第3章-刀具角度和切削用量.ppt

1、刀具几何参数的合理选择 刀具几何参数主要包括：刀具角度、刀刃的刃形、刃口形状、前刀面与后刀面型式等。 当刀具材料和刀具结构确定后，合理选择和改进刀具几何参数是保证加工质量、提高效率、降低成本的有效途径。 以下主要介绍刀具几何参数选择的原则和方法。 1 前角、前刀面的功用和选择 前角是刀具上的一个重要参数。前角和前刀面各具不同作用，相互之间又有密切联系。 前刀面有平面型、曲面型、带倒棱型三种。,刀 具 几 何 参 数 的 合 理 选 择,刀 具 几 何 参 数 的 合 理 选 择,前刀面的型式 a)平面型、b)曲面型、c0带倒棱型,根据前角正负可分为：正前角平面型(用在精加工刀具) 负前角平面(

2、高硬度，高强度材料刀具） 负前角双面型（前后刀面同时磨损的刀具） 根据曲面的形状不同有：圆弧曲面、波形曲面和其它形状的曲面型；曲面前刀面起卷屑作用，并有助于断屑和排屑。故主要用于粗加工塑性金属刀具和孔加工刀具上。 倒棱型分为：平面带倒棱型和曲面带倒棱型。,刀 具 几 何 参 数 的 合理 选 择,前角选择原则：在刀具强度许可条件下，尽量选用大的前角。 因此，前角的数值应由工件材料、刀具材料和加工工艺要求决定。 一般情况下，加工有色金属前角较大，可达o=30； 加工铸铁和钢时，硬度和强度越高，前角越小； 加工高锰钢、钛合金时，为提高刀具的强度和导热性能，选用较小前角o10； 加工淬硬钢选用负前角

3、0o-10。 工件材料不同时前角的数值参考表1选取，刀具材料不同时前角的数值参考表2选取。,刀 具 几 何 参 数 的 合 理 选 择,刀 具 几 何 参 数 的 合 理 选 择,表1 硬质合金刀前角值,表2 不同刀具材料加工的前角值,2 后角和后刀面的功用和选择 后角影响切削中的摩擦和刀具强度。如图所示，减小后角，会加剧后刀面与加工表面间摩擦，使刀具磨损加大，加工表面冷硬程度增加、质量变差，尤其在切削厚度hD较小时更为突出。 减小后角的优点是，刀具强度高，散热性能好; 在磨损量VB相同条件下，小后角刀具经重磨后，刀具材料损耗小，图（a）、 （b）所示 后角选择原则是：1)在粗加工以确保刀具强

4、度为主，可选小后角，在精加工时以保证加工表面质量为主，可选较大的后角。 2)后角0应随切削厚度hD变化而改变，切削厚度增加，后角o应减小；hD减小、o应增大。例如进给量f0.3mm/r，取o=10左右；进给量f0.3mm,取o=6左右。,刀 具 几 何 参 数 的 合 理 选 择,刀 具 几 何 参 数 的 合 理 选 择,后角与后角作用 a) o 小时；b) o大时；c) 消振棱边；d) 刃带,如图（c）所示，若在后刀面上磨出倒棱面b1=0.10.3mm、负后角o1= -5-10，切削时产生支承作用，增加系统刚性并起到消振阻尼作用，这是在车削细长轴经常采取的消振措施。对有些定尺寸刀具来说，如

5、铰刀、拉刀、钻头等，在后刀面上磨出了宽度较小、后角为0的刃带，见图（d）。它除了起支承定位作用外，主要在磨前后刀面时，保持直径尺寸不变。 普通车刀的副后角o 作成与主后角o相等。有些刀具（切断刀、铣刀、拉刀等）的副后角较小，主要用以提高刀具强度。,刀 具 几 何 参 数 的 合 理 选 择,2.2.3.3 主偏角、副偏角的功用与选择 主偏角r主要影响切削宽度bD和切削厚度hD并影响刀具强度。主偏角r减小，使切削宽度bD增大、刀尖角r增大、刀具强度高、散热性能好，故刀具耐用度高。但会增大切深抗力，引起振动和加工变形。 主偏角r选择的原则主要是： 在工艺系统刚性不足的情况下，为减小切削力，选取较大

6、的主偏角。 在加工强度高、硬度高的材料时，为提高刀具耐用度，选取较小主偏角。 副偏角r 影响加工表面粗糙度和刀具强度。通常在不产生摩擦和振动条件下，应选取较小的副偏角。,刀 具 几 何 参 数 的 合 理 选 择,表 主偏角kr 、副偏角kr选用值,图 过渡刃形式 (a) 直线刃 (b) 圆弧刃 (c) 平行刃 (d) 大圆弧刃,刀 具 几 何 参 数 的 合 理 选 择,2.2.3.4 刃倾角的功用与选择 刃倾角s主要影响切屑的流向和刀具强度。 刃倾角s的选择原则是：主要根据刀具强度、流屑方向和加工条件而定。 如图所示，在带间断或冲击振动切削时，选一s能提高刀头强度、保护刀尖；许多大前角刀具

7、常配合选用负的刃倾角来增加刀具强度，有些刀具如车刀、镗刀、铰刀和丝锥等，常利用改变刃倾角s来获得所需的切屑流向；对于多齿刀具如铣刀、铰刀和拉刀等，增大刃倾角s ，可增多同时工作齿数，提高切削平稳性。 刃倾角的具体数值可参考表选择,刀 具 几 何 参 数 的 合 理 选 择,刀 具 几 何 参 数 的 合 理 选 择,表 刃倾角s数值的选用表,图 间断切削时的s a)刨刀；b)铣刀；c)车刀,切削用量的合理选择 当确定了刀具几何参数后，还需要选择切削用量参数ap、f 和vc才能进行加工。 相同的加工条件，选用不同的切削用量，会产生不同的切削效果。 要求选出一组合理的切削用量，在满足经济性和高效率

8、情况下，加工出符合质量要求的零件。 1 、切削用量选择原则 确定切削用量的原则应该是： 能达到零件的质量要求（主要指表面粗糙度和加工精度）并在工艺系统强度和刚性允许条件下及充分利用机床功率和发挥刀具切削性能的前提下选取一组最大切削用量。,切削用量的合理选择,根据不同的加工条件和加工要求，又考虑到切削用量各参数对切削过程规律的不同影响，故切削用量参数ap、f 和vc增大的次序和程度应有所区别。这可从以下几个主要方面分析： 生产效率 切削用量ap、f 和vc增大，切削时间减小。当加工余量一定时，减小背吃刀量ap后，使走刀次数增多，切削时间成倍增加，生产效率成倍降低，所以，一般情况下尽量优先增大ap

9、 ，以求一次进刀全部切除加工余量。 机床功率 切削用量对功率的影响是由于使切削力与切削速度变化造成的。当背吃刀量ap和切削速度vc增大时，均使切削功率成正比增加，此外，增大背吃刀量ap 、使切削力增加多，而增大进给量f 使切削力增加较少、消耗功率也较少。所以，在粗加工时，应尽量增大进给量f 是合理的。,切削用量的合理选择,刀具耐用度 在切削用量参数中,对刀具耐用度影响最大的是切削速度vc ,其次是进给量f,影响最小的是背吃刀量ap，过高的切削速度和大的进给量,会由于经常磨刀、装卸刀具而增加费用、提高加工成本。 表面粗糙度 这是在半精加工、精加工时确定切削用量应考虑的主要原则。在较理想的条件下,

10、提高切削速度vc能降低表面粗糙度值。而在一般条件下，提高背吃刀量ap对切削过程产生的积屑瘤、鳞刺、冷硬和残余应力的影响并不显著，故提高背吃刀量对表面粗糙度影响较小。所以,加工表面粗糙度主要限制的是进给量f 的提高。 综上所述，合理选择切削用量，应该首先选择一个尽量大的背吃刀量ap ，其次选择一个大的进给量 f，最后根据已确定的和ap和f，并在刀具耐用度和机床功率允许条件下选择一个合理的切削速度vc。,切削用量的合理选择,2、 切削用量选择方法 粗加工的切削用量，一般以提高生产效率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工的切削用量，应以保证加工质量为前提，并兼顾切削效率、经济性和加工成

11、本。粗车、半精车和精车切削用量的具体选择方法介绍如下： 粗车时切削用量的选择 背吃刀量ap ： 根据加工余量多少而定。除留给下道工序的余量外，其余的粗车余量尽可能一次切除，以使走刀次数最少。例如在纵车外圆时： ap= (dw-dm)/2 mm 当粗车余量太大或加工的工艺系统刚性较差时，则加工余量分两次或数次走刀后切除。通常使： 第一次走刀的背吃量ap1为： ap1=(2/33/4) 第二次走刀的背吃量ap2为： ap2=(1/3-1/4),刀 具 几 何 参 数 的 合 理 选 择, 进给量f 当背吃刀量ap确定后，再选出进给量f 就能计算切削力。该力作用在工件、机床和刀具上，也就是说，应该在

12、不损坏刀具的刀片和刀杆，不超出机床进给机构强度，不顶弯工件和不产生振动等条件下，选取一个最大的进给量 f 值。,刀 具 几 何 参 数 的 合 理 选 择,表1 硬质合金外圆车刀切削常用金属时单位切削力和单位切削功率（f=03mm/r）,切 削 力,返回影响因素,切削功率,（2）半精车、精车切削用量选择 背吃刀量ap 半精车的余量较小，约在12mm左右。精车余量更小。半精车、精车背吃刀量的选择，原则上取一次切除的余量数。但当使用硬质合金时，考虑到刀尖圆弧半径与刃口圆弧半径的挤压和摩擦作用，背吃刀量不宜过小，一般大于05mm。 进给量 f 半精车和精车的背吃刀量较小，产生的切削力不大，故增大进给量对加工工艺系统的强度和刚性影响较小，所以，增大进给量主要受到表面粗糙度的限制。在已知的切削速度（预先假设）和刀尖圆弧半径条件下，根据加工要求达到的表面粗糙度可以利用计算的方法或手