刀具角度的变化与工件材料与加工情况的关系

一刀具角度的变化与工件材料的关系

1、加工灰铸铁材料时刀具角度的选择

加工灰铸铁材料时，有利于切削加工的条件是：硬度低（一般为HB=170～241范围内）、抗拉强度低、塑性小，因此切屑变形和切削抗力小。

不利于切削加工的条件是：铸件表面有带型砂的硬皮和氧化层，局部的白口铁，铸造过程中砂眼气孔缩松等缺陷，这些对刀具的耐用度是很有害的。根据铸件表面的缺陷，必须增加刀具切削部分的强度，前角应选得小些（前角选择范围10°～0°之间）。

又因为灰铸铁切削时呈碎状切屑，切削抗力全集中在切削刃上，刀尖区域内散热性差，为了增加散热面积，应选择较小的主偏角（选择范围75°～45°之间）。在不影响刀具强度条件下，应适当加大后角（选择范围6°～12°之间），以减少后面的磨损。

2、加工不锈钢（1Cr18Ni9Ti）材料时刀具角度的选择

由于不锈钢材料又粘又硬，切削时不利因素较多，困难较大。根据不锈钢又粘又硬的特点：首先选择合理的刀具材料：YG8、YW1、YW2。由于不锈钢材料的塑性大，因此切屑变形大，切削力也大，为了便于加工，应选择较大的前角（选择范围15°～30°之间）。为了增加刀具强度，加前角负倒棱。为了减少切削刀具后面与工件间的摩擦，又不影响刀具强度，后角应选在8°～10°范围内。

不锈钢冷硬性强，塑性变形大，故应选择较大的主偏角（选择范围90°～75°之间），可根据加工余量选择，加工余量大时，主偏角小些，加工余量小时，主偏角大些。

不锈钢材料粘结磨损比较严重，应增加刀头部分的表面光洁度。选用合适的润滑冷却液，防止刀瘤的产生，减少刀具磨损，延长使用寿命。

先进刀具举例——不锈钢（1Cr18Ni9Ti）外圆粗车刀

〔刀具特点〕

（1）由卷屑槽形成的前角r=20°～25°，因前角较大，功率消耗较少。

（2）刀刃带有2°～3°、宽为0.2～0.3的棱边，增强了刀刃，适于大余量加工。

（3）刀刃低于刀面0.15～0.25。使切屑向前卷曲时碰在主后面上，自动断屑。

（4）由于卷屑槽较大，故不太耐冲击，所以仅适于加工余量较均匀的不锈钢。

（5）加工表面光洁度可达▽4。

〔使用条件〕

（1）适用于C620或C630车床。

（2）切削用量：切削速度v =50～100米/分，

切削深度t =2～10毫米，

走刀量s =0.2～0.3毫米。

（3）加工直径Φ50～Φ120毫米。

〔注意事项〕

（1）卷屑槽宽度3～5毫米，随切削深度的大小选定，随t增大而增大。

（2）λ=0°～8°加工零件余量不匀时，λ宜采用大值，余量均匀时选用小值。

（3）只有刀刃比刀前面低时，方能断屑。

（4）由于不锈钢切削力较大，故刀具不能离刀架太长，否则会发颤。

（5）为增加刀具寿命，减少粘刀现象，最好刃磨后进行研磨。

3、加工铸造黄铜材料时刀具角度的选择

黄铜材料加工特点是：强度硬度低，塑性小，切削抗力很小，看来这是有利于加工的条件，但是如果思想上疏忽，也会引出坏的结果。由于黄铜材料强度低、硬度低、塑性小，材料表面硬而光滑加上内部组织粗松，在切削过程中，当选用较大的前角，切削刃锋利时，容易产生“扎刀”现象。因此，刀具前角应选得小些（选择范围10°～3°之间）。

黄铜材料的导热性较好，热量大部分由切屑和工件传递出去，所以刀具主偏角可选择大些（选择范围60°～90°之间）。

4、加工铝合金材料时刀具角度的选择

加工铝合金材料时，有利的条件比较多：①它的强度硬度低，因此切削力很少，又因其塑性小，延伸率低。因此可以选择较大的前角（选择范围20°～30°）。②导热性能好，可降低切削温度。主偏角可选择较大些（选择范围60°～90°）。虽然加工铝合金材料有利条件较多，但决不能忽略它的不利条件。

下面就来分析铝合金加工的不利条件及刀具角度的变化：

（1）在切削刃处有局部高压高温区域又加上铝合金熔点低（659℃），因此容易产生刀瘤，使光洁度降低。为了防止刀瘤产生应加大刀具的前角。刀具前面、后面的表面光洁度亦应高些（一般在▽8以上）。在加工时，加合适的润滑冷却液（如肥皂水和柴油）。

（2）铝合金中含有硅（Si），而硅的化合物是硬度很高的质点，会加剧刀具的磨损，为了减少磨损，应选择较大的后角（选择范围8°～12°之间）。

5、加工淬火钢材料时刀具角度的选择

加工淬火钢最突出的特点是：硬度高，脆性较大。

根据淬火钢材料的加工特点，如何选择合理刀具角度进行加工呢？

由于淬火钢硬度很高，切削抗力很大，切削热也大，刀具磨损和崩坏现象比较多。为了改变这种不利状况，应增加刀具的强度。采取下列方法：

（1）应选择适合于加工淬火钢的刀具材料：YT30、YW1、YW2。

（2）应选用负前角（选择范围-5°～-12°）或正值刃倾角（5°～10°）。为了增加刀具散热面积，应减小刀具主偏角（选择范围60°～20°）。

先进刀具举例——淬火钢车刀

〔刀具特点〕

（1）刀片材料为YT30硬质合金。

（2）主、副切削刃均采用负前角，主、副前面相交处为一个凸峰，形成较大的刃倾角，刀尖强度比一般刀具大得多。

（3）刀尖圆弧半径（R=1～2毫米）比一般刀具大，刀尖散热性好，耐磨，提高了刀具寿命。

〔使用条件〕

（1）粗车外圆：v ≈30米/分，

s =0.1～0.2毫米/转，

t =0.7～1毫米。

（2）粗车内孔：v ≈25米/分，

s =0.1～0.2毫米/转，

t =0.5～0.8毫米。

（3）精车外圆：v ≈27米/分，

s =0.08～0.1毫米/转，

t =0.03～0.5毫米。

（4）精车内孔：v ≈22米/分，

s =0.08～0.1毫米/转，

t =0.03～0.5毫米。

〔应用范围〕

适用于在普通车床上加工硬度HRC62的淬火钢工件。

〔使用效果〕