车刀几何角度的选择.doc

车刀几何角度的选择摘要：本文重点从车刀几何角度对切削力、切削温度热和刀具寿命影响等方面，分析了车刀几何角度选择的一般原则，从而说明了合理选择车刀几何角度，对改善加工条件，提高被加工工件质量，延长刀具与设备的使用寿命的作用和意义。关键词：几何角度；切削力；切削温度热；刀具寿命；选择原则。车刀几何角度是指车刀切削部分各几何要素之间的两面角或线、面之间的夹角。它们分别决定着车刀的切削刃和各刀面的空间位置。车刀切削部分共有6个独立的基本角度：前角（）、主后角（）、副后角（）、主偏角（）、副偏角（）和刃倾角（）。以及两个派生角度：楔角（）和刀尖角（）。这些几何角度对车削过程影响很大，科学合理地选择车刀的几何角度，对车削加工的顺利进行起着决定性作用。下面就从车刀几何角度对切削力、切削热和刀具的耐用度三方面来分析车刀几何角度的选择原则。车刀几何角度对切削力的影响切削力的分解图切削加工时，工件材料抵抗刀具切削所产生的阻力称为切削力。切削力来源于切削层及其加工表面上产生弹性和塑性变形和工件与刀具之间的相对运动存在的摩擦力。切削力是在车刀车削工件的过程中产生的，大小相等、方向相反地作用在车刀和工件上。它由三个相互垂直的力组成：主切削力Fc:在主运动方向上的分力。它是校验和选择机床功率，校验和设计机床主运动机构、刀具和夹具强度和刚性的重要依据；背向力（切深抗力）Fp：垂直于工作平面上的分力。它是影响加工精度、表面粗糙度的主要原因，当机床或工艺系统刚性不足时，容易引起振动或者使工件在水平面内发生弯曲；进给力（进给抗力）Ff：进给运动方向上的分力。它是校验进给机构强度的主要依据。（见切削力的分解图）1、前角对切削力的影响前角增大，剪切角随着增大，金属塑性变形减小，变形系数减小，沿前刀面的摩擦力减小，因此切削力减小。但对于脆性材料而言，前角的变化则不会对车削力产生较大的影响，这是因为脆性材料在车削时，切屑变形和加工硬化都很小，变形抗力自然会随之减小。实验还证明，前角的增大，对切削分力、切深抗力的影响程度也不一样，当主偏角较大时，对进给抗力的影响较明显，而当主偏角较小时，则对切深抗力的降低幅度更大些。2、主偏角对切削力的影响主偏角的改变，使得切削面积的形状和切削分力的作用方向改变，从而使切削力也随之变化。根据分解公式：Fp＝Fd(切削分力)cos；Ff＝Fdsin，主偏角增大，使背向力Fp减小，进给力Ff增大，这有利于减轻工件的变形和系统的振动。因此，在工程上我们往往采用较大主偏角的车刀切削细长轴类零件，来减小径向分力切深抗力。3、刃倾角对切削力的影响刃倾角λs对主切削力Fc的影响很小，但对进给力Ff和背向力Fp的影响较大。当λs从正值变为负值，Fp将增加，Ff将减小。所以车削刚性较差的工件时，一般不取负的刃倾角。车刀几何角度对切削温度的影响车削过程所消耗的能量，绝大部分都转换为热能，以切削热的形式表现出来，使工艺系统的温度升高。切削温度的变化，能改变工件材料的性能，影响积屑瘤的产生和消失，以及影响已加工表面质量。因此认识它的变化规律，具有重要的实用意义。影响切削热与切削温度的因素很多，这里分析车刀几何角度对其产生的影响。1、前角对切削温度的影响前角增大，切削刃锋利，切屑变形和与前刀面的摩擦小，使产生的切削热减少，从而降低了切削温度。事实上，切削温度的高低不仅取决于加工过程产生热量的多少，还受加工过程中散热条件的影响。实验证明，当车刀工的前角增大到16°左右时，由于车刀的楔角减少后使刀具的散热条件变差，切削温度反而有一些回升。2、主偏角对切削温度的影响主偏角减小时，使切削刃工作长度增大，散热条件改善，切削厚度减小，切削变形和摩擦减轻，有利于降低切削温度。因此，当工艺系统刚性足够时，采用小的主偏角切削，是降低切削温度的一个重要措施，尤其是切削难加工材料时效果更显著。三、车刀几何角度对刀具寿命的影响车刀在切削加工过程中，使用一段时间后，就会钝化。刀具磨损对产品质量（如尺寸精度、形位精度、表面粗糙度）、生产效率以及加工成本都有直接影响。刀具的寿命就是指刀具从开始切削到达磨损限度所经过的切削时间，它是衡量刀具切削性能的重要指标。由于刀具几何角度对刀具的寿命影响较大，合理选择刀具几何角度，可以大幅度提高刀具的寿命，因此刀具的耐用度也是衡量刀具几何角度先进与否的重要标志。1、前角、后角对刀具寿命的影响适当增大前角，有利于减少切削力，降低切削温度，能提高刀具寿命。但是前角过大，刀具的散条件和强度变差，切削时刀头容易崩刃，反而降低刀具寿命。同时，后角增大，磨损减少。但后角过大，散热条件差，刀具寿命反而降低。因此前角、后角对刀具耐用度的影响呈山峰状，它的峰顶处前角值使刀具的耐用度最高，切削不同的材料时，刀具的耐用度达到最高时的前角、后角值也不相同。2、主偏角对刀具寿命的影响