刀具切削部分几何参数的选择

1、项目七项目七 刀具选择刀具选择 子项目子项目1 1 刀具角度选择刀具角度选择 问题问题1 1：切削力的影响：切削力的影响 问题问题2 2：切削温度的影响：切削温度的影响 问题问题3 3：刀具寿命的影响：刀具寿命的影响 为什么要选择刀具角度为什么要选择刀具角度 因为它影响：切削加工生产率因为它影响：切削加工生产率 刀具耐用度刀具耐用度 加工质量加工质量 加工成本加工成本 刀具角度选择的依据？刀具角度选择的依据？ 工件材料工件材料 刀具材料刀具材料 切削用量切削用量 工艺系统刚性工艺系统刚性 机床功率机床功率 1 1 前角及前刀面形状的选择前角及前刀面形状的选择 前角决定前角决定 切削刃的锋利程度

2、切削刃的锋利程度 强固程度强固程度 直接影响切削过程直接影响切削过程 o1 Pr o2 正前角正前角：减小切屑被切下时的弹塑性变形：减小切屑被切下时的弹塑性变形 减小减小切屑流出时与前面的摩擦阻力，切屑流出时与前面的摩擦阻力， 减小切削力和切削热，减小切削力和切削热， 切削轻快，切削轻快， 提高刀具寿命，提高刀具寿命， 提高已加工表面质量。提高已加工表面质量。 但但前角过大前角过大时，楔角过小，会削弱切削刃部的强度并降低时，楔角过小，会削弱切削刃部的强度并降低 散热能力，反而会使刀具寿命降低。散热能力，反而会使刀具寿命降低。 负前角负前角：改善刃部受力状况和散热条件，：改善刃部受力状况和散热条

3、件， 提高切削刃强度提高切削刃强度 提高提高耐冲击能力耐冲击能力 采用采用负前角：负前角：通常在用脆性刀具材料通常在用脆性刀具材料 加工高强度高硬度工件材料加工高强度高硬度工件材料 易产生崩刃易产生崩刃 选择时考虑：选择时考虑：刀具材料刀具材料 高速钢高速钢的强度高，韧性好；的强度高，韧性好；硬质合金硬质合金脆性大，怕冲击，易崩刃。脆性大，怕冲击，易崩刃。 高速钢刀具的前角高速钢刀具的前角 硬质合金刀具硬质合金刀具+5+5 1010 。 陶瓷刀具陶瓷刀具的脆性更大，故前角常取负值的脆性更大，故前角常取负值( (多在多在4 4 1515 范围范围) ) 以改善刀具受力时的应力状态，并选负的刃倾角

4、以改善刀具受力时的应力状态，并选负的刃倾角( (取取0 0 1010 ) ) 与之配合以改善切入时承受冲击的能力。与之配合以改善切入时承受冲击的能力。 立方氮化硼立方氮化硼(CBN)(CBN)由于脆性更大，都采用负前角高速切削。由于脆性更大，都采用负前角高速切削。 选择时考虑：选择时考虑：工件材料工件材料 塑性材料塑性材料: :切屑呈带状，沿刀具前面流出时和前面接触长度较切屑呈带状，沿刀具前面流出时和前面接触长度较 长，摩擦较大，为减小变形和摩擦，一般都采用长，摩擦较大，为减小变形和摩擦，一般都采用正前角正前角。 强度、硬度高强度、硬度高: :单位切削力大，切削温度容易升高，单位切削力大，切削

5、温度容易升高，前角宜取前角宜取 小值小值。为了为了提高切削刃强度提高切削刃强度，增加刀头导热面积和容热体积，增加刀头导热面积和容热体积， 脆性材料脆性材料时，塑性变形小，切屑呈崩碎状，切削力集中，易时，塑性变形小，切屑呈崩碎状，切削力集中，易 崩刃，前角小一些。崩刃，前角小一些。 如如加工灰铸铁取加工灰铸铁取o=5=5 1515 。 前角数值随脆性材料强度和硬度的增大而逐渐减小。前角数值随脆性材料强度和硬度的增大而逐渐减小。 在加工淬火钢、冷硬铸铁等高硬度难加工材料时，宜取负在加工淬火钢、冷硬铸铁等高硬度难加工材料时，宜取负 前角。前角。 实验证明，用正前角硬质合金车刀加工高硬度淬火钢时，实验

6、证明，用正前角硬质合金车刀加工高硬度淬火钢时， 切削刃几乎一开始切削就会发生崩刃。切削刃几乎一开始切削就会发生崩刃。 前角选择：前角选择：具体加工条件具体加工条件 粗加工时或断续切削粗加工时或断续切削时，切削力和冲击较大，为时，切削力和冲击较大，为 使切削刃有足够强度，宜取使切削刃有足够强度，宜取较小前角较小前角； 精加工精加工时，切削刃强度要求较低，为使刀具刀刃时，切削刃强度要求较低，为使刀具刀刃 锋利，降低切削力，以减小工件变形和减小表面粗糙锋利，降低切削力，以减小工件变形和减小表面粗糙 度值，宜取度值，宜取较大前角较大前角。 工艺系统刚性较差工艺系统刚性较差时，宜取时，宜取较大前角较大前

7、角，以减小切，以减小切 削力和切削功率，减轻振动。削力和切削功率，减轻振动。 前角选择：前角选择：其他参数的选择其他参数的选择 前角的合理数值与前角的合理数值与刀面形状刀面形状及及刃区参数刃区参数以及其以及其 他角度有关，特别是和他角度有关，特别是和刃倾角刃倾角有密切关系。有密切关系。 带带负倒棱负倒棱的刀具允许采用较大前角；的刀具允许采用较大前角； 大前角刀具常与负刃倾角相匹配大前角刀具常与负刃倾角相匹配来保证切削刃来保证切削刃 强度和抗冲击能力。强度和抗冲击能力。 许多先进刀具就是在针对某种加工条件，善于许多先进刀具就是在针对某种加工条件，善于 灵活运用这些原则而产生的。灵活运用这些原则而

8、产生的。 2 2 刃区参数及前刀面形状的刃区参数及前刀面形状的选择选择 （1 1）刃区参数）刃区参数 刃区剖面型式有锋刃型、倒棱型和钝圆切削刃型三种。刃区剖面型式有锋刃型、倒棱型和钝圆切削刃型三种。 锋刃型锋刃型 倒棱型倒棱型钝圆型钝圆型 常用的前刀面形状及刃区剖面参数常用的前刀面形状及刃区剖面参数 切削刃口较锋利，但强度较差，切削刃口较锋利，但强度较差，0不能太大，不能太大， 不易断屑。不易断屑。 各种高速钢刃形复杂刀具及成形刀具，精加各种高速钢刃形复杂刀具及成形刀具，精加 工铸铁、青铜等脆性材料的硬质合金刀具。工铸铁、青铜等脆性材料的硬质合金刀具。 切削刃强度较好，但刀刃切削刃强度较好，但

9、刀刃 较钝，切削变形大。较钝，切削变形大。 硬脆刀具材料、加工高强度、高硬度（如淬火钢）硬脆刀具材料、加工高强度、高硬度（如淬火钢） 的车刀、铣刀、面铣刀等。的车刀、铣刀、面铣刀等。 在加工塑性材料时，为使切屑卷成螺旋形或折断在加工塑性材料时，为使切屑卷成螺旋形或折断 成成C形，使之易于排出和清理，常在前刀面上制成形，使之易于排出和清理，常在前刀面上制成 卷断屑槽。卷断屑槽。 卷断屑槽可作成直线圆弧型、直线型和全圆弧型三种。卷断屑槽可作成直线圆弧型、直线型和全圆弧型三种。 直线圆弧型和直线型断屑槽适用于切削碳素钢、合金直线圆弧型和直线型断屑槽适用于切削碳素钢、合金 结构钢、工具钢等，结构钢、工

10、具钢等，0515。 全圆弧型适用于切削紫铜、不锈钢等高塑性材料，全圆弧型适用于切削紫铜、不锈钢等高塑性材料， 0可增大至可增大至25 30。 比平前刀面可取较大前角且改善了卷屑比平前刀面可取较大前角且改善了卷屑 和断屑条件，但刃磨不如平前面简便。和断屑条件，但刃磨不如平前面简便。 各种高速钢刀具，加工纯铜、铝合金等低各种高速钢刀具，加工纯铜、铝合金等低 强度、低硬度的硬质合金刀具。强度、低硬度的硬质合金刀具。 加工各种钢材等塑性材料的硬加工各种钢材等塑性材料的硬 质合金车刀。质合金车刀。 加工铸铁等脆性材料用的硬质加工铸铁等脆性材料用的硬质 合金、陶瓷刀具。合金、陶瓷刀具。 零度倒棱，适用于高

11、速钢刀具。零度倒棱，适用于高速钢刀具。 切削刃强度及抗冲击能力增加，切削刃强度及抗冲击能力增加， 在同样条件下允许采用较大的在同样条件下允许采用较大的 前角，提高了刀具寿命。前角，提高了刀具寿命。 适用于陶瓷等脆性材料刀具。适用于陶瓷等脆性材料刀具。 切削刃强度及抗冲击能力切削刃强度及抗冲击能力 增加，且有一定的减压和增加，且有一定的减压和 消振作用。消振作用。 后角及后面形状的选择后角及后面形状的选择 后角的作用主要后角的作用主要 1) 减小主后刀面与工件之间的摩擦，提高已加工表减小主后刀面与工件之间的摩擦，提高已加工表 面质量和延长刀具寿命；面质量和延长刀具寿命； 2) 配合前角调整切削刃

12、和刀头部分锋利程度、强度和配合前角调整切削刃和刀头部分锋利程度、强度和 散热条件；散热条件； 3) 小后角车刀在特定的条件下可抑制切削时的振动。小后角车刀在特定的条件下可抑制切削时的振动。 影响影响刀具耐用度和加工表面质量刀具耐用度和加工表面质量。 合理后角的选择合理后角的选择 v当当hD(或进给量或进给量f)很小时很小时( (精加工精加工) )，磨损主要发生，磨损主要发生 在后刀面上，为减小磨损和增加切削刃的锋利程度，在后刀面上，为减小磨损和增加切削刃的锋利程度， 宜取较大的后角。宜取较大的后角。 v当切削厚度很大时，前刀面上月牙洼磨损显著，这当切削厚度很大时，前刀面上月牙洼磨损显著，这 时

13、取较小后角可以增强切削刃和加大散热体积。时取较小后角可以增强切削刃和加大散热体积。 例如：高速钢立铣刀，由于每齿进给量很小，后角取到例如：高速钢立铣刀，由于每齿进给量很小，后角取到1616 ，而圆片铣刀当，而圆片铣刀当 每齿进给量为每齿进给量为0.01mm0.01mm时，后角取时，后角取3030 。车刀后角的变动范围比前角要小。粗车刀后角的变动范围比前角要小。粗 车时，因车时，因hD较大，为保证切削刃强度取较小后角较大，为保证切削刃强度取较小后角(4(4 8 8 ) )；而精车时，；而精车时，hD 较小为保证已加工表面质量，取较大后角较小为保证已加工表面质量，取较大后角8 8 1212 。切断

14、刀的进给量较小，。切断刀的进给量较小， 且考虑进给运动对工作后角的影响宜取较大后角且考虑进给运动对工作后角的影响宜取较大后角1010 1212 。 刀具后角：切削条件刀具后角：切削条件 v工件材料的工件材料的强度、硬度强度、硬度较高时，为加强切削刃，较高时，为加强切削刃， 宜取较小后角宜取较小后角( ( 0 0=5=5 7 7 ) )。 v工件材料工件材料塑性较大塑性较大，加工硬化严重时，为减小后，加工硬化严重时，为减小后 刀面摩擦，应取较大后角刀面摩擦，应取较大后角(10(10 1212 ) )。 v当采用当采用负前角刀具负前角刀具加工高硬度高强度材料时，宜加工高硬度高强度材料时，宜 采用较

15、大后角采用较大后角(12(12 1515 ) )， v工艺系统刚性较差工艺系统刚性较差时，为避免振动，应适当减小时，为避免振动，应适当减小 后角。后角。 后角归纳为后角归纳为 尽量小尽量小 粗加工：粗加工：o , 精加工：精加工：o 塑性材料塑性材料:o 脆性材料脆性材料:o , 硬度高硬度高:o,强度高强度高o 工艺系统：刚度高工艺系统：刚度高o 归纳总结归纳总结 车刀的副后角一般取其车刀的副后角一般取其等于等于 主后角。主后角。 切断刀切断刀及及切槽刀的副后角，切槽刀的副后角， 由于受其结构强度的限制，由于受其结构强度的限制， 只能取得很小，只能取得很小， 0 0 =1=1 2 2 。 车

16、刀的副后角车刀的副后角 二二、后刀面形状及选择后刀面形状及选择 为减少刃磨后面的劳动量，提高刃磨质量，为减少刃磨后面的劳动量，提高刃磨质量， 常把后面作成常把后面作成双重后面双重后面，b1取取l3mm。 它可以增加后刀面与加工表面的接触面积，在切它可以增加后刀面与加工表面的接触面积，在切 削时能产生同振动位移方向相反的摩擦阻力，不仅可削时能产生同振动位移方向相反的摩擦阻力，不仅可 以减小振动，也可对工件表面起一定的熨压作用，从以减小振动，也可对工件表面起一定的熨压作用，从 而提高加工表面质量。而提高加工表面质量。 沿着后刀面磨出负后角倒棱面，倒棱角沿着后刀面磨出负后角倒棱面，倒棱角 01=-5

17、-10，倒棱面宽倒棱面宽b10.10.3mm。 消振棱消振棱 这是车削细长轴和镗孔时常采取的消振措施之一。这是车削细长轴和镗孔时常采取的消振措施之一。 主偏角的功用主偏角的功用 影响已加工表面残留面积的高度影响已加工表面残留面积的高度 影响各切削分力的比例影响各切削分力的比例 影响刀尖的强度和刀具耐用度影响刀尖的强度和刀具耐用度 影响断屑影响断屑 主、副偏角及刀尖形状的选择主、副偏角及刀尖形状的选择 主、副偏角及刀尖形状的选择主、副偏角及刀尖形状的选择 一、一、主偏角对切削加工的影响主偏角对切削加工的影响 1.1.对刀具耐用度影响很大。随着主偏角减小，刀具对刀具耐用度影响很大。随着主偏角减小，

18、刀具 耐用度提高。这是因为：耐用度提高。这是因为： v当背吃刀量当背吃刀量a ap p和进给量和进给量f f相同时，主偏角相同时，主偏角 的变化将改变切削层形状，使切削层参数的变化将改变切削层形状，使切削层参数 发生变化，从而影响切削刃上的负荷。发生变化，从而影响切削刃上的负荷。 当主偏角当主偏角KrKr减小时，由于切削层公称宽度减小时，由于切削层公称宽度 b bD D( (a ap p/sinKr/sinKr) )增加，切削层公称厚度增加，切削层公称厚度 h hD D(=fsinKr(=fsinKr) )减小，使作用在主切削刃单位减小，使作用在主切削刃单位 长度上的负荷减轻。长度上的负荷减轻

19、。 v主偏角减小，则刀尖角主偏角减小，则刀尖角 r r增大，增大， 使刀尖强度提高，散热体积增使刀尖强度提高，散热体积增 大。大。 v主偏角较小的刀具在切入时，主偏角较小的刀具在切入时， 最先与工件接触处是远离刀尖最先与工件接触处是远离刀尖 的地方，因而可减少因切入冲的地方，因而可减少因切入冲 击造成的刀尖损坏。击造成的刀尖损坏。 Kr1 Kr Kr2 Fp Ff 2 2影响切削分力比值及切削层单位面积切削力影响切削分力比值及切削层单位面积切削力 当当Kr减小时，由于减小时，由于hD 减小，变形系数减小，变形系数增大，增大， 使切削层单位面积切削力使切削层单位面积切削力 有所增大；在有所增大；

20、在ap和和f相同时，相同时， 使切削功率有所增加。但使切削功率有所增加。但 更主要的是会使背向力更主要的是会使背向力Fp 增大，容易引起工艺系统增大，容易引起工艺系统 振动。当工艺系统刚度不振动。当工艺系统刚度不 足时，会使刀具寿命降低。足时，会使刀具寿命降低。 3 3影响已加工表面质量影响已加工表面质量 减小减小Kr进可以使工件表面残留面积高度减小，进可以使工件表面残留面积高度减小， 从而使已加工表面粗糙度值减小。从而使已加工表面粗糙度值减小。 4 4影响断屑效果、排屑方向影响断屑效果、排屑方向 增大增大Kr会使会使hD增厚，增厚，bD减小，有利于切屑折断，减小，有利于切屑折断， 有利于孔加

21、工刀具使切屑沿轴向顺利流出。有利于孔加工刀具使切屑沿轴向顺利流出。 v 硬质合金车刀一般选用较大硬质合金车刀一般选用较大 的主偏角的主偏角(Kr(Kr6060 7575 ) )，以利于减少振，以利于减少振 动、断屑和采用较大的切削深度。动、断屑和采用较大的切削深度。 v 加工硬度高的材料，如冷硬铸铁和淬硬钢加工硬度高的材料，如冷硬铸铁和淬硬钢 时，在系统刚性好，切削深度不大时取时，在系统刚性好，切削深度不大时取 较小的主偏角较小的主偏角(Kr(Kr1010 3030 ) )，以利于提，以利于提 高刀具耐用度。高刀具耐用度。 二二、合理主偏角的选择原则合理主偏角的选择原则 粗加工时，粗加工时，

22、v 工艺系统刚性较好时，取较小的主偏角可工艺系统刚性较好时，取较小的主偏角可 提高刀具耐用度；刚性不足，加车削细长提高刀具耐用度；刚性不足，加车削细长 轴时，应取大的主偏角，可取轴时，应取大的主偏角，可取KrKr9090 9393 ，以减小背向力，以减小背向力a ap p，减少振动。，减少振动。 v 需要从中间切入及仿形加工的车刀，应取需要从中间切入及仿形加工的车刀，应取 较大主偏角；较大主偏角； v 车阶梯轴则需用车阶梯轴则需用KrKr9090 的偏刀；的偏刀； v 要用一把刀加工外圆、端面和倒角时可取要用一把刀加工外圆、端面和倒角时可取 KrKr4545 。 主偏角选择总结主偏角选择总结

23、系统刚度：刚度好，系统刚度：刚度好，Kr取小值，刚度取小值，刚度 差，差，Kr取大值取大值 工件形状：工件形状：Kr按工件阶梯的角度选按工件阶梯的角度选 工件材料：工件很硬时，工件材料：工件很硬时，Kr取小值取小值 散热条件：需要时加强散热时，散热条件：需要时加强散热时，Kr取取 小值小值 产量条件：需要刀具通用性好时，取产量条件：需要刀具通用性好时，取 Kr90、Kr45 副偏角副偏角K K r r的大小主要影响的大小主要影响刀具耐用度刀具耐用度和和已加已加 工表面质量。工表面质量。 三三、副偏角的、副偏角的作用作用及选择及选择 1. 1. 副偏角副偏角K K r r的作用的作用 减小副切削

24、刃及副后面与已加工表面之间的摩擦。减小副切削刃及副后面与已加工表面之间的摩擦。 副偏角太小或太大刀具耐用度副偏角太小或太大刀具耐用度 都不高，其存在着一个合理值都不高，其存在着一个合理值 K K r r 对刀具耐用度的影响 对刀具耐用度的影响 这是因为：这是因为： 副偏角过小会增加参加切削工作的刀刃副偏角过小会增加参加切削工作的刀刃 长度，增大副后刀面与已加工表面间的摩擦，长度，增大副后刀面与已加工表面间的摩擦， 同时也易引起振动；同时也易引起振动； 而副偏角过大致使刀尖强度降低和散热而副偏角过大致使刀尖强度降低和散热 条件恶化，结果会使刀具耐用度降低。条件恶化，结果会使刀具耐用度降低。 在副

25、偏角较小时，加工表面粗糙在副偏角较小时，加工表面粗糙 度值较小。度值较小。 K K r r 对 对加工表面质量的影响加工表面质量的影响 这是因为：这是因为： 减小副偏角可减小残留面积高度，减小副偏角可减小残留面积高度， 降低理论表面粗糙度值。降低理论表面粗糙度值。 2. 2. 合理副偏角合理副偏角K K r r的选择的选择 v 一般刀具的副偏角，在工艺系统刚性较好，不产一般刀具的副偏角，在工艺系统刚性较好，不产 生振动的情况下，可选取较小的数值，如取生振动的情况下，可选取较小的数值，如取 Kr=510。 v精加工刀具的副偏角应取得更小一精加工刀具的副偏角应取得更小一 点，必要时，可磨出一段点，

26、必要时，可磨出一段Kr=0的的 修光刃，车刀的修光刃长度取为修光刃，车刀的修光刃长度取为b (1.21.3)f，硬质合金端铣刀的硬质合金端铣刀的 b(46)f。 考虑对Ra的影响一般尽量取小值 v 切断刀和切槽刀由于切断刀和切槽刀由于 结构强度的限制，只结构强度的限制，只 能取很小的副偏角，能取很小的副偏角， K K r r=1=1 3 3 。 刃倾角的功用刃倾角的功用 1.1.控制切屑流出方向。控制切屑流出方向。 外圆车刀刃倾角外圆车刀刃倾角s对排屑方向的影响对排屑方向的影响 可见，在精车时，希望取正刃倾角可见，在精车时，希望取正刃倾角(+s)，以使切，以使切 屑流向待加工表面，防止缠绕和划

27、伤已加工表面。屑流向待加工表面，防止缠绕和划伤已加工表面。 刃倾角小于0时 刃倾角等于0时 刃倾角大于0时 2.2.影响切削刃的锋利程度。影响切削刃的锋利程度。 当当s0的斜角切削时，由于切屑在前刀面的斜角切削时，由于切屑在前刀面 上流向的改变，使实际前角增大；同时，刃倾角上流向的改变，使实际前角增大；同时，刃倾角 增大还可减小刀刃的钝圆半径，使切削刃变得锋增大还可减小刀刃的钝圆半径，使切削刃变得锋 利。如利。如切下极薄切屑的精车刀、精刨刀多采切下极薄切屑的精车刀、精刨刀多采 用用4575的大刃倾角。的大刃倾角。 3.3.影响切削分力的大小。影响切削分力的大小。 当负刃倾角绝对值增大时，背向力

28、当负刃倾角绝对值增大时，背向力Fp显著增显著增 大，将导致工件变形及引起振动。大，将导致工件变形及引起振动。 刃倾角对刀具耐用度的影响如下图所示。刃倾角对刀具耐用度的影响如下图所示。 在不同的加工条件下，也存在着一个合理数值。在不同的加工条件下，也存在着一个合理数值。 二二、合理刃倾角的选择原则、合理刃倾角的选择原则 1.1.加工一般钢料和灰铸铁，粗车取加工一般钢料和灰铸铁，粗车取s05， 精车时取精车时取s=0+5；有冲击负荷时，；有冲击负荷时， s=-5-15；当冲击特别大时，可取；当冲击特别大时，可取 s=-30-45。 2.2.加工高强度钢、高锰钢、淬硬钢时，可取加工高强度钢、高锰钢、

29、淬硬钢时，可取 s=-5-15或负数的绝对值更大一些。或负数的绝对值更大一些。 3.3.工艺系统刚性不足时，尽量不采用负刃倾角。工艺系统刚性不足时，尽量不采用负刃倾角。 1）粗加工）粗加工S 0 （使（使FP小些）小些） 2）断续切削：）断续切削：S 0（保护刀尖）（保护刀尖） 3）工件）工件b、HB大：大：S 0（使（使FP小些）小些） 5）微量切削：）微量切削：S取大值取大值(使刀具实际刃口使刀具实际刃口 半半 径径) 注意：刀具各角度之间是互相联系互相影响的。注意：刀具各角度之间是互相联系互相影响的。 孤立地选择某一角度并不能得到所希望的合理值。孤立地选择某一角度并不能得到所希望的合理值

30、。 例如：改变前角将使刀具的合理后角发生变化。例如：改变前角将使刀具的合理后角发生变化。 在加工硬度较高的材料时，为增加刀刃强度，在加工硬度较高的材料时，为增加刀刃强度， 一般取较小的后角。一般取较小的后角。 但在加工特别硬的材料，如淬硬钢时，通常采用负但在加工特别硬的材料，如淬硬钢时，通常采用负 前角，这时楔角已较大，如适当增加后角，不仅使前角，这时楔角已较大，如适当增加后角，不仅使 切削刃易于切入工件，而且还可提高刀具耐用度。切削刃易于切入工件，而且还可提高刀具耐用度。 刀具前角和刃倾角的选择也常常是互相影响的。刀具前角和刃倾角的选择也常常是互相影响的。 强力切削时，切削面积大，切削力也大

31、，为强化刀刃，强力切削时，切削面积大，切削力也大，为强化刀刃， 前角适宜取小一些。但此时如采用太小前角会导致切前角适宜取小一些。但此时如采用太小前角会导致切 屑变形太大。可以采用较大前角，而同时采用负的刃屑变形太大。可以采用较大前角，而同时采用负的刃 倾角及负倒棱来强固刀刃；采用过渡刃来强化刀尖，倾角及负倒棱来强固刀刃；采用过渡刃来强化刀尖， 从而达到满意的效果。从而达到满意的效果。 由此可见，任何一个刀具合理几何参数，都应该在由此可见，任何一个刀具合理几何参数，都应该在 多因素的相互联系中确定。多因素的相互联系中确定。 硬质合金车刀合理前角参考值硬质合金车刀合理前角参考值 Answer 应选

32、择负前角，以使合金刀片受压而应选择负前角，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，大一些），以使刀头刚性好，散热好， 切削刃强度好，不易崩刀。切削刃强度好，不易崩刀。 子项目子项目2 2 切削用量选择切削用量选择 7.10.2 选择刀具耐用度 (1) 根据刀具的复杂程度和制造、重磨的费用来选择。根据刀具的复杂程度和制造、重磨的费用来选择。结构简单、 成本不高的刀具，刀具耐用度应选得低些，结构复杂和精度高 的刀具应选得高些。 (2) 对于装刀、换刀和调刀比较复杂的多刀机床、组合机床与自动 化加工刀具，刀具耐用度应选得

33、高些，尤应保证刀具的可靠性。 一般为通用机床上同类刀具的24 倍。 (3) 对于机夹可转位刀具，由于换刀时间短，为了充分发挥其切削 性能，提高生产效率，刀具耐用度可选得低些，大致为30min。 (4) 若某工序的生产率限制了整个车间生产率生产率的提高，该工序的刀 具耐用度要选得低些；若某工序单位时间内所分担到的全厂开 支较大，刀具耐用度也应选得低些。 (5) 大件精加工时，为避免切削时中途换刀，刀具耐用度应按零件 精度和表面粗糙度来确定，一般为中小件加工时的23 倍。 7.10.3 切削用量的选择切削用量的选择 要提高生产率，必须取尽可能大的要提高生产率，必须取尽可能大的 ap、f 和和Vc.

34、 事实上事实上ap、f 和和Vc 的提高受到来自机的提高受到来自机 床、工艺系统、刀具和加工质量要求等诸床、工艺系统、刀具和加工质量要求等诸 多因素的限制。因此，应重点考虑以下限多因素的限制。因此，应重点考虑以下限 制因素来选择切削用量。制因素来选择切削用量。 制定合理的切削用量，要综合考虑生制定合理的切削用量，要综合考虑生 产率、加工质量和加工成本产率、加工质量和加工成本 (1) 切削用量对生产率的影响。切削用量对生产率的影响。在粗加工时，毛坯的余量较在粗加工时，毛坯的余量较 大，加工精度和表面粗糙度值要求均不高，在制定切削用大，加工精度和表面粗糙度值要求均不高，在制定切削用 量时，量时，要

35、在保证刀具耐用度的前提下，尽可能地以提高生要在保证刀具耐用度的前提下，尽可能地以提高生 产率和降低加工成本为目标产率和降低加工成本为目标。 (2) 切削用量对刀具耐用度的影响。切削用量对刀具耐用度的影响。在切削用量三要素中，在切削用量三要素中， vc对刀具耐用度的影响最大，f 的影响次之，ap影响最小。 因此，从保证合理的刀具耐用度来考虑时，应首先选择尽因此，从保证合理的刀具耐用度来考虑时，应首先选择尽 可能大的可能大的ap；其次按工艺和技术条件的要求选择较大的；其次按工艺和技术条件的要求选择较大的f； 最后根据合理的刀具耐用度，用计算法或查表法确定最后根据合理的刀具耐用度，用计算法或查表法确

36、定v。 (3) 切削用量对加工质量的影响 在切削用量三要素中，切削速度在切削用量三要素中，切削速度v v 增大时，切屑变增大时，切屑变 形和切削力有所减小，已加工表面粗糙度值减小；进形和切削力有所减小，已加工表面粗糙度值减小；进 给量给量f f 增大，切削力将增大，且表面粗糙度值会显增大，切削力将增大，且表面粗糙度值会显 著增大；著增大；a ap p增大，切削力增大，切削力F Fz z成比例增大，使工艺系统成比例增大，使工艺系统 弹性变形增大，并可能引起振动，因而会降低加工精弹性变形增大，并可能引起振动，因而会降低加工精 度，使已加工表面粗糙度值增大。度，使已加工表面粗糙度值增大。 因此，在精

37、加工和半精加工时，常常采用较小的背吃因此，在精加工和半精加工时，常常采用较小的背吃 刀量刀量a ap p和进给量和进给量f f。为了提高表面质量，硬质合金车。为了提高表面质量，硬质合金车 刀常采用较高的切削速度刀常采用较高的切削速度( (一般一般 v v=80 m/min=80 m/min100 100 m/min)m/min)，高速钢车刀则采用较低的切削速度，高速钢车刀则采用较低的切削速度( (如宽刃如宽刃 精车刀精车刀 v v = 3m/min= 3m/min8m/min)8m/min)。 选择原则选择原则 粗加工，以提高生产率为主，兼顾加工成本，粗加工，以提高生产率为主，兼顾加工成本，

38、应选应选ap尽量大，尽量大， 较大较大f，最后在刀具耐用度和，最后在刀具耐用度和 机床功率允许的条件下选择合理机床功率允许的条件下选择合理。 精加工时，以提高加工质量为主，兼顾生产精加工时，以提高加工质量为主，兼顾生产 率和生产成本。故按加工余量，按表面质量率和生产成本。故按加工余量，按表面质量 要求选择合理的要求选择合理的ap、 f ，在保证刀具耐用度和，在保证刀具耐用度和 加工质量的前提下选择尽量大的加工质量的前提下选择尽量大的 。 （一）粗加工切削用量的选择方法（一）粗加工切削用量的选择方法 1、在保留半精加工余量的前提下，尽量将粗加工余、在保留半精加工余量的前提下，尽量将粗加工余 量一

39、次切削完。若余量过大或工艺系统刚性过差时，量一次切削完。若余量过大或工艺系统刚性过差时， 可分二次切除余量（一般最多分成二次切除）可分二次切除余量（一般最多分成二次切除） 2、综合考虑机床进给机构强度、加工工件刚度和刀、综合考虑机床进给机构强度、加工工件刚度和刀 片强度等情况下，选取一个最大的进给量。片强度等情况下，选取一个最大的进给量。 3、根据规定达到的刀具耐用度、根据规定达到的刀具耐用度T，确定切削速度，确定切削速度， 4、校验机床功率、校验机床功率 1. 背吃刀量的选择 切削加工一般分为粗加工、半精加工和精加工。切削加工一般分为粗加工、半精加工和精加工。 粗加工粗加工( Ra =12.

40、5 m50 m)时，应尽量用一次时，应尽量用一次 走刀就切除全部加工余量。在中等功率机床上，走刀就切除全部加工余量。在中等功率机床上， ap 8 mm10 mm。 半精加工半精加工( Ra = 3. 2m6.3 m )时，时， ap0.5 mm2mm。 精加工精加工( Ra = 0.8 m1.6 m )时，时， ap 0.1 mm0.4 mm。 粗加工时，当加工余量太大、工艺系统刚性不足、或粗加工时，当加工余量太大、工艺系统刚性不足、或 者加工余量极不均匀，以致引起很大振动时，可分几者加工余量极不均匀，以致引起很大振动时，可分几 次走刀，若二次走刀或多次走刀时，应将第一次走刀次走刀，若二次走刀

41、或多次走刀时，应将第一次走刀 的背吃刀量取大些，一般为总加工余量的的背吃刀量取大些，一般为总加工余量的2/32/33/43/4。 而且最后一次走刀的背吃刀量取的要小一点。而且最后一次走刀的背吃刀量取的要小一点。 在加工铸、锻件或不锈钢等加工硬化严重的材料时，在加工铸、锻件或不锈钢等加工硬化严重的材料时， 应尽量使背吃刀量大于硬皮层或冷硬层的厚度，以保应尽量使背吃刀量大于硬皮层或冷硬层的厚度，以保 护刀尖，避免过早磨损。护刀尖，避免过早磨损。 精加工时，背吃刀量的选取应该根据表面质量的要求精加工时，背吃刀量的选取应该根据表面质量的要求 来选择。在用硬质合金刀具、陶瓷刀具、金刚石和立来选择。在用硬

42、质合金刀具、陶瓷刀具、金刚石和立 方氮化硼刀具精细车削和镗孔时，背吃刀量可取为方氮化硼刀具精细车削和镗孔时，背吃刀量可取为 a p =0.05 mm0.2 mm，f =0.01 mm0.1 mm， v =240 m/min900 m/min 2.进给量的选择进给量的选择 粗加工时，由于工件的表面质量要求不高，进给量的粗加工时，由于工件的表面质量要求不高，进给量的 选择主要受切削力的限制。在机床进给机构的强度、选择主要受切削力的限制。在机床进给机构的强度、 车刀刀杆的强度和刚度以及工件的装夹刚度等工艺系车刀刀杆的强度和刚度以及工件的装夹刚度等工艺系 统强度良好，硬质合金或陶瓷刀片等刀具的强度较大

43、统强度良好，硬质合金或陶瓷刀片等刀具的强度较大 的情况下，可选用较大的进给量值。当断续切削时，的情况下，可选用较大的进给量值。当断续切削时， 为减小冲击，要适当减小进给量。为减小冲击，要适当减小进给量。 在半精加工和精加工时，因背吃刀量较小，切削力不在半精加工和精加工时，因背吃刀量较小，切削力不 大，进给量的选择主要考虑加工质量和已加工表面粗大，进给量的选择主要考虑加工质量和已加工表面粗 糙度值，一般取的值较小。糙度值，一般取的值较小。 在实际生产中，进给量常常根据经验或在实际生产中，进给量常常根据经验或查表法查表法确定。确定。 3.切削速度的选择 (1) (1) 粗加工时，粗加工时，a ap

44、 p和和f f 均较大，故选择较低的均较大，故选择较低的c c ssss精加工时，精加工时，a ap p和和f f 均较小，故选择较高的均较小，故选择较高的c c (2) (2) 加工材料的强度及硬度较高时，材料的加工加工材料的强度及硬度较高时，材料的加工 性越差时应选较低的性越差时应选较低的c c 。 (3) (3) 在断续切削或者是加工锻、铸件等带有硬皮在断续切削或者是加工锻、铸件等带有硬皮 的工件时，为了减小冲击和热应力，要适当降的工件时，为了减小冲击和热应力，要适当降 低低c c 。 (4) (4) 加工大件、细长轴和薄壁工件时，要选用较加工大件、细长轴和薄壁工件时，要选用较 低的切削

45、速度。低的切削速度。 切削用量选择实例 已知已知：工件材料：工件材料 45 钢，钢，b =0.598GPa锻件。锻件。 加工要求加工要求: 车外圆至车外圆至 48mm，表面粗糙度值，表面粗糙度值Ra =3.2 m，尺寸精度，尺寸精度IT8。 机机 床床: CA 6140D型卧式车床。型卧式车床。 刀刀 具具: 焊接式焊接式YT 15 硬质合金外圆车刀，刀杆尺寸为硬质合金外圆车刀，刀杆尺寸为 16mm25mm150mm，几何参数为，几何参数为 o = 15,o = 7, r = 75, r = 15, s = 0 求：车削外圆的切削用量。求：车削外圆的切削用量。 解：由于被加工表面有一定的粗糙度值和尺寸精解：由于被加工表面有一定的粗糙度值和尺寸精 度要求，所以分粗车和半精车两道工序完成。度要求，所以分粗车和半精车两道工序完成。 1. 粗车粗车 (1) 确定背吃刀量确定背吃刀量 a p 。由图知，单边余量为。由图知，单边余量为