刀具角度选用原则

刀具角度选用原则 Prepared on 22 November 2020

刀具几何角度的作用及选择原则答：

1是前角； 2是后角； 3是副偏角； 4是刀尖角；

5是主偏角； 6是副后角； 7是副前角； 8是刃倾角

名称：前角

作用：加大前角，刀具锋利，切削层的变形及前面摩擦阻力小，切削力和切削温度可减低，可抑制或消除积屑瘤，但前角过大，刀尖强度降低；

选择原则：

（1）工件材料的强度、硬度低，塑性好时，应取较大的前角；反之应取较小的前角；加工特硬材料（如淬硬钢、冷硬铸铁等）甚至可取负的前角（2）刀具材料的抗弯强度及韧性高时，可取较大的前角

（3）断续切削或精加工时，应取较小的前角，但如果此时有较大的副刃倾角配合，仍可取较大的前角，以减小径向切削力

（4）高速切削时，前角对切屑变形及切削力的影响较小，可取较小前角（5）工艺系统钢性差时，应取较大的前角

名称：后角

作用：减少刀具后面与工件的切削表面和已加工表面之间的摩擦。前角一定时，后角愈锋利，但会减小楔角，影响刀具强度和散热面积。

选择原则：

（1）精加工时，切削厚度薄，磨损主要发生在后刀面，宜取较大后角；粗加工时，切削厚度大，负荷重，前、后面均要发生磨损、宜取较小后角（2）多刃刀具切削厚度较薄，应取较大后角

（3）被加工工件和刀具钢性差时，应取较小后角，以增大后刀面与工件的接触面积，减少或消除振动

（4）工件材料的强度、硬度低、塑性好时，应取较大的后角，反之应取较小的后角；但对加工硬材料的负前角刀具，后角应稍大些，以便刀刃易于切入工件；

（5）定尺寸刀具（如内拉刀、铰刀等）应取较小后角，以免重磨后刀具尺寸变化太大；

（6）对进给运动速度较大的刀具（如螺纹车刀、铲齿车刀等），后角的选择应充分考虑到工作后角与标注后角之间的差异；

（7）铲齿刀具（如成形铣刀、滚刀等）的后角要受到铲背量的限制，不能太大，但要保证侧刃后角不小于2°。

名称：主偏角

作用：

（1）改变主偏角的大小可以调整径向切削分力和轴向切削分力之间的比例，主偏角增大时，径向切削分力减小，轴向切削分力增大；

（2）减小主偏角可减小削厚度和切削刃单位长度上的负荷；同时主切削刃工作长度和刀尖角增大，刀具的散热得到改善，但主偏角过小会使径向切削分力增加，容易引起振动。

选择原则：

（1）工件材料强度、硬度高时，应选择较小的主偏角；

（2）在工艺系统刚性允许的条件下，应尽可能采用较小的主偏角，以提高刀具的寿命；

（3）在切削过程中，刀具需要作中间切入时，应取较大的主偏角；

（4）主偏角的大小还应与工件的形状相适应（如车阶梯轴，铣直角台阶等）；

（5）采用小主偏角时应考虑到切削刃有效长度是否足够。

名称：副偏角

作用：

（1）减小副切削刃与工件已加工表面之间的摩擦；

（2）影响工件表面粗糙度、刀具散热面积和刀具寿命。

（3）选择原则：

（1）工件或刀具钢性较差时，应取较大的副偏角

（2）精加工刀具应取较小的或零度副偏角，以增加副切削刃对工件已加工表面的修光作用；

（3）在切削过程中需要作用中间切入或双向进给的刀具，应取较大的副偏角；

（4）切断、切糟及孔加工刀具的副偏角应取较小值，以保证重磨后刀具尺寸变化量较小。

名称：刃倾角

作用：

（1）可以控制切屑流出方向；

（2）适当的刃倾角，可使切削刃逐渐切入和切出工伯，使切削力均匀，切削过程平衡；

（3）负值的刃倾角可提高刀尖的抗冲击能力，但过大的负刃倾角会使径向切削力显着增加。

选择原则：

（1）精加工时刃倾角应取正值，使切屑流向待向工表面，以免划伤已加工表面；

（2）冲击负荷较大的断续切削，应取较大负值的刃倾角，以保护刀尖，提高切削平稳性，此时可配合采用较大的前角，以免径向切削力过大；

（3）加工高硬度材料时，可取负值倾角，以提高刀具强度；

（4）微量切削的精加工刀具可取特别大的刃倾角；

（5）孔加工刀具（如镗刀、铰刀）的刃倾角方向，应根据孔的性质决定。加工通孔时，应取正值刃倾角，使切屑由孔的前方排出，以免划伤孔壁；加工盲孔时，应取负值刃倾角，使切屑向后排出。

思考题：

传统切削与高速切削在对刀具的磨损上有何主要区别，各自的表现形式及原因。

答案：在传统切削中，刀具的磨损形式主要是后刀面和侧面沟槽磨损，是由于工件被加工表面和刀具的后刀面产生摩擦而导致的磨损；

在高速切削中，刀具的磨损形式主要是前刀面磨损（月牙洼磨损），是由于在高速切削时切削速度的加快导致切削温度的上升，切屑和刀具的前刀面产生的热应力和化学反应，导致热扩散磨损和化学磨损。