刀具几何参数的选择
刀具几何参数的选择
刀具几何参数的选择刀具的切削性能主要是由刀具材料的性能和刀具几何参数两方面打算的。
刀具几何参数的选择是否合理对切削力、切削温度及刀具磨损有显著影响。
选择刀具的几何参数要综合考虑工件材料、刀具材料、刀具类型及其他加工条件（如切削用量、工艺系统刚性及机床功率等）的影响。
一、前角的选择前角是刀具上最重要的几何参数之一。
增大前角可以减小切削变形，降低切削力和切削温度；但过大的前角使刀具楔角减小，刀刃强度下降，刀头散热体积减小，刀具温度上升，使刀具寿命下降。
针对某一详细加工条件，客观上有一个最合理的前角取值。
工件材料的强度、硬度较低时，前角应取得大些；加工塑性材料宜取较大的前角，加工脆性材料宜取较小的前角。
刀具材料韧性好时宜取较大前角，硬质合金刀具就应取比高速钢刀具较小的前角。
粗加工时，为保证刀刃强度，应取小前角；精加工时，为提高表面质量，可取较大前角。
工艺系统刚性较差时，应取较大前角。
为减小刃形误差，成形刀具的前角应取较小值。
用硬质合金刀具加工中碳钢工件时，通常取；加工灰铸铁工件时，通常取。
二、后角的选择后角的主要功用是减小切削过程中刀具后刀面与工件之间的摩擦。
较大的后角可减小刀具后刀面上的摩擦，提高已加工表面质量。
在磨钝标准取值相同时，后角较大的刀具，磨损到磨钝标准时，磨去的刀具材料较多，刀具寿命较长；但是过大的后角会使刀具楔角显著减小，减弱切削刃强度，减小刀头散热体积，导致刀具寿命降低。
可按下列原则正确选择合理后角值。
切削厚度（或进给量）较小时，宜取较大的后角。
进行粗加工、强力切削和承受冲击载荷的刀具，为保证刀刃强度，宜取较小后角。
工件材料硬度、强度较高时，宜取较小的后角；工件材料较软、塑性较大时，宜取较大后角；切削脆性材料，宜取较小后角。
对精度要求高的定尺寸刀具（例如铰刀），宜取较小的后角；由于在径向磨损量NB 取值相同的条件下，后角较小时允许磨掉的刀具材料较多，刀具寿命长。
车削中碳钢和铸铁工件时，车刀后角通常取为6~8°。
合理选择刀具几何参数
低碳钢 8°～10° 10°～12°
中碳钢 5°～7° 6°～8°
淬火钢 8°～10°
不锈钢 6°～8° 8°～10°
灰铸铁 4°～6° 6°～8°
铝及铝合金 8°～10° 10°～12°
跳到 P130
12
二、后角 o 和后刀面的选择
2．后刀面型式
后刀面的型式有双重后刀面、消振棱和刃带3种，如图所示。
9
二、后角 o 和后刀面的选择
机械制造基础
1．后角 o 的功用及选择
（1）后角 o 的功用
后角 o 可以减小后刀面与工件之间的摩擦，减少刀具磨损。但后角 o 过大会降低切削刃的强度和
散热能力，从而降低刀具寿命。
（2）后角 o 的选择 后角o 的选择应首先考虑切削厚度 hD，其次考虑工件材料和加工条件。
机械制造基础
刀具几何参数对切削变形、切削力、切削温度、刀具 磨损和已加工表面等都有很大的影响。因此，合理地选择 刀具几何参数，能够充分发挥刀具的切削性能，提高生产 率。
刀具几何参数的合理选择主要包括前角 o 和前刀面、 后角o 和后刀面、主偏角 r 、副偏角 r 、过渡刃、刃 倾角 s 的选择。
减小刀具的径向磨损值NB值，如图所示。
11
二、后角 o 和后刀面的选择
提示
在规定了后刀面磨钝标准VB的情况下，后角较大的刀具达到磨钝标 准时，磨去金属的体积较大，如图所示，从而加大刀具的径向磨损值 NB， 这会影响工件的尺寸精度。
机械制造基础
硬质合金车刀合理后角的参考值如表所示。
工件材料 粗车 精车
塑性大时，后刀面磨损严重，应选取较大的后角 o；工件材料脆性较大时，载荷集中在切削刃处，为提高 切削刃强度，应选取较小的后角 o 。
刀具合理几何参数的选择
于加工紫铜、不锈钢等高塑性材料，γo可增至25°～30°。
卷屑槽宽Wn愈小，切屑卷曲半径愈小，切屑愈易折断；
但太小，切屑变形很大，易产生小块的飞溅切屑， 也不好。
过大的Wn也不能保证有效地卷屑或折断。一般根据工件材料 和切削用量决定，常取Wn＝(1～10)f。
(1) 考虑刀具材料和结构。刀具材料有高速钢、硬质合金 等；而刀具结构有整体、焊接、机夹、可转位等。
(2) 考虑工件的实际情况。如材料的物理机械性能、毛坯 情况(铸、 锻等)、形状、材质等。
(3) 了解具体加工条件。如机床、夹具情况，系统刚性、 粗或精加工、自动线等。
(4) 注意几何参数之间的关系。如选择前角，应同时考虑 卷屑槽的形状、是否倒棱、刃倾角的正、负等。
(a) 不同刀具材料; (b) 不同工件材料
③考虑具体的加工条件：
粗加工，特别是断续切削，或有硬皮时,如铸、
锻件，γo可小些； 但在需强化切削刃或刀尖时， γo可适当加大；
工艺系统刚性差、机床功率不足时，γo应大些，
减小切削力和振动；
成形刀具，如成形车刀、铣刀，为防止刃形畸
变， 可取γo＝0°；
数控机床、自动机或自动线上用的刀具，考虑 应有较长的刀具耐用度及工作稳定性， 常取较小
但αo太大时将显著削弱刀头强度，使散热条件恶化而
降低刀具耐用度；并使重磨量和时间增加，提高了磨刀 费用。
图 αo对刀具磨损量的影响
2、 选择
切削时同样存在着一个合理的αoPt。αoPt随γo的减小 而增大；也因刀具材料不同而改变， 硬质合金的γo小于 高速钢，rβ大于高速钢，所以αoPt大于高速钢。
直线圆弧形的槽底圆弧半径Rn和直线形的槽底角对切屑的卷
刀具合理几何参数的选择
04
加工精度与表面质量保障 措施
加工精度影响因素剖析
机床精度
机床本身的制造精度、刚度、热稳定性等都 会直接影响加工精度。
刀具磨损
刀具在切削过程中会逐渐磨损，导致加工尺 寸和形状精度下降。
切削参数
切削速度、进给量、切削深度等参数的选择 不合理会导致加工精度降低。
工件材料
工件材料的硬度、韧性等物理特性对加工精 度也有一定影响。
主偏角优化
主偏角的大小会影响切削分力和径向力的大小，进而影响 加工精度和表面质量。需要根据具体加工要求选择合适的 主偏角。
刃倾角优化
刃倾角可以影响切屑的流向和切削刃的受力情况，通过调 整刃倾角可以改善切屑的排出效果和切削刃的受力状况， 提高加工精度和表面质量。
05
生产效率与经济效益提升 途径
生产效率现状分析
合理选择刀具材料
根据工件材料和加工要求选择适合的 刀具材料，如高速钢、硬质合金、陶 瓷等。
优化刀具几何参数
通过调整前角、后角、主偏角等参数， 降低切削力、切削热，提高刀具耐用 度。
采用涂层技术
在刀具表面涂覆一层或多层硬质薄膜， 提高刀具的硬度、耐磨性和耐热性。
控制切削用量
合理选择切削速度、进给量和背吃刀 量，避免过大的切削力导致刀具快速 磨损。
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刀具合理几何参数的选择
目录
• 刀具几何参数概述 • 切削力与切削热分析 • 刀具磨损与耐用度评估 • 加工精度与表面质量保障措施 • 生产效率与经济效益提升途径 • 总结与展望
01
刀具几何参数概述
定义与分类
刀具几何参数定义
描述刀具形状和尺寸的各参数， 包括切削刃形状、前角、后角、 主偏角、副偏角等。
第9章刀具合理几何参数的选择及切削用量优化
刀具合理几何参数和切削用量的选择是否合理对刀具使用寿命、加工质量、生产效率和加工成本等有着重要影响。
刀具的“合理”的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达到提高切削效率或降低生产成本目的的几何参数。
第一节概述什么是刀具的合理或最佳几何参数呢在保证加工质量的前提下能够满足生产效率高、加工成本低的刀具几何参数称为刀具的合理几何参数。
一般地说刀具的合理几何参数包含以下四个方面基本内容1 刃形刃形是指切削刃的形状有直线刃、折线刃、圆弧刃、月牙弧刃、波形刃、阶梯刃及其他适宜的空间曲线刃等。
刃形直接影响切削层的形状影响切削图形的合理性刃形的变化将带来切削刃各点工作角度的变化。
因此选择合理的刃形对于提高刀具使用寿命、改善已加工表面质量、提高刀具的抗振性和改变切屑形态等都有直接的意义。
2 切削刃刃区的剖面型式及参数通常将切削刃的剖面型式简称为刃区型式。
针对不同的加工条件和技术要求选择合理的刃区型式如锋刃、后刀面消振棱刃、前刀面负倒棱刃、倒圆刃、零度后角的刃带及其合理的参数值是选择刀具合理几何参数的基本内容。
图所示为五种刃区型式。
图常见的五种刃区形式a锋刃b消振棱c-负倒棱d-倒圆刃e刃带3 刀面型式及参数前刀面上的卷屑槽、断屑槽后刀面的双重刃磨、铲背以及波形刀面等都是常见的刀面型式。
选择合理的刀面型式及其参数值对切屑的变形、卷曲和折断对切削力、切削热、刀具磨损及使用寿命有着直接的影响其中前刀面的影响和作用更大。
4 刀具角度刀具角度包括主切削刃的前角γ0、后角а0、主偏角κr、刃倾角λs和副切削刃的副后角а??0、副偏角κ??r等。
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。
当确定了刀具几何参数后还需选定合理的切削用量才能进行切削加工。
在机床、刀具和工件等条件一定的情况下切削用量的选择最富有灵活性和能动性。
对于充分发挥机床和刀具的功能以取得生产的最大效益来说切削用量的选择如果得当就可能最大限度地挖掘出生产潜力倘若选择不当会造成很大的浪费或导致生产事故。
刀具几何参数的合理选择 说课稿
《刀具几何参数的合理选择》各位评委及老师：你们好！今天我说课的课题是：《刀具几何参数的合理选择》。
下面我将从教材、教法、学法、教学过程、板书等五个方面说一下本节课的构思。
一、教材：（一）教材分析本节课选自人民邮电出版社余万成主编的《数控加工工艺与编程基础》中数控加工切削基础中的任务二——刀具中的内容。
在加工实践过程中，在保证加工质量的前提下，选择能提高切削的、降低生产成本、获得最高刀具耐用度是本次课程研究重点问题。
（二）教学目标及其确立依据经教材分析，并结合学生现有水平，确定本节课的教学目标是：知识目标：1、掌握刀具几何角度、刀面形状、切削刃形状选择的基本方法。
2、掌握刀具几何参数的变化给加工带来的影响。
技能目标：让学生根据加工不同材质的零件，能正确选择刀具的几何参数。
（三）教学重点、难点及确立依据根据教学目标及本课程的特点，确定本节课的教学重点是：刀具几何参数的选择方法。
本节课的教学难点是：刀具几何参数变化时，给加工带来的影响怎么样。
二、教法：本节课从学生实际出发，结合教材内容，采用讲授、启发、观察、讲练结合等教学方法，教学过程中，始终注意与生产实践相结合，抓住学生注意力，激发学生学习兴趣。
三、学法：“授之于鱼，不如授之于渔”，教学过程不仅是传授知识、技能的过程，更重要的是教会学生怎样学习的过程。
本节课，通过分析工厂里实际生产的整体过程，对照本节课所讲的内容，使学生逐步掌握对比理解记忆学习法。
同时，引导学生养成善于提出问题、分析问题、解决问题的习惯，培养学生自学能力，要善于把课堂所学应用到生产实践中。
四、教学过程基于前面的分析，教学安排如下：（一）复习导课：让学生观察车刀的几何角度，向同学们提问：如果这些角度发生变化，会不会影响加工，从而引出课题。
这样，给出疑问，激发了学生的求知欲，让学生在探索中参与教学。
（二）讲授新课：为了培养学生分析、解决问题的能力，在导课后，给学生五分钟时间阅读课本相关内容。
刀具几何参数的合理选用
刀具几何参数的合理选用摘要:刀具几何参数的选择是高职院校机电专业的专业基础课《机械制造》中的重要应用性课题之一,本文主要对刀具几何参数的内容及合理选用的原则及方法进行分析和阐述。
关键词:刀具几何参数的合理选用几何角度刀尖的修磨俗话说“工欲善其事,必先利其器”,作为直接参与切削工件的刀具,其几何参数选择合理与否对切削效率、加工质量、加工成本及刀具寿命等必然起着重要影响。
在机械技术人员长期的生产实践中,总结出这样一个结论:若刀具结构和几何参数的合理改善,将使刀具寿命成倍提高。
这也说明了刀具几何参数合理选择的重要意义。
1 刀具几何参数包含的内容1.1 主副切削刃主副切削刃的形状有直线刃、折线刃、圆弧刃、波形刃等。
切削刃的形状如何会影响工件切削层横断面形状、面积及刀具切削刃上各点角度的数值,从而对切削加工产生影响。
近几年刃形发展的主要特点是提高刀尖处的强度、减少切削加工负荷、提高刀具的抗振能力、有效加强刀具热量传散等以保护刀具。
1.2 刃口型式刃口型式主要有锋刃、负倒棱、消振棱及刃带等。
锋刃应用较多,负倒棱是在刀具前刀面开设倒棱面,消振棱是在刀具后刀面开设倒棱面,选择时要注意负倒棱与消振棱各自的作用及区别。
1.3 刀具几何角度刀具的角度有前角、后角、主偏角、刃倾角、副切削刃的副后角及副偏角等。
完整的刀具形状及结构是由刀具几何参数决定的,各参数间相互依赖、相互制约,无视它们的内在联系而孤立地选择某一参数将无法满足加工的需求。
因此刀具合理几何参数指在一定的切削条件下,在保证工件加工质量和精度的前提下,能满足刀具正常磨损而不破损、刀具寿命高、高率、低成本的刀具几何参数。
本文将介绍刀具几何角度及刀尖修磨形状的合理选择。
2 刀具几何参数合理选择时应注意的事项2.1 切削条件要考虑机床、夹具、刀具及工件组成的机械加工工艺系统刚性及功率、切削用量大小等。
通常,若工艺系统刚性较差小时,应选较大前角和主偏角等,以降低切削力和防止工件受冲击与振动。
机械制造技术基础 (32)
刀具几何参数的选择和磨削原理一、刀具几何参数的合理选择刀具几何参数可分为两类，一类是刀具角度参数，另一类是刀具刃型尺寸参数。
各参数之间存在着相互依赖、相互制约的作用，因此应综合考虑各种参数以便进行合理的选择。
1.前角的选择增大前角，可减少切削变形，从而减少切削力、切削热和切削功率，提高刀具的使用寿命。
但增大前角，会使切削刃强度降低，容易造成崩刃，另一方面使散热情况变坏，致使切削温度增高，刀具使用寿命下降。
因此，在一定切削条件下，存在一个合理前角γopt，见图3-33和图3-34。
选择合理刀具前角可遵循下面几条原则：（1）根据工件材料的种类和性质选择前角加工塑性材料(如钢)，应选较大的前角；加工脆性材料(如铸铁)，应选较小前角。
工件材料的强度和硬度大时，切削力大，温度较高，宜选较小前角；反之，强度和硬度小时，选较大前角。
见图3-34。
（2）根据刀具材料的种类和性质选择前角刀具材料的强度及韧性较高时(如高速钢)，可选较大前角；反之，强度及韧性较低(如硬质合金﹑陶瓷)时，可选较小前角。
见图3.33。
（3）选择前角还要考虑一些具体加工条件1）粗加工，特别是断续切削，有冲击载荷时，为增强刀具强度，宜选较小前角。
2）精加工或工艺系统刚性差，机床动力不足，应选较大前角。
（4）成形刀具，数控机床和自动线刀具，为增加工作稳定性和刀具使用寿命应选较小前角硬质合金车刀合理前角的参考值见表3-2。
高速钢车刀的前角一般比表中数值增大5°～10°。
2.后角的选择增大后角，可降低切削力和切削温度，改善已加工表面质量。
但增大后角也会使切削刃和刀头的强度降低，减少了散热面积和容热体积，加速刀具磨损。
图3.35说明：在规定了后刀面磨钝标准VB的情况下，后角较大的刀具达到磨钝标准时，磨去金属的体积较大（见图a），可使刀具使用寿命提高，但是加大了刀具的磨损值NB，这会影响工件的尺寸精度。
合理选择后角应遵循的原则：1) 粗加工或承受冲击载荷时，切削刃应该有足够强度，应取较小后角；精加工时可适当增大后角，应提高刀具使用寿命和加工表面质量。
刀具合理几何参数的选择
工件材料较软、塑性较大的材料，应取较大的后角；
2）当工艺系统刚性较差时，为了减小振动，宜采用较小的 后角。为了进一步减小或消除切削时的振动： (1)在车刀后到面上磨出b α1=0.1~0.2mm ，α o1=0°的刃带； (2)或磨出 bα1=0.1~0.3mm，αo1=-5°~ -10°的消振棱。
此外，刀尖部分的形状，对残留面积高度及表面 粗糙度影响很大。
功用：刀尖过渡刃可显著提供刀具的耐崩刃性和耐 磨性，从而提高刀具的耐用度。
2、刀尖处的过渡刃的几种形式：
3、过渡刃形式的选择
切断刀
精加工时常采用圆弧过渡刃。1）适当增大rε，可减小刀具的磨损和破 损，Fy 力也增大，工艺系统刚性不高时，易引起振动；2）刀具材料脆性 较大时，对振动敏感，宜选用较小的刀尖圆弧半径；3）精加工比粗加工 rε小。
第二节 后角的选择
后角的功用 ①影响后刀面与加工表面之间的摩擦 ②影响加工工件的精度 ③影响刀具耐用度和刃口的强度
一、增大后角，可提高刀具耐用度的原因
1、增大后角，可减小弹性恢复层与后刀面的接触长度，因 而减小后刀面的摩擦与磨损；
2、后角增大，楔角减小，刀刃钝圆半径减小，可减小工件 表面的弹性恢复；
T
硬质合金
高速钢
? opt
?o
? opt
前角的合理数值
2、刀具的前角还取决于工件材料的种类和性质
1）加工塑性材料时，应选用较大的前角；加工脆性材料（如铸铁等） 时，应选用较小的前角。 2）工件材料强度或硬度较小时，宜选用较大的前角。 3）用硬质合金车刀加工强度很大的钢件或淬硬钢，特别是断续切削时， 常采用负前角（-5°~-20°）。
刀具几何参数与刀具材料的合理选择-yxj资料
种类
碳素 工具 钢 合金 工具 钢
常用牌号
T8A、T10A T12A
9siCr 、 CiWMn
高速 钢
W9Mo3Cr 4V 、 W6Mo5Cr V2
硬度HRC （HRA）
60～64 （ 81 ～ 83） 60～65 （ 81 ～ 84）
63～69 （ 82 ～ 87）
抗弯强 度
（ GP 2.4a5） ～ 2.75
2.刃倾角的选择
选择刃倾角时，应按照刀具的具体工作条件进行具体分析，一般情 况可按加工性质选取。精车λs =0o～5o；粗车λs =0o～-5o； 断续车削λs＝-30o～-45o；大刃倾角精刨刀λs＝75o～80o。
(1)控制切屑的流向 如图5-5所示，当λS =0o 时，切屑垂
直于切削刃流出；λS为负值时，切屑流向已加工表面； λS为正值时，切屑流向待加工表面。
用于机动复 杂的中速刀 具，如钻头、 铣刀、齿轮 刀具等
硬质 合金
陶瓷
（ YG 类 ） 69～81 K 类 （ YT （ 89 ～ 类 ） P 类 93） （ YW 类 ） M类
SG4 、 （ 93 ～
AT6
94）
1500～
2100HV
1.08 ～ 2.16
0.4 ～ 1.115
800 ～ 1100
2.前角的选择原则 （1）主要根据工件材料的性质选择 （2）兼顾根据刀具材料的性质和加工性质 表5-1是硬质 合金车刀合理前角的 参考值。
3.前刀面型式（图5-3 前刀面型式）
（1）正前角平面型 如图5-3a所示，正前角平面型式的特点为：制造简单
能获得较锋利的刃口，但强度低，传热能力差。一般用于精加工刀 具、成形刀具、铣刀和加工脆性材料的刀具。
第10章 刀具合理几何参数的选择
1.前角的主要功用 (1)影响切削区域的变形程度：若增大刀 具前角，可减小前刀面挤压切削层时的塑 性变形，减小切屑流经前刀面的摩擦阻力， 从而减小了切削力、切削热和功率。前角γ。 对三个切削分力的影响，当前角增大时， Fc、Fp、Ff力均显著减小，这是增大前角 的有利方面。
(2)影响切削刃与刀头的强度、受力性质和散 热条件：增大刀具前角，会使切削刃与刀头 的强度降低，刀头的导热面积和容热体积减 小；过份加大前角，有可能导致切削刃处出 现弯曲应力，造成崩刃。这些都是增大前角 的不利方面。
3.合理前角的选择原则 (1)工件材料的强度、硬度低，可以取较大 的甚至很大的前角；工件材料强度、硬度高， 应取较小的前角；加工特别硬的工件(如淬硬 钢)时，前角很小甚至取负值。 (2)加工塑性材料时，尤其是冷加工硬化严重 的材料，应取较大的前角；加工脆性材料时， 可取较小的前角。
(3)粗加工，特别是断续切削，承受冲击性 载荷，或对有硬皮的铸锻件粗切时，为保 证刀具有足够的强度，应适当减小前角； 但在采取某些强化切削刃及刀尖的措施之 后，也可增大前角至合理的数值。 (4)成形刀具和前角影响刀刃形状的其它刀 具，为防止刃形畸变，常取较小的前角， 甚至取γ。＝0，但这些刀具的切削条件不 好，应在保证切削刃成形精度的前提下， 设法增大前角，例如有增大前角的螺纹车 刀和齿轮滚刀等。
不及散逸，结果还会使切削温度上升。可见， 在一定的条件下，前角有一个合理的数值。 图10.2为刀具前角对使用寿命影响的示意曲 线。可见前角太大、太小都会使刀具使用寿 命显著降低。对于不同的刀具材料，各有其 对应着刀具最大使用寿命的前角，称为合理 前角γopt。显然，由于硬质合金的抗弯强度 较低，抗冲击韧性差，其γopt也就小于高速 钢刀具的γopt。
刀具几何参数的合理选择
刀具几何参数的合理选择作者：邓自清赵锋董彪来源：《电脑知识与技术》2016年第34期摘要：刀具几何角度的选择是否合理，直接影响到切削工作时金属变形情况、切削力的分配、切削热及刀具使用寿命、工件表面加工精度及加工成本等问题。
为充分利用刀具的切削性能，不仅要正确选择刀具材料，而且要合理选择刀具几何参数。
关键词：前角；后角；主偏角；副偏角；刃倾角；加工精度中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）34-0259-02Abstract： The tool geometry selection is reasonable， directly affect the cutting work when the metal deformation， cutting force distribution， thermal cutting and tool life， surface machining accuracy and processing costs and other issues. To take full advantage of cutting tools， not only to fight for selection of tool materials， and to select the correct tool geometry.Key words： anterior horn， posterior horn， the main angle， relief angle， blade angle，precision1 刀具几何角度的概念刀具角度选择是否合理，直接影响刀具强度、加工精度、刀具使用寿命、生产成本及效率。
刀具主要角度有：前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角。
如下图1所示：从图示1可以看出前角是前刀面与基面之间的夹角；后角是主后刀面与切削平面之间的夹角；主偏角是主切削刃与进给方向之间的夹角；副偏角是副切削刃与进给方向反方向之间的夹角。
机械制造技术基础 第二章 第七节 刀具合理几何参数的选择
3、前刀面形式的选择（负倒棱和刃口钝圆及卷屑槽） ⑴ 负倒棱 ① 负倒棱主要作用： 优点：增强切削刃，减小刀具破损；此外，刀具倒棱处的楔角较大，使散热条件也
3、副偏角的选择原则 ⑴ 在不引起振动的情况下 副偏角κγ’易取较小值。 精加工时， κγ’取得更小，有时还可磨出修光刃。 ⑵ 加工高硬度、高强度或断续切削 副偏角κγ’易取较小值。
⑶ 切断刀及切槽刀受结构及强度的限制 4、刀尖形式的选择
κγ’取值很小， κγ’=1°~3°。
⑴ 圆弧过渡刃 圆弧形过度刃不仅可提高刀具寿命，还可大大减小已加工表面粗糙度，精加工时常 采 用 圆弧过渡刃。但它需在专用磨床上刃磨。 ⑵ 直线形过渡刃 粗加工时，背吃刀量比较大，为减小径向分力Fy和振动，通常取较大的主偏角。但这 时刀尖强度较差，散热条件恶化。为改善这种情况，提高刀具寿命，常常磨出直线性的过 渡 刃。 通常，取κγε=0.5κγ，bε=0.5~2mm.
第七节
刀具几何参数
刀具合理几何参数的选择
刀具的切削角度（γo、αo、κr、κr’、λs) 前刀面的形式（平的、带倒棱的、带卷屑槽的前刀面）
切削刃的形状（直线型、折线形、圆弧形） 合理几何参数：在保证加工质量的前提下，能够获得最高刀具寿命，从而能够达到提高切削 效率或降低生产成本目的的几何参数。
Leabharlann 、刃倾角的选择1、刃倾角主要的作用 ⑴ 控制切屑流出方向
λs=0°时，切屑近似沿垂直切削刃的方向流出； λs＞0°时，切屑流向待加工表 面； λs＜0°时，切屑流向已加工表面。
刀具合理几何参数的选择
刀具的几何参数包括刀具的切削角度，刀面的形式(如平前刀面，带卷屑断屑槽的前刀面、波形刀面等)以及切削刃的形状(直线形、折线形、圆弧形等)。
刀具的几何参数对切屑变形、切削力、切削温度和刀具磨损都有显著影响，从而影响切削加工生产率、刀具耐用度、加工质量和加工成本。
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，从而能达到提高切削效率，降低加工成本目的的几何参数。
选择刀具合理几何参数主要取决于工件材料、刀具材料、刀具类型，也与切削用量、工艺系统刚性和机床功率等因素有关。
第一节前角及前刀面形状的选择一、前角的功用及选择前角是刀具上重要的几何参数之一，它的大小决定切削刃的锋利程度和强固程度，直接影响切削过程。
前角有正前角和负前角之分。
取正前角的目的是为了减小切屑被切下时的弹塑性变形和切屑流出时与前面的摩擦阻力，从而可减小切削力和切削热，使切削轻快，提高刀具寿命，并提高已加工表面质量。
但前角过大时，楔角过小，会削弱切削刃部的强度并降低散热能力，反而会使刀具寿命降低。
由图可知，加工不同材料时，前角太大或太小，刀具耐用度都较低。
在一定加工条件下，存在一个耐用度为最大的前角，即合理前角。
取负前角的目的在于改善刃部受力状况和散热条件，提高切削刃强度和耐冲击能力。
负前角刀具通常在用脆性刀具材料加工高强度高硬度工件材料而当切削刃强度不够、易产生崩刃时才采用。
前角的合理数值选取原则刀具合理前角的选择主要取决于刀具材料、工件材料的种类与性质：1．刀具材料：强度和韧性较高时可选择较大的前角。
高速钢的强度高，韧性好；硬质合金脆性大，怕冲击，易崩刃。
因此，高速钢刀具的前角可比硬质合金刀具选得大一些，可大5°～10°。
瓷刀具的脆性更大，故前角应选择得比硬质合金还要小一些。
选择要充分注意增加切削刃强度，常取负值(多在－4°～－15°围)以改善刀具受力时的应力状态，并选负的刃倾角(取0°～－10°)与之配合以改善切入时承受冲击的能力。
刀具几何参数的合理选择
主偏角选择的具体原则 如下:
1．根据加工工艺系统刚性选择 粗加工、半精加工和工艺系统刚性不足时，为减小背 向力，减小振动，提高刀具耐用度，应选用较大主偏角， 一般主偏角为60 o～75 o。 2．根据加工材料选择 在加工高强度、高硬度材料时，为减轻单位长度切削 刃上的负荷，改善刀尖的散热条件，提高刀具强度和寿命， 应选取较小主偏角。 3．根据加工表面形状要求选择 在车阶梯轴时，选择主偏角=90o～92o；需要用一把刀 车外圆、车端面和倒角时，应选择主偏角=45o的车刀。
金属切削加工
刀具几何参数的合理选择
刀具的几何参数主要包括：刀具角度、前面与后面型式、 切削刃与刃口形状等。
刀具合理几何参数——是指在保证加工质量的前提下， 能够获得最高的刀具寿命，从而达到提高生产效率、降低生 产成本的刀具几何参数。
1.1前角和前面型式的选择
1．前角的选择 增大前角，切削刃锋利，切削变形减小、切削力减小、 切削温度降低、刀具磨损减小、加工表面质量提高。但若前 角过大，刀具刚度和强度降低，散热条件变差，切削温度高， 刀具易磨损或破损，刀具寿命低。总结正、反两方面的影响， 前角应有一个最佳值。 选择前角的原则：“固中求锐”。 （1）按工件材料选—— 切塑性材料时，应选较大前角； 切脆性材料，宜选较小前角。材料强度和硬度越高，前角越 小，有时甚至取负值。 （2）按刀具材料选——高速钢刀具材料的抗弯强度、抗 冲击韧性高，可选取较大的前角；硬质合金材料的抗弯强度 较低、脆性大，故前角应小些；陶瓷刀具材料的强度和韧性 更低、脆性更大，故前角应更小些。
2.前面型式的选择
（1）正前角平面型（图4.19a）——特点是结构简单、 制造容易、刀刃锋利，但刀尖强度较低、散热能力较差。
（2）正前角带倒棱型（图4.19b）——提高刀具刃口强 度、改善散热条件、增强刀具耐用度。
刀具合理几何参数的选择
硬质合金、陶瓷刀具——选小值
刀具材料脆性大、怕冲击
2019/11/13
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前角的选择原则（续二）
依据加工性质选
粗加工——选小值 精加工——选大值 工件表面有硬皮——选小值 断续切削——选小值
有冲击，甚至可取负值
连续切削——选大值
影响切削三分力大小
κr↑时，Fc↓Fp↓Ff↑
影响断屑效果和排屑方向
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主偏角和副偏角选择原则
按加工性质选
粗加工和半精加工——选大值
有利于减少振动，提高T
精加工——选小值
减小表面粗糙度
按工件材料选
硬材料——选小值
减轻单位切削刃上的负荷，改善刀头散热条件， 提高T
软材料——选大值
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主偏角和副偏角选择原则（续）
按工艺系统刚性选
刚性差——选大值
减小背向力Fp，减小振动
刚性好——选小值
提高T
需要从中间切入的车刀——选大主偏角 和副偏角
单件、小批生产，希望一把刀具加工出
工件所有表面——选通用性好的45°或
要注意各个几何参数之间的联系
刀具的刃形、刃区、刀面和角度之间是相 互联系的，应该综合起来考虑它们之间的 作用与影响，分别确定其合理数值
要处理好刀具锋利性同强度和耐磨性的 关系
保证刀具足够强度和耐磨性的前提下，力 求刀具 锋锐
提高锋锐的同时，设法强化刀尖和刃区等
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2.4 刀具磨损和刀具耐用度
2.4.1 刀具的磨损形式及原因
（1）刀具的正常磨损形式
1）前面磨损
前面上形成月牙洼磨损（速度高，厚度大，形成月牙洼）
2）后面磨损
后面的磨损形式是磨成后角等于零的磨损棱带。
后面磨损棱带的中间部位
表示。
（B区），磨损比较均匀，其平均宽度以VB表示，而且最大宽度以VB
max
3）前后面同时磨损或边界磨损（速度底，切削厚度较小的塑性金属及加工脆性金属时）
非正常磨损：刀具在切削的过程中突然或者过早的损现象叫~ 。
又叫破损。
常常分为两类：1.脆性破损（硬质合金和陶瓷刀具时）2.塑性破损（高速刚）（2）刀具磨损的原因
1）硬质点磨损（磨粒磨损）（碳化物，氧化物等）
工件材料中的杂质在刀具表面上擦伤，划出一条条的沟纹造成的机械磨损。
2）粘结磨损
在一定的压力和温度作用下，在切屑与前面、已加工表面与后面的磨擦面上，产生塑性变形，形成粘结点，这些粘结点又因相对运动而破裂，粘结点的破裂也常常发生在刀具一方面被工件材料带走，从而形成刀具的粘结磨损。
3）扩散磨损
切削过程中，刀具表面与工件由于高温与高压的作用，两磨擦表面上的化学元素有可能互相扩散到对方去，使两者的化学成分发生变化，从而削弱了刀具材料的性能，加速了刀具的磨损。
扩散速度随切削温度的升高而增加。
4）化学磨损（氧化磨损，相变磨损）
化学磨损是在一定温度下，刀具材料与某些周围介质起化学作用，在刀具表面形成一层硬度较低的化合物，而被切屑带走，加速了刀具的磨损。
由于切屑不易进入刀具与切屑的接触区，故氧化磨损容易在主、副切削刃的工作面处形成。
3.2 刀具合理几何参数的选择
3.2.1 概述
刀具几何参数包括：刀具角度、刀面形式、切削刃形状等。
刀具合理的几何参数，是指在保证加工质量的前提下，能够获得最高刀具耐用度，从而达到提高切削效率或降低生产成本目的的几何参数。
刀具合理几何参数的选择决定于工件材料、刀具材料、刀具类型及其他具体工艺条件。
3.2.2 前角及前面形状的选择
（1）前角的功用及合理前角的选择
1）前角的主要功用
①影响切削区的变形程度
②影响切削刃与刀头的强度
③影响切屑形态和断屑效果
④影响已加工表面质量
2）增大或减小前角各有利弊，前角有一个合理的数值。
3）合理前角的选择原则
①工件
ropt塑>ropt脆，ropt低强度纲>ropt高强度钢
②刀具
ropt硬<ropt高
③加工条件
ropt<ro精工艺条件刚性差，ro↑，振动↓自动线，保证加工稳定性ro。
3.2.3 后角的选择
（1）后角的功用 (后刀面与切削平面的夹角)
1）后角的主要功用是减小后面与过渡表面之间的磨擦。
2）后角越大，rn值越小，切削刃越锋利。
3）在同样的磨钝标准VB下，后角大的刀具由新用的磨钝，所磨去的金属体积较大（图3-4），可延长刀具耐用度。
4）增大后角，刀头的强度削弱，导热面积和容热体积减小。
（2）合理后角的选择原则
1）工件α0塑>α0脆;
2）刀具α0硬<α0高;
3）工艺系统刚性差，应适当减小后角;
4）各种有尺寸精度要求的刀具,宜取较小的后角。
3.2.4 主偏角、副偏角及刀尖形状的选择
（1）主偏角和副偏角的功用
1）影响切削加工残留面积高度。
减小主偏角和副偏角，表面粗糙度。
2）影响切削层的形状，增大主偏角时，切削层公称宽度将减小，层公称厚度。
3）影响三个切削分力的大小和比例关系。
增大主偏角，可使背向力减小，进给力增大。
增大副偏角也可使得背向力减小。
4）影响刀尖处的强度、导热面积的容热体积。
5）增大主偏角,使得切屑变得窄而厚,容易折
断。
（2）合理主偏角 Kτ的选择原则
1）精加工和半精加工，选用较大的主偏角，减少振动。
2）加工很硬的材料，为减轻单位长度切削刃上的负荷，较小的主偏角。
3）工艺系统刚性较好时，减小主偏可提高刀具耐用度。
4）单件小批生产，选取通用性较好的45°车刀或90°偏刀。
（3）合理副偏角的选择原则
1） K'τ=5°~10°
2）精加工刀具，取得更小一些，磨出一段 K'τ=0°的修光刃。
3）加工高强度高硬度材料或继续切削时，K'τ=4°~6°。
4）切断刀、锯片铣刀和槽铣刀，为保证刀头强度和重磨后刀头宽度变化较小， K'τ=1°~2°。
3.2.5 刃倾角的选择
（1）刃倾角的功用
1）控制切屑流出方向λs=0°时（图3-6a），切屑近似沿垂直于主切削刃的方向流出，λs为负值时，可能缠绕、擦伤已加工表面，λs为正值时，切屑流向与 Vf方向一致。
2）影响切削刃的锋利性
3）影响刀尖强度、刀尖导热和容热条件负的刃倾角使远尖的切削刃处先接触工件，使刀尖避免受到冲击；负的刃倾角使刀头强固，刀尖处导热和容热条件较好。
4）影响切削刃的工作长度和切入切出的平稳性当λs=0°时，切削刃同时切入切出，冲击力大，当λs≠0°时，切削刃逐渐切入工件，冲击小。
3.3 刀具耐用度的选择
一是根据单件工时最短的观点来确定耐用度，这种耐用度称为最大生产率耐用度；二是根据工序成本最低的观点来确定的耐用度，称为经济耐用度。
在一般情况下均采用经济耐用度,当任务紧迫或生产中出现不平衡环节时,则采用最大生产率耐用度。
3.4 切削用量的选择
3.4.1 制订切削用量的原则
合理的切削用量，是指充分利用刀具的切削性能和机床性能（功率、扭矩等），在保证加工质量的前提下，获得高的生产率和低的加工成本的切削用量。
3.4.2 切削用量三要素的确定
（1）背吃刀量
1）在粗加工时，一次走刀应尽可能切去全部加工余量。
2）下列情况可分几次走刀：
①加工余量太大
②工艺系统刚性不足或加工余量极不均匀
③继续切削
如分二次走刀，第一次的α
sp 也应比第二次大，第二次的α
sp
可取加工余
量的1/3~1/4。
3）切削表层有硬皮的铸锻件或切削不锈钢等冷硬较严重的材料时，背吃刀量超过硬皮或冷硬层厚度。
4）在半精加工时，α
sp
=0.5~2mm
5）在精加工时，α
sp
=0.1~0.4mm
（2）进给量的选择
合理的进给量应是工艺系统所能承受的最大进给量。
进给量要受到下列一些因素的限制；机床进给机构的强度、车刀刀杆的强度和刚度、硬质合金或陶瓷刀片的强度及工件的装夹刚度等。
精加工时，最大进给量主要受加工精度和表面粗糙度的限制。
从《切削用量用册》中查取进给量。
（3）切削速度的确定
根据已选定的背吃刀量α
sp
、进给量f及刀具耐用度T .
3.5 切削液的选择
3.5.1 切削液的作用
（1）冷却作用（2）润滑作用
（3）清洗作用（4）防锈作用
3.5.2 切削液的选用
3.5.3 切削液的使用方法。