第七節(jié) 刀具合理幾何參數(shù)的選擇

1、第七節(jié)第七節(jié) 刀具合理幾何參數(shù)的選擇刀具合理幾何參數(shù)的選擇 刀具的切削角度（刀具的切削角度（o、o、r、r、s) 刀具幾何參數(shù)刀具幾何參數(shù) 前刀面的形式（平的、帶倒棱的、帶卷屑槽的前刀面）前刀面的形式（平的、帶倒棱的、帶卷屑槽的前刀面） 切削刃的形狀（直線型、折線形、圓弧形）切削刃的形狀（直線型、折線形、圓弧形） 合理幾何參數(shù)：在保證加工質(zhì)量的前提下，能夠獲得最高刀具壽命，從而能夠達(dá)到提高切削合理幾何參數(shù)：在保證加工質(zhì)量的前提下，能夠獲得最高刀具壽命，從而能夠達(dá)到提高切削 效率或降低生產(chǎn)成本目的的幾何參數(shù)。效率或降低生產(chǎn)成本目的的幾何參數(shù)。n一、一、刀具前角及前刀面形式的選擇刀具前角及前刀面形

2、式的選擇n二、二、后角的選擇后角的選擇n三、三、主、副偏角及刀尖形式的選擇主、副偏角及刀尖形式的選擇n四、四、刃傾角的選擇刃傾角的選擇一、刀具前角及前刀面形式的選擇一、刀具前角及前刀面形式的選擇 1、前角的功用：、前角的功用： 影響切屑變形影響切屑變形通常是前角通常是前角o增大，切屑變形將減小，從而使切削力和切削功率減小，增大，切屑變形將減小，從而使切削力和切削功率減小， 切削區(qū)溫度有降低的趨勢(shì)。切削區(qū)溫度有降低的趨勢(shì)。 影響刀尖強(qiáng)度及散熱體積影響刀尖強(qiáng)度及散熱體積o增大會(huì)使刀楔角減小，一方面使刀刃強(qiáng)度降低，易造成崩增大會(huì)使刀楔角減小，一方面使刀刃強(qiáng)度降低，易造成崩 刃；另一方面會(huì)使刀頭散熱體

3、積減小，使溫度有增高趨勢(shì)。刃；另一方面會(huì)使刀頭散熱體積減小，使溫度有增高趨勢(shì)。 2、合理刀具前角的選擇原則、合理刀具前角的選擇原則 合理刀具前角主要取決于刀具材料和工件材料和切削條件。合理刀具前角主要取決于刀具材料和工件材料和切削條件。 刀具材料脆性大刀具材料脆性大 o 通常高速鋼刀具前角比硬質(zhì)合金大通常高速鋼刀具前角比硬質(zhì)合金大5 10 ，硬質(zhì)合金的前角比，硬質(zhì)合金的前角比 陶瓷、陶瓷、 超硬材料超硬材料 刀具前角大。如：陶瓷或立方氮化硼刀具，其實(shí)際工作前角通常為刀具前角大。如：陶瓷或立方氮化硼刀具，其實(shí)際工作前角通常為 o = 510 加工脆性材料加工脆性材料 o，硬質(zhì)合金刀具加工灰鑄鐵時(shí)

4、，前角可選，硬質(zhì)合金刀具加工灰鑄鐵時(shí)，前角可選515； 加工塑性材料加工塑性材料 o，硬質(zhì)合金刀具加工一般的鋼料時(shí)，時(shí)前角可選，硬質(zhì)合金刀具加工一般的鋼料時(shí)，時(shí)前角可選1020. 工件材料的強(qiáng)度或硬度工件材料的強(qiáng)度或硬度 通常工件材料的強(qiáng)度、硬度越高通常工件材料的強(qiáng)度、硬度越高 o 如：加工鋁合金時(shí)如：加工鋁合金時(shí)o =30 35，加工中硬鋼時(shí)，加工中硬鋼時(shí)o =10 20. 粗加工（尤其是有硬皮的鑄、鍛件粗切）、斷續(xù)切削粗加工（尤其是有硬皮的鑄、鍛件粗切）、斷續(xù)切削 o 。 加工工藝系統(tǒng)剛性較差或機(jī)床電機(jī)功率不足時(shí)加工工藝系統(tǒng)剛性較差或機(jī)床電機(jī)功率不足時(shí) o 數(shù)控機(jī)床、加工中心用刀通常易取數(shù)

5、控機(jī)床、加工中心用刀通常易取 o 成形刀具通常易取成形刀具通常易取 o 3、前刀面形式的選擇（、前刀面形式的選擇（負(fù)倒棱和刃口鈍圓負(fù)倒棱和刃口鈍圓及卷屑槽）及卷屑槽） 負(fù)倒棱負(fù)倒棱 負(fù)倒棱主要作用：負(fù)倒棱主要作用： 優(yōu)點(diǎn)：增強(qiáng)切削刃，減小刀具破損；此外，刀具倒棱處的楔角較大，使散熱條件也優(yōu)點(diǎn)：增強(qiáng)切削刃，減小刀具破損；此外，刀具倒棱處的楔角較大，使散熱條件也 得到改善。得到改善。 缺點(diǎn)：使切削力增大，易引起震動(dòng)。前刀面上的缺點(diǎn)：使切削力增大，易引起震動(dòng)。前刀面上的倒棱如圖示倒棱如圖示 倒棱的參數(shù)選擇恰當(dāng)時(shí)，其寬度較小，切屑仍主要地沿前刀面流出，故切削力增加倒棱的參數(shù)選擇恰當(dāng)時(shí)，其寬度較小，切屑

6、仍主要地沿前刀面流出，故切削力增加 的并不多，振動(dòng)的強(qiáng)度也沒有什么變化。由于倒棱增強(qiáng)了切削刃，故前角還可比不帶倒的并不多，振動(dòng)的強(qiáng)度也沒有什么變化。由于倒棱增強(qiáng)了切削刃，故前角還可比不帶倒 棱的前刀面選擇的大一些。棱的前刀面選擇的大一些。 負(fù)倒棱尺寸的選擇：負(fù)倒棱尺寸的選擇： 負(fù)倒棱參數(shù)負(fù)倒棱參數(shù)通常取為通常取為br1=0.11mm或或br1=（0.30.8）f，o1=0 10 粗加工取大值，精加工取小值。粗加工取大值，精加工取小值。 如果切削時(shí)沖擊很大或刀具材料脆性大時(shí)，機(jī)床的剛性和功率許可時(shí)，如果切削時(shí)沖擊很大或刀具材料脆性大時(shí)，機(jī)床的剛性和功率許可時(shí)， 倒棱的寬度及倒棱的寬度及o1絕對(duì)值

7、可進(jìn)一步增大，如絕對(duì)值可進(jìn)一步增大，如br1=（12）f， o1=15 30。 刃口鈍圓刃口鈍圓 采用刃口鈍圓也是增強(qiáng)切削刃的有效方法，可減少刀具的早期破損，提高刀具壽命。采用刃口鈍圓也是增強(qiáng)切削刃的有效方法，可減少刀具的早期破損，提高刀具壽命。 同時(shí)，鈍圓刃還有一定的切擠燙壓及消振作用，可減小工件加工表面粗糙度。同時(shí)，鈍圓刃還有一定的切擠燙壓及消振作用，可減小工件加工表面粗糙度。 鈍圓半徑鈍圓半徑推薦如下：一般情況下，推薦如下：一般情況下，f/3，輕型鈍圓，輕型鈍圓=0.020.03mm， 中型鈍圓中型鈍圓=0.050.1mm，重型鈍圓，重型鈍圓=0.15mm. 卷屑槽的形狀及其參數(shù)的選擇卷

8、屑槽的形狀及其參數(shù)的選擇 卷屑槽的形狀卷屑槽的形狀：直線圓弧形、直線型、全圓弧形三種。：直線圓弧形、直線型、全圓弧形三種。 卷屑槽參數(shù)的選擇卷屑槽參數(shù)的選擇 直線圓弧形的槽底圓弧半徑直線圓弧形的槽底圓弧半徑Rn和直線型的槽底角對(duì)切屑的卷曲變形有直接的影響。和直線型的槽底角對(duì)切屑的卷曲變形有直接的影響。 當(dāng)當(dāng)Rn或槽底角較小時(shí)，切屑卷曲半徑較小，切屑變形增大，易于折斷。但太小時(shí)切屑易或槽底角較小時(shí)，切屑卷曲半徑較小，切屑變形增大，易于折斷。但太小時(shí)切屑易 于堵塞在槽內(nèi)，會(huì)增大切削力，甚至?xí)斐杀廊?。通常，可取于堵塞在槽?nèi)，會(huì)增大切削力，甚至?xí)斐杀廊小Ｍǔ＃扇n=（0.40.7）wn，槽，槽

9、 底角等于底角等于110130。 卷屑槽寬度卷屑槽寬度Wn對(duì)卷屑效果影響很大，對(duì)卷屑效果影響很大，如圖所示如圖所示。 Wn越小，切屑卷曲半徑越小，越小，切屑卷曲半徑越小， 切屑就越容易折斷切屑就越容易折斷 。但。但Wn 太小時(shí)，切屑變形很大，容易產(chǎn)生小塊的飛濺切屑；太小時(shí)，切屑變形很大，容易產(chǎn)生小塊的飛濺切屑；Wn太太 大時(shí)則不能保證有效的卷屑。斷屑槽寬度根據(jù)工件材料和切削用量決定，一般可取大時(shí)則不能保證有效的卷屑。斷屑槽寬度根據(jù)工件材料和切削用量決定，一般可取Wn= （710）f 二、后角的選擇二、后角的選擇 1、后角、后角o的功用的功用 影響刀具后刀面與加工表面之間的摩擦影響刀具后刀面與加

10、工表面之間的摩擦o越大，摩擦越小。越大，摩擦越小。 影響刀刃鋒利程度、強(qiáng)度及散熱體積影響刀刃鋒利程度、強(qiáng)度及散熱體積o增大，刀刃鋒利，但強(qiáng)度降低，散熱體積減小增大，刀刃鋒利，但強(qiáng)度降低，散熱體積減小 影響刀具壽命影響刀具壽命以以VB為磨鈍標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，適當(dāng)增大后角，可提高刀具壽命；若以為磨鈍標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，適當(dāng)增大后角，可提高刀具壽命；若以NB為磨鈍標(biāo)為磨鈍標(biāo) 準(zhǔn)，適當(dāng)減小后角，可提高刀具壽命。準(zhǔn)，適當(dāng)減小后角，可提高刀具壽命。 2、合理后角的選擇原則、合理后角的選擇原則 合理后角主要取決于切削厚度合理后角主要取決于切削厚度ac（或進(jìn)給量（或進(jìn)給量f），同時(shí)還與切削條件有關(guān)。），同時(shí)還與切削條件有關(guān)。 切削

11、厚度切削厚度ac ac o，因?yàn)?，因?yàn)閍c很小時(shí)，磨損主要發(fā)生在后刀面上，為了減小后刀面的磨損和增很小時(shí)，磨損主要發(fā)生在后刀面上，為了減小后刀面的磨損和增 加切削刃的鋒利程度，易取較大的后角。加切削刃的鋒利程度，易取較大的后角。 ac o ，當(dāng)切削厚度很大時(shí)，前刀面的磨損量加大，這時(shí)后角取小些可以增強(qiáng)，當(dāng)切削厚度很大時(shí)，前刀面的磨損量加大，這時(shí)后角取小些可以增強(qiáng) 切削刃及改善散熱條件；同時(shí)，由于此時(shí)楔角較大，可以使月牙洼磨切削刃及改善散熱條件；同時(shí)，由于此時(shí)楔角較大，可以使月牙洼磨 損深度達(dá)到較大值而不致使切削刃碎裂，提高刀具壽命。，損深度達(dá)到較大值而不致使切削刃碎裂，提高刀具壽命。， 通常，

12、通常，f0.25mm/r時(shí)，合理后角可選時(shí)，合理后角可選1012， f0.25mm/r時(shí)，合理后角時(shí)，合理后角 可選可選58 工件材料的強(qiáng)度或硬度較高時(shí)工件材料的強(qiáng)度或硬度較高時(shí) 易取較小的后角易取較小的后角 o ，通常，通常， o =47。 工件材料較軟、塑性較大或易加工硬化工件材料較軟、塑性較大或易加工硬化 易取較大后角易取較大后角o， o =1015。 加工脆性材料加工脆性材料 易取較小的后角，易取較小的后角， o =57 。 加工工藝系統(tǒng)剛性較差，易出現(xiàn)振動(dòng)時(shí)加工工藝系統(tǒng)剛性較差，易出現(xiàn)振動(dòng)時(shí) 應(yīng)適當(dāng)減小后角應(yīng)適當(dāng)減小后角o ，甚至還可在后刀面，甚至還可在后刀面 上磨出上磨出b1=0.

13、050.1mm， o1=0的零度刃帶；或磨出的零度刃帶；或磨出b1=0.10.2mm， o1= 5 10的消振棱。的消振棱。 對(duì)于尺寸精度要求較高的刀具對(duì)于尺寸精度要求較高的刀具 易取較小的后角易取較小的后角o ，以提高刀具壽命。，以提高刀具壽命。 通常通常 刀具主、副后角取相同值。但切斷刀及切槽刀的副后角受結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的限制取較小值刀具主、副后角取相同值。但切斷刀及切槽刀的副后角受結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的限制取較小值 ， 如：通常如：通常 o = 58，而副后角而副后角o = 12.三、主、副偏角及刀尖形狀的選擇三、主、副偏角及刀尖形狀的選擇 1、主、副偏角的功用、主、副偏角的功用 主偏角對(duì)刀具壽命影響較大，

14、在工藝系統(tǒng)剛性足夠的前提下，隨著主偏角的減小，刀主偏角對(duì)刀具壽命影響較大，在工藝系統(tǒng)剛性足夠的前提下，隨著主偏角的減小，刀 壽命可以提高。副切削刃的主要作用是最終形成已加工表面，副偏角的大小對(duì)以加工表面壽命可以提高。副切削刃的主要作用是最終形成已加工表面，副偏角的大小對(duì)以加工表面 糙度和刀具壽命都有影響。具體影響如下：糙度和刀具壽命都有影響。具體影響如下： 影響已加工表面的理論粗糙度影響已加工表面的理論粗糙度 Rmax=f/ctg+ctg（直線刃刀具）（直線刃刀具） 在剛性足夠的前提下在剛性足夠的前提下 ， 、，會(huì)降低已加工表面粗糙度。，會(huì)降低已加工表面粗糙度。 影響刀尖強(qiáng)度及散熱體積。影響刀

15、尖強(qiáng)度及散熱體積。 、，則刀尖強(qiáng)度及散熱體積越大。，則刀尖強(qiáng)度及散熱體積越大。 影響刀具切入工件的切入點(diǎn)。影響刀具切入工件的切入點(diǎn)。 ，則切入時(shí)對(duì)刀尖的沖擊就越小。，則切入時(shí)對(duì)刀尖的沖擊就越小。 影響切削力的分布。影響切削力的分布。 ，使進(jìn)給力，使進(jìn)給力Fx ，切深抗力，切深抗力Fy。 影響切削層幾何形狀。影響切削層幾何形狀。ap、f一定的前提下，一定的前提下， ，則切削厚度，則切削厚度aC ，切削寬度，切削寬度aW 影響斷屑效果。影響斷屑效果。 ，其他條件不變，這切屑變得窄而厚，易折斷。如：孔加工刀具，其他條件不變，這切屑變得窄而厚，易折斷。如：孔加工刀具 較大，有利于切屑沿軸向排除。較大，

16、有利于切屑沿軸向排除。 2、合理主偏角的選擇原則、合理主偏角的選擇原則 粗加工時(shí)，背吃刀量很大，粗加工時(shí)，背吃刀量很大， Fy很大易引起震動(dòng)很大易引起震動(dòng) 易取較的大主偏角。如，硬質(zhì)合易取較的大主偏角。如，硬質(zhì)合 金刀具，主偏角金刀具，主偏角=6075。 加工零件硬度高時(shí)如：冷硬鑄鐵、淬火鋼加工零件硬度高時(shí)如：冷硬鑄鐵、淬火鋼 易取易取 ，通常，通常=1030。 加工工藝系統(tǒng)剛性加工工藝系統(tǒng)剛性 易取易取 。 加工工藝系統(tǒng)剛性加工工藝系統(tǒng)剛性 易取易取 。 3、副偏角的選擇原則、副偏角的選擇原則 在不引起振動(dòng)的情況下在不引起振動(dòng)的情況下 副偏角副偏角易取較小值。易取較小值。 精加工時(shí)，精加工時(shí)

17、， 取得更小，有時(shí)還可磨出取得更小，有時(shí)還可磨出修光刃修光刃。 加工高硬度、高強(qiáng)度或斷續(xù)切削加工高硬度、高強(qiáng)度或斷續(xù)切削 副偏角副偏角易取較小值。易取較小值。 切斷刀及切槽刀受結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度的限制切斷刀及切槽刀受結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度的限制 取值很小，取值很小， =13。 4、刀尖形式的選擇刀尖形式的選擇 圓弧過渡刃圓弧過渡刃 圓弧形過度刃不僅可提高刀具壽命，還可大大減小已加工表面粗糙度，精加工時(shí)常圓弧形過度刃不僅可提高刀具壽命，還可大大減小已加工表面粗糙度，精加工時(shí)常采采 用用 圓弧過渡刃。但它需在專用磨床上刃磨。圓弧過渡刃。但它需在專用磨床上刃磨。 直線形過渡刃直線形過渡刃 粗加工時(shí)，背吃刀量比較大，為減

18、小徑向分力粗加工時(shí)，背吃刀量比較大，為減小徑向分力Fy和振動(dòng)，通常取較大的主偏角。但這和振動(dòng)，通常取較大的主偏角。但這 時(shí)刀尖強(qiáng)度較差，散熱條件惡化。為改善這種情況，提高刀具壽命，常常磨出直線性的過時(shí)刀尖強(qiáng)度較差，散熱條件惡化。為改善這種情況，提高刀具壽命，常常磨出直線性的過渡渡 刃。通常，取刃。通常，取=0.5，b=0.52mm. 四、刃傾角的選擇四、刃傾角的選擇 1、刃傾角主要的作用、刃傾角主要的作用 控制切屑流出方向控制切屑流出方向 s=0時(shí)，切屑近似沿垂直切削刃的方向流出；時(shí)，切屑近似沿垂直切削刃的方向流出； s0時(shí)，切屑流向待加工表時(shí)，切屑流向待加工表 面；面； s0時(shí)，切屑流向已加工表面。時(shí)，切屑流向已加工表面。 影響刀頭的強(qiáng)度影響刀頭的強(qiáng)度 s代數(shù)值越小，刀頭強(qiáng)度越高。負(fù)刃傾角的刀頭強(qiáng)度高于正刃傾角。代數(shù)值越小，刀頭強(qiáng)度越高。負(fù)刃傾角的刀頭強(qiáng)度高于正刃傾角。 影響切削力的分布影響切削力的分布 通常通常s代數(shù)值越小代數(shù)值越小 ，切削分力，切削分力Fx 有減小的趨勢(shì)，有減小的趨勢(shì)，F(xiàn)y有增大的趨勢(shì)。如：有增大的趨勢(shì)。如： s由由0 變化到變化到45 時(shí)，時(shí)， Fy約增大一倍。約增大一