切削用量及刀具几何角度的选择汇总.ppt

,第五章切削用量及刀具几何角度的选择,教学要求,掌握刀具结构的作用及各角度选取原则,掌握切削用量的选取原则,切削变形切削力切削温度刀具磨损刀具耐用度生产率工件成本,切削用量,刀具几何参数,刀具合理几何参数的选择刀具几何参数包括：刀面形式、刀具角度、切削刃形状等。刀具合理的几何参数，是指在保证加工质量的前提下，能够获得最高刀具耐用度，从而达到提高切削效率或降低生产成本目的的几何参数。,1.正前角平面型优点：形状简单、易制造、锋利；缺点：刃口强度差，不易断屑。,前刀面的型式及选择,5.1前刀面及前角的选择,使用场合：钢材精加工；低硬度材料加工；刃形复杂的刀具。,2.正前角曲面型优点：刃口强度大、利于卷屑。缺点：刃磨比平面型前角困难。,使用场合：单刃刀具；需要改善卷屑的加工场合。,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：主要用于硬质合金车刀和铣刀；切削高强度、高硬度材料和切削淬火钢；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：,5.正前角负倒棱优点：可提高刃口强度；增大了散热面积；提高了刀具耐用度。缺点：刃口较钝。,适用场合：适用于硬质合金刀具切削厚度较大的粗加工。,6.负前角双面型优点：减少了前刀面的刃磨面积；刀具的寿命延长。适用场合：用于磨损同时发生在前刀面和后刀面的场合。,负前角平面型,7.波形前刀面主切削刃为波浪形，可改变切屑的形状，改善切削过程。,主切削刃,散热好，粗加工时用。,1.前角的作用影响切削区的变形程度；增加前角可减小切削层的塑性变形，从而减小切削力、切削热和切削功率。影响刀具耐用度；增大前角，可减小切削力、切削热和切削功率，提高刀具耐用度；前角过大则刀头强度降低，散热条件差，从而使刀具耐用度降低。影响加工表面质量；增加前角可减小塑性变形，从而减少工件表面的加工硬化，并抑制积屑瘤与鳞刺的产生；增加前角可减小切削中的振动，提高加工质量。,前角的作用及选择,工件材料强度越大，硬度越高，应取越小的前角，甚至可取负值。加工塑性材料时，为减小切屑变形和刀具磨损，应选择较大的前角；加工脆性材料时，为保证刀尖的强度，前角应小一些。,2.前角的选择原则,根据工件材料选择前角,图3-2加工材料不同时的合理前角,ro塑ro脆，ro低强度钢ro高强度钢,（前角大，刀头受弯曲应力；前角小，刀尖受压）高速钢刀具抗拉强度和抗压强度接近，可采用较大的前角；硬质合金刀具抗拉强度比抗压强度小很多，应采用较小的前角。,根据刀具材料选取前角,根据加工条件选取前角。塑性材料粗加工时，为保证刀具有足够的强度和散热面积，应减小前角；精加工时，为保证加工质量，前角应取大一些。粗加工，特别是断续切削，应适当减小前角。当系统的刚性较差时，为减小切削力和振动，前角应取大一些。自动机床，一般选较小的前角。,1.单面平面型后刀面优点：形状简单、易制造、容易获得锋利的刃口。缺点：后角较大时刃口强度差。使用场合：用于高速钢单刃刀具（如车刀、刨刀）,5.2后刀面及后角的选择,后刀面的型式及选择,2.单面曲面型后刀面（P2）优点：后角相同时，刃口强度比平面型好。缺点：刃磨较复杂。使用场合：用于对切削部分有特定要求的刀面（麻花钻、铣刀）。,3.双面型刃带后刀面（后刀面有后角为零度的窄狭刃口）（P166）优点：可控制多刃刀具刀齿的径向偏摆，保证刀齿的尺寸精度；增加刀具的重磨次数；加工中可支承、导向、消振、熨平已加工表面。带刃尺寸：,4.双面型消振棱后刀面优点：可消除切削中的振动；可提高刀具的耐用度。消振棱尺寸：,5.波形后刀面优点：增大了切屑卷曲方向的刚度，有利于断屑。,1.后角的作用增加后角可减少刀具与已加工表面的摩擦，因此有利于提高工件表面质量；有利于提高刀具耐用度；在同样磨钝标准VB下，增大后角有利于提高刀具耐用度；增大后角使切削刃和刀头强度降低，散热体积减小，从而使刀具耐用度下降。,后角的作用及选择,2.后角的选取原则根据切削厚度选取后角：切削厚度小时，为减小切削刃的钝圆半径对切削层的挤压，应选取较大的后角；切削厚度大时，为保证刃口强度和改善散热条件，应选取较小的后角；根据工件材料选取后角：工件材料的强度和硬度低、塑性和韧性好时，应选取较大的后角；加工高强度、高硬度材料时，一般情况下选用较小的后角；在前角很小或为负角的情况下，为便于切入，可选用较大的后角；加工脆性材料时，应选用较小的后角。,根据加工条件选取后角：工艺系统刚性差、振动较大时，应选取较小的后角，以减少振动。工件尺寸精度较高时，为避免刀具径向磨损影响尺寸的加工精度，也不宜选用太大的后角。,3、副后角的作用：减少副后刀面与已加工表面的摩擦。选取原则：车刀、刨刀副后角与主后角相等；切断刀、切槽刀、锯片铣刀为保证强度，取较小值。,切断刀的标注角度,1.主偏角的作用影响切削层的形状；当切削深度与进给量不变时，主偏角减小，切削厚度减小，切削宽度增加，从而使单位切削刃长度的负荷减轻；主偏角减小使散热面积增加，刀具耐用度提高。影响已加工表面的残留高度；减小主偏角可以减低工件加工表面的残留面积高度，提高工件的表面光洁程度；影响切削分力的比值增大主偏角，吃刀抗力Fy减小，走刀抗力Fx增大。（工艺系统的刚性较差时，应选用较大的主偏角）,5.3主偏角、副偏角及其选择,影响断屑增大主偏角，切削厚度增加，切削易折断。影响刀片许可的最大切削深度。主偏角大，刀片许可的最大切削深度大。,2.主偏角的选取原则当系统的刚性较差时，应选取较大的r，以减小吃刀抗力Fy；硬质合金刀具应选用较大的r，以减小加工中的振动；切削高强度、高硬度钢，应选用较小的r，以增加强度，增大散热面积。,副偏角的作用与选择1.副偏角的作用影响残留面积的高度；影响刀尖强度和散热条件；影响吃刀抗力Fy的大小。,9,刀尖概念：主切削刃与副切削刃连接的地方；,刀尖是刀具强度和散热条件都很差的地方。切削过程中，刀尖切削温度较高，非常容易磨损，因此增强刀尖，可以提高刀具耐用度。刀尖对已加工表面粗糙度有很大影响。,外圆车刀过渡刃参数：过渡刃偏角过渡刃长度bs=0.52mm,5.4过渡刃与修光刃参数的选择,一、过渡刃及其参数选择,切断刀过渡刃参数过渡刃偏角rs=45过渡刃长度bs=（0.200.25）ap,3）圆弧过渡刃高速钢车刀硬质合金车刀精车时取大值，粗车时取小值。,修光刃：在负切削刃靠近刀尖处磨出的一段的刀刃。修光刃长度（1.21.5）f不能太长，否则易引起振动。,二、修光刃及其参数选择,1、斜角切削的概念直角切削：刀具主切削刃与切削速度相垂直，及刃倾角s=0时的切削；斜角切削（斜刃切削）：刀具主切削刃与切削速度不相垂直，即刀具刃倾角s0时的切削。,5.5斜角切削及刃倾角的选择,一、斜角切削,流屑角的定义：在刀具前刀面上,切屑流出的方向与切削刃法线间的夹角称为流屑角。,2.流屑角和实际切削角度,（1）用测定切屑宽度bc的方法求流屑角：,主切削刃,主切削刃法线,实际切削角流屑剖面：包含切屑流出方向和切削速度的剖面P。实际切削角：在流屑剖面内测量的角度实际切削前角实际切削后角,结论：(表5-10）,实际切削刃钝圆半径：,流屑剖面,法剖面,刃倾角的作用：影响切屑的流出方向；影响实际切削前角和切削刃的锋利性；,二、刃倾角的作用及其选择,影响各切削分力的比值及切削过程的平稳性。车外圆时，当刃倾角由正变负时，吃刀抗力Fy增大；刃倾角越大，参加工作的切削刃越长，使切削平稳。,影响刀尖强度和刀尖散热条件；,1）粗加工S0（使Fy小些）,刃倾角的选择原则：P74,2）断续切削：S0（保护刀尖）,3）工件b、HB大：S0（使Fy小些）,5）微量切削：S取大值(使刀具实际刃口半径),5.6切削用量的选择,选择的目的是要在保证加工质量和刀具耐用度的前提下，使切削时间最短，即切削效率最高。,一、选择切削用量应考虑以下问题：1.切削用量对加工质量的影响切削深度ap的影响：ap增大时，切削力成倍增加，使工艺系统的弹性变形增加，并易引起振动，从而增高工件表面粗糙度和降低工件精度；进给量的影响：增大时,切削力和表面残留面积增加,使工件表面粗糙度增高,使工件精度下降；切削速度v的影响：v增加时，切削变形和切削力减小，且当速度到一定值时，积屑瘤消失，有利于减低表面粗糙度的数值。,5.6切削用量的选择,2.切削用量对刀具耐用度的影响,可见v的影响最显著；f次之；ap影响最小。选择顺序：先选大的切削深度，然后选大的进给量，最后按耐用度标准选取合理的切削速度。,实验公式：,3.切削用量对切削加工生产率的影响,切削机动时间：,提高v，刀具耐用度下降，辅助时间增加，效率降低；减小ap，走刀次数增加，效率降低。因此，应先取大的切削深度，然后选取合理的切削速度。,机动时间：,刀具耐用度：,二、选取切削用量的原则1.切削深度ap的选取原则切削深度应尽可能大，尽量减少走刀次数。,2.进给量f的选取原则粗加工时，在工艺系统刚度和强度允许时，尽量选较大值；精加工、半精加工一般选较小值。,3.切削速度v的选取原则（1）粗加工时，应选较低的切削速度，精加工时选择较高的切削速度；（2）加工材料强度硬度较高时，选较低的切削速度，反之取较高切削速度；（3）刀具材料的切削性能越好，切削速度越高。,半精加工和精加工时，切削速度c，主要受刀具耐用度和已加工表面质量限制，在选取切削速度c时，要尽可能避开积屑瘤的速度范围。粗车时，应选较低的切削速度，精加工时选择较高的切削速度；加工材料强度硬度较高时，选较低的切削速度，反之取较高切削速度；刀具材料的切削性能越好，切削速度越高。,3.切削速度v的选取原则,三、提高切削用量的途径凡能提高刀具耐用度、降低表面粗糙度以及减少机床动力消耗的因素，都能提高切削用量。,1.正确选用现有刀具材料，发展耐热性和耐磨性更好的刀具材料；2.改善刀具结构，简化切削加工中刀具的装夹和调整；3.采用合理的刀具几何参数，提高刀具的刃磨质量，使刀具有锋利的切削刃和低粗糙度表面；4.采用性能良好的切削液。,Thankyouforyourlistening!,本章结束,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、试推导变形系数与剪切角之间的关系。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。6、试推导出相对滑移（剪应变）与剪切角之间的关系。7、在车床上车削加工细长轴时，工艺系统刚性不足，这时刀具主偏角和后角应如何选择，为什么?,8、当用硬质合金车刀车削有冲击的工件时（如把四方形的Q235材质的材料车成圆形），前角和后角应如何选择？为什么？9、强度和韧性大的刀具材料选择大的还是小的前角，而脆性大的刀具又如何选择？加工塑性材料时，一般选择大的还是小的前角？加工脆性材料时，刀具前角相对塑性材料如何选择？10、画出如图所示镗刀的主偏角、副偏角、前角、后角、刃倾角、法前角、法后角。,1、,8、应选择负前角，以使合金刀片受压而不受弯，选较小的后角（即选取楔角大一些），以使刀头刚性好，散热好，切削刃强度好，