刀具的几何参数及其对加工过程的影响

刀具的几何参数及其对加工过程的影响前角定义：前刀面与基面的夹角。前刀面在基面之下称正前角，前刀面在基面之上称负前角。影响因素：切屑变形、切削力、切削温度、切削功率、刀头强度、容热体积、导热面积、切屑的形态、断屑效果、加工质量影响过程：影响切削变形：前角增大，刀具锋利，塑性变形小，切削力小，温度小；影响切削热的产生：前角增大，可以减小切削热的产生，但导致刀头导热面积和容热体积减小。影响刀具耐用度：前角小时：前角增大切削力小，温度小，耐用度增大；前角大时：前角增大刀头强度小，散热条件差，耐用度小。影响切屑形态和断屑效果：前角减小会增大切屑的变形，使切屑容易卷曲和折断影响加工表面质量：前角增大塑性变形小，加工硬化小，振动小，有利于提高表面质量后角定义：主后刀面与切削平面之间的夹角。影响因素：加工表面的质量、刀具耐用度、生产率影响过程：减小后刀面与加工表面之间的磨擦：后角越小，磨擦长度越大，磨损越厉害；增大后角，减小磨擦，提高表面质量和刀具耐用度后角越大，切削刃钝圆半径值越小，切削刃越锋利影响材料耗损：在同样的磨钝标准VB下，后角大的刀具由新到磨钝，所磨去的金属体积较大，可提高刀具耐用度；但刀具径向磨损值NB增大，当工件尺寸精度要求较高时，不宜采用大后角；（P81图3-49）增大后角将使切削刃和刀头的强度削弱，导热面积和容热体积减小；且NB一定时，磨耗体积小，刀具耐用度低。主偏角和副偏角定义：主偏角是进给方向与主切削刃在基面上的投影之间的夹角。副偏角是进给方向与副切削刃在基面上的投影之间的夹角。影响因素：加工表面质量，刀具耐用度和生产率影响过程：影响已加工表面残留面积高度：减小主偏角和副偏角，可以减小加工表面粗糙度，特别是副偏角对加工表面粗糙度的影响更大。影响切削层的形状：主偏角直接影响切削刃工作长度和单位长度切削刃上的切削负荷。增大主偏角，切削宽度减小，切削厚度增大，切削刃单位长度上的负荷增大。因此主偏角直接影响刀具的磨损和耐用度。影响三个切削分力的大小和比例关系：增大主偏角，可减小主切削力Fz和切深抗力(Fy=FNcosKr)，但进给抗力(Fx=FNsinKr)增大。同理，增大副偏角也可使切深抗力Fy减小，有利于减小工艺系统的弹性变形和振动。主偏角和副偏角决定了刀尖角：（三个角度之和为180o）直接影响刀尖强度、导热面积和容热体积。主偏角影响断屑效果和排屑方向：增大主偏角，切屑变成窄而厚，容易折断；对于孔加工刀具来说，增大主偏角有利于切屑沿轴向顺利排出刃倾角定义：主切削刃与几面之间的夹角。影响因素：切屑流向、刀尖强度和散热条件、切削刃的锋利性、平稳性、切削刃的工作长度、切削分力之间的比例。影响过程：控制切屑流向：λs=0——切屑流出的方向基本垂直于主切削刃；λs0——刀尖高，刀刃低，切屑流向待加工表面；λs0——刀尖低，刀刃高，切屑流向已加工表面，易划伤已加工表面。影响主切削刃刀尖强度和散热条件：+λs刀尖高，-λs刀尖低。作不连续切削时，-λs使远离刀尖的切削刃先切入工件，避免+λs时刀尖受冲击而损坏。同时，-λs时刀尖强度和散热条件也较好影响切削刃的锋利性：λs≠0时，实际前角加大，实际钝圆半径变小，因而刃口变锋利。大刃倾角切削时，可以切下很薄的一层金属，这对于微量精车、精镗和精刨是十分有利的。刃口具有“割”的作用：当λs≠0时，沿主切削刃方向有一个切削速度分量，起着“割”的作用，有利于切削。影响切入切出的平稳性：λs=0时，切削刃同时切入切出，冲击大；λs≠0时，切削刃逐渐切入工件，冲击小。影响切削刃的工作长度：λs≠0时，切削刃的实际工作长度加大，单位长度上的负荷减小，有利于延长刀具耐用度。影响三个切削分力之间的比例：车外圆时，当λs从+10变化到-45时，进给抗力下降1/3，切深抗力增大2倍，主切削力基本不变。负的刃倾角使切深抗力增大，造成工件变形和导致振动。倒棱定义：在刀具的主切削刃上，即在刀具后刀面与刀具前刀面之间磨出的一窄平面。影响：前刀面上的负倒棱可以提高刃区的强度，但此时被切金属的变形加大，切削力增加；倒棱还影响积屑瘤的脱落状况，进而影响震动，合适的倒棱会减小震动。