第10章-刀具合理几何参数的选择课件

第十章刀具合理几何参数的选择刀具合理几何参数包括：刀具的切削角度、刀面的形式、切削刃的形状。刀具合理几何参数的概念：指在保证质量的前提下，能够获得最高刀具耐用度，达到提高效率或降低生产成本的几何参数。第十章刀具合理几何参数的选择刀具合理几何参数1

一、前角的功用及选择1）增大前角，可以减小切屑变形，减小切削热，提高刀具耐用度；2）增大前角会使楔角减小，降低了刀刃强度，易崩刃；同时减小了导体的散热面积，降低刀具耐用度。合理的前角γopt，主要取决于刀具材料和工件材料的种类及性质。

第一节前角及前刀面形状的选择一、前角的功用及选择第一节前角及前刀面形状的选择2

1、刀具材料的强度及韧性较高时，可选用较大的前角；1、刀具材料的强度及韧性较高时，可选用较大的前角；3

2、刀具的前角还取决于工件材料的种类和性质1）加工塑性材料时，应选用较大的前角；加工脆性材料（如铸铁等）时，应选用较小的前角。2）工件材料强度或硬度较小时，宜选用较大的前角。3）用硬质合金车刀加工强度很大的钢件或淬硬钢，特别是断续切削时，常采用负前角（-5°~-20°）。但负前角会增大切削力（特别是Fy力）和能耗，易引起机床振动，只有在工件材料强度和硬度很高，切削时冲击很大时，才采用负前角。3、合理选择前角，还应考虑一些具体的加工条件1）粗加工时，特别在断续切削时，采用较小的前角；2）精加工时，采用较大的前角。3）工艺系统较差，或电机功率不足时，采用较大的前角；4）自动化机床上，为使切削性能稳定，宜采用小一些的前角。2、刀具的前角还取决于工件材料的种类和性质4

二、倒棱及其参数的选择倒棱的主要作用是：增强切削刃，减小刀具破损。另外，刀具倒棱处楔角增大，散热条件改善。由于副倒棱增强了切削刃，所以可相对采用较大的前角。如果倒棱较宽，使切屑完全沿倒棱流出，则负倒棱起到了负前角的作用。加工铸铁、铜合金等脆性材料时的刀具，以及形状复杂的成形刀具，一般不磨出倒棱；（本身就采用较小的前角）在断续切削时，可以增大钝圆半径，以提高刀具的寿命。钝圆同时还起到对易加工表面切挤烫压作用及消振作用，对提高易加工表面粗糙度有利。二、倒棱及其参数的选择倒棱的主要作用是：增强切削刃，减小刀5

三、带卷屑槽的前刀面形状及其参数的选择为了控制切屑的形状，常在前刀面上磨出卷屑槽。卷屑槽的分类：a直线圆弧形；b直线形；c全圆弧形1、直线圆弧形：圆弧半径Rn较小时，切屑变形大，易于折断；但太小时，切屑易于堵塞在槽内，增大切削力，造成崩刃。2、直线形：直线形卷屑槽的槽底角，对切屑的卷曲变形有直接的影响。一般取槽底角等于110°~130°3、全圆弧形：可获得较大的前角，而不至于使切削刃部分强度影响很大。4、卷屑槽长度Wn对切屑变形影响很大：Wn小，易断屑，太小，切屑飞溅；Wn大，不易断屑。一般取Wn=(7~10)f三、带卷屑槽的前刀面形状及其参数的选择为了控制切屑的形状，6

后角的功用

①影响后刀面与加工表面之间的摩擦

②影响加工工件的精度③影响刀具耐用度和刃口的强度第二节后角的选择后角的功用第二节后角的选择7

一、增大后角，可提高刀具耐用度的原因1、增大后角，可减小弹性恢复层与后刀面的接触长度，因而减小后刀面的摩擦与磨损；2、后角增大，楔角减小，刀刃钝圆半径减小，可减小工件表面的弹性恢复；3、在磨损标准VB一定的情况下，后角的增大，可使刀具磨去较大体积的刀具材料，因而增加了刀具寿命。后角太大时，由于楔角的减小，将消弱切削刃的强度。一、增大后角，可提高刀具耐用度的原因3、在磨损标准VB一定8

二、决定后角大小的主要因素

后角的大小，主要取决于切削厚度(或进给量)的大小。1、切削厚度较小时，宜采用较大的后角；切削厚度较大时，宜采用较小的后角；2、其它因素的影响1）工件材料强度或硬度较高时，宜采用较小的后角；工件材料较软、塑性较大的材料，应取较大的后角；2）当工艺系统刚性较差时，为了减小振动，宜采用较小的后角。为了进一步减小或消除切削时的振动：(1)在车刀后到面上磨出bα1=0.1~0.2mm，αo1=0°的刃带；(2)或磨出bα1=0.1~0.3mm，αo1=-5°~-10°的消振棱。a：增加了后刀面与已加工表面之间的接触面积，可以产生同振动位移方向相反的摩擦阻力；b：对已加工表面起一定的烫压作用。二、决定后角大小的主要因素9第10章-刀具合理几何参数的选择ppt课件10

（3）对尺寸精度要求较高的刀具，宜采用较小的后角。原因：NB一定时，较小的后角可使刀具耐用度提高，切削尺寸稳定。

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一、主偏角的功用及选择1.主偏角的功用

①影响已加工表面残留面积的高度②影响各切削分力的比例③影响刀尖的强度和刀具耐用度④影响断屑第三节主偏角、副偏角及刀尖形状的选择一、主偏角的功用及选择第三节主偏角、副偏角及刀尖形状的选12

2、主偏角减小，可提高刀具耐用度（1）主偏角减小，切削宽度增加，单位切削刃上负荷减小，散热条件改善；（2）主偏角减小，刀尖角增大，刀尖强度提高，刀尖散热体积增大；（3）主偏角减小时，最先与工件接触的是远离刀尖的地方，可减少因切入冲击对刀尖的损坏。3、主偏角对加工表面粗糙度的影响减小主偏角，使加工表面粗糙度减小2、主偏角减小，可提高刀具耐用度13

4、主偏角对系统刚性的影响（1）减小主偏角，导致径向分力Fy增加，使切削过程中产生挠度f，降低加工精度；（2）在工艺刚性不足的情况下，Fy增加会引起振动，降低表面粗糙度。5、主偏角选择原则（1）工艺刚性很强时，选用较小的主偏角；（2）工艺刚性不足时，选用较大的主偏角。4、主偏角对系统刚性的影响14

二、副偏角的功用及选择1、副切削刃的作用，是最终形成已加工表面。副偏角的大小对刀具耐用度及表面粗糙度都有影响。（1）减小副偏角，会增加副切削刃参加切削的工作长度，增大副后刀面与已加工表面的摩擦，降低刀具耐用度；（2）副偏角过小，会增加工艺系统振动；（3）增大副偏角，会使刀尖强度降低，散热条件恶化。（4）减小副偏角，加工表面粗糙度减小。二、副偏角的功用及选择15

2、副偏角的选择（1）工艺系统刚性较好时，在不产生振动的情况下，取较小的副偏角；（2）为了提高表面质量，可采用带副偏角为零的修光刃刀具。

带有修光刃的刀具切削时，径向分力Fy很大，要求工艺系统刚性较高，否则易造成切削过程振动。2、副偏角的选择带有修光刃的刀具切削时，径向分力Fy很大，16

三、刀尖形状及尺寸的选择1、刀尖处的工作特点：（1）强度差、散热条件差；（2）切削温度高，很易磨损。此外，刀尖部分的形状，对残留面积高度及表面粗糙度影响很大。功用：刀尖过渡刃可显著提供刀具的耐崩刃性和耐磨性，从而提高刀具的耐用度。三、刀尖形状及尺寸的选择17

2、刀尖处的过渡刃的几种形式：3、过渡刃形式的选择

精加工时常采用圆弧过渡刃。1）适当增大rε，可减小刀具的磨损和破损，Fy力也增大，工艺系统刚性不高时，易引起振动；2）刀具材料脆性较大时，对振动敏感，宜选用较小的刀尖圆弧半径；3）精加工比粗加工rε小。粗加工时，背吃刀量较大，为减小径向分力Fy和振动常采用较大的主偏角，但刀尖强度、散热条件较差，此时常磨出直线过渡刃。切断刀2、刀尖处的过渡刃的几种形式：3、过渡刃形式的选择切断刀18刃倾角的功用及其选择1、刃倾角的功用（1）控制切屑流出方向；第四节刃倾角的选择刃倾角小于0°时，切屑流向已加工表面刃倾角的功用及其选择第四节刃倾角的选择刃倾角小于0°时，切19刃倾角大于0°时，切屑流向床头箱刃倾角大于0°时，切屑流向床头箱20刃倾角等于0°时，切屑沿主切削刃法线方向刃倾角等于0°时，切屑沿主切削刃法线方向21（2）影响刀头强度及断续切削时，切削刃上受冲击位置。λs＞0，刀尖先接触；λs＜0，远离刀尖处的切削刃先接触。（3）刃倾角的存在，使切削面积在切入时由小到大，实现平稳切削；第10章-刀具合理几何参数的选择ppt课件22（4）影响刀具的锋利程度：斜切时，实际增大了前角（5）影响分力的大小：负λs绝对值增大，径向切削分力增大，影响系统刚性。（4）影响刀具的锋利程度：斜切时，实际增大了前角232、刃倾角的选择根据加工性质和加工条件