机械制造技术基础_第二版 37 刀具几何参数的选择课件.ppt

* §3.7 刀具几何参数的选择 刀具的切削性能取决于它的材料、结构和几何参数。刀具几何参数选择是否合理，将直接影响到刀具的耐用度、加工质量、生产效率和加工成本。 刀具的几何参数包括:刀具的切削角度(如ro、αo、Kr、Kr`、λs等)，刀面的形式(如平前刀面、带倒棱的前刀面、带卷屑槽的前刀面)及切削刃的形状(点线形、折线形、圆弧形)等。 刀具的几何参数对切削时金属的变形、切削力、切削温度和刀具磨损部有显著影响，从而影响切削生产率、刀具耐用度、加工表面质量和加工成本。 一般地说，刀具的“合理”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，从而能够达到提高切削效率、降低生产成本的目的的几何参数。 刀具合理几何参数的选择主要决定于工件材料、刀具材料、刀具类型及其他具体工艺条件，如切削用量、工艺系统刚性及机床功率等。 一、前角的选择 1.前角的功用 其数值的大小、正负对切削变形、切削力、切削功率和切削温度均有很大影响; 同时也决定着切削刃的锋利程度和坚固强度; 也影响刀具耐用度和生产效率。 (1)影响切削变形。 增大前角，可减小切削变形，从而威小切削力、切削热和切削功率。 (2)影响切削刃强度及散热情况。 增大前角，会使楔角减小．使切削刃强度降低、散热体积减小；过分加大前角，可能导致切削刃处出现弯曲应力，造成崩刃。 (3)影响切屑形态和断屑效果。 减小前角，可以增大切屑的变形，使切屑易于脆化断裂。 (4)影响加工表面质量。 通常存在个使刀具耐用度为最大的前角为合理前角。 用硬质合金车刀加工强度很高的钢(σb0.8GPa—1.2GPa)或硬度很高的淬硬钢,有时需要采用负前角(-5 o---20o)。 材料的强度和硬度越高，负前角的绝对值应越大。 但负前角会增大切削力(特别是Fp力)，易引起机床的振动，因此只有在采用正前角要发生崩刃，而工艺系统刚性很好时，才采用负前角。 (3)加工塑性材料时，应选较大的前角；加工脆性材料(如铸铁、青铜)时，宜选较小的前角。 切削灰铸铁等脆性材料时，塑性变形较小，切屑呈崩碎状，只是在刀刃附近与前(刀)面接触，且不沿前(刀)面流动，因而与前(刀)面的摩擦不大，切削力集中在刀刃附近，为了保护切削刃不致损坏，宜选较小的前角。 加工一般灰铸铁，前角可选5o一15o。 切削钢料时，切削变形较大，切屑与前(刀)面的接触长度较长，刀-屑间的压力和摩擦力均较大，为了减小切削变形和摩擦，宜选较大的前角。被加工材料的塑性越大、前角应选得越大。用硬质合金刀具加工一般钢料时，前角可选为10o-20o。 (4)还要考虑其它一些具体加工条件。 例如:粗加工时．特别是断续切削时、切削力和冲击较大，为保证刃口的强度前角应小些； 精加工时，为减小切削变形，提高加工质量，宜取较大前角; 在工艺系统刚度较差或机床动力不足时，宜取较大的前角; 在自动机床上加工时，考虑到刀具的尺寸、耐用度及工作的稳定性，宜取较小的前角。 3.强化切削刃的方法 (1)采用负倒棱。 增大刀具前角，虽然有利于切屑的形成和减小切削力，但往往受到刀刃强度降低的限制，在正前角的前(刀)面上磨出倒棱是较好的解决办法。 倒棱面可为负前角、零前角或小正前角，但实际使用的多为负倒棱。 倒棱的主要作用是增强刀刃，威少刀具破损。 这对脆性较大的刀具材科(如硬质合金和陶瓷)进行粗加工或断续切削时，对减少崩刃和提高刀具耐用度有很明显的效果(耐用度可提而1-5倍)。 用陶瓷刀铣削淬硬钢时，没有倒核的刀刃是不能用来加工的。 此外，刀具倒棱处的棱角较大，使散热条件也得到改善。 负倒棱与负前角的前(刀)面是不同的，这里负倒棱的尺寸是关键。 倒棱的宽度br与切削厚度(进给量)有关。 一般可取0.2mm一1mm或br＝(0.3-0.8)f; 粗加工时取大值，精加工时取小值; 对高速钢刀具倒棱的前角取0o一5o; 对硬质合金刀具取-5o---10o。 因为倒棱的宽度甚小，只要倒棱的参数选择恰当，切屑仍沿前(刀)面流出，故切削力增加的不多。 由于负倒棱增强了切削刃，故前角可比不带倒棱的前(刀)面选择得大些。 对于进给量很小(f≤0.2mm／r)的精加工刀具，由于切削厚度很小，为了使切削刃锋利，不宜磨出倒棱。 加工铸铁、某些铝合金等脆性材料时，由于切屑不沿前(刀)面流动，倒棱面即为前(刀)面，故不宜磨出倒棱。 形状复杂的刀具(如成形车刀)也不宜磨倒棱。 (2)刃口钝圆半径 刀口钝圆也是增强切削刃的有效方法: 不但可以减少刀具的早期破损; 而且可以提高刀具耐用度;