br1的取值与进给量f有关，常取br1≈ （0.3～0.8）f。其中，精加工时取小值，粗加工
② 前角γo的选择
工件材料：工件材料的强度、硬度较低，塑
性较好时，应选取较大的前角γo；工件材料脆性较 大时应选取较小的前角γo；工件材料强度、硬度较 高时，应选取较小的前角γo，甚至负前角。
刀具材料：刀具材料的强度和韧度高时，如高 速钢，可选取较大的前角γo；反之，刀具材料的强度 和韧度差时，如硬质合金，应选取较小的前角γo。
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刀具寿命，减小已加工表面的表面粗糙度值和提高 已加工表面质量。 ➢ 过渡刃参数：过渡刃偏角κr、过渡刃长度bƐ和圆弧 半径rƐ。
(a)圆弧过渡刃；(b)直线过渡刃
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6. 刀具几何参数选择示例 刀具几何参数的选择原则应根据具体情况作具
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2. 后角αo 后角的主要功用：减小后刀面与工件的摩擦和后刀面的
磨损，其大小对刀具耐用度和加工表面质量都有很大的 影响。 大小取决于：切削厚度（或进给量），也与工件材料、 工艺系统的刚性、可加工性有关。 车削一般钢和铸铁时，车刀后角常选用4°～6°。
7
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3. 主偏角κr和副偏角κ´r 影响：主偏角和副偏角对刀具耐用度影响很大。减小主偏
角和副偏角 刀尖角增大，刀尖强度提高，散热条件改善，刀具耐用 度提高。 降低残留面积高度，减小加工表面的粗糙度。
主偏角和副偏角还会影响各切削分力的大小和比例。 主偏角取值：在工艺系统刚性较好时，主偏角κr宜取较小
刃倾角ls对刀尖强度的影响
(a)l 0; (b)l 0; (c)l 0
s
s
s
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刃倾角取值： 在加工一般钢件和铸铁时，无冲击的粗车取ls =0~-
5°； 精车取ls =0~+5°； 有冲击负荷时，取ls = － 5°~ － 15°； 当冲击特别大时，取ls = － 30°~ － 45°。 切削高强度钢，冷硬钢时，可取ls =－30°~ － 10°。 10
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前角的合理数值
加工材料不同时的合理前角
5
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选择前角g0
主要取决于：工件材料、刀具材料、加工要求 工件强度、硬度较低时，取较大的前角，反之取较小的前 角； 加工塑性材料（如钢）选较大的前角，脆性材料（如铸铁） 选较小的前角。 刀具材料韧性好（如高速钢），前角可选得大些，反之 （如硬质合金）则前角应选得小一些。 粗加工时，特别是断续切削时，应选用较小的前角；精加 工时应选用较大前角。 硬质合金车刀的前角γ0在－5°～＋20°范围内选，高速 钢刀具的前角应比硬质合金刀具大5°～10°，而陶瓷刀 具的前角一般取－5°～15。 6
体分析，合理运用。
细长轴银白屑车刀刀具选择示例
13
第七节 刀具材料和几何参数的选择
刀具材料的选择 刀具几何参数的选择
1
一 刀具材料的选择
刀具材料主要根据工件材料、刀具形状和类型及加工要求等进行
选择。
常用刀具材料可切削的主要工件材料
2
二 刀具几何参数的选择
1.选择前角g0 2.选择后角αo
5.其他几何参数的选择 6.刀具几何参数选择示例
3.选择主偏角κr 和副偏角κ´r
4.选择刃倾角ls 应当指出，刀具各角度之间是相互联系，相互影响的，孤
立地选择某一角度并不能得到所希望的合理值。
3
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1. 前角g0 影响：
切削的难易程度-很大。 ↖前角，使刀刃变得锋利，使 切削更轻快，切屑变形↘，切削力和切削功率↘
↖前角，刀刃和刀尖强度↘ ，散热体积↘ ，影响刀具寿 命。对表面粗糙度，排、断屑等有一定的影响
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5. 其他几何参数的选择 (1) 负倒棱及其参数的选择 ➢ 作用：增加切削刃强度，改善刃部散热条件，避免 崩刃并提高刀具寿命。 ➢ 负倒棱参数：倒棱宽度bγ1和倒棱角γ01。负倒棱参数 太小，不能起到相应的作用；太大则会增大切削力 和切削变形。
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值，如κr=30°~70°。车削细长轴时，取κr= 90°~93°， 以减小背向力Fp。 副偏角κr的大小主要根据表面粗糙度的要求选取，一般为 5°~15°，粗加工时取大值，精加工时取小值。
8
华中科技大学机Biblioteka 科学与工程学院熊良山制作4. 刃倾角ls 影响：刀头的强度和切屑流动的方向、切削受力状况。