刀具几何参数与切削用量的合理选择.docx

【内容提要】
本章主要介绍刀具几何参数、切削用量合理选择的基本概念及各参数的功用；
应用上述功用合理选择刀具几何参数和切削用量。
【目的要求】
1、明确基本概念；
2、会根据加工具体情况正确选择和确定刀具材料、刀具几何参数、切削用量；
【本章内容】
第一次课
§4-1刀具合理几何参数的选择
刀具几何参数的合理选择，是在保证加工质量的前提下，能够获得理想的刀具
耐用度，达到提高效率，降低生产成本的目的。
一、前角的选择
（1）前角的作用
1．加大前角能使车刀锋利，减少切削变形，减小切屑与前刀面的磨擦，从而降
低切削力和减少切削热。
2．影响刀具的强度，受力性质和散热条件。
3．影响加工表面质量。
（2）前角的选择
增大前角能降低切削力和切削热，但会削弱切削刃强度和散热面积，减小前角
可改善刀头散热条件和提高刀头强度，但会使切削力和切削热增加。
①前角的选择原则
在刀具强度许可的条件下，尽量选择大的前角，前角的选择包括确定其正负和
数值：
负前角：仅用于硬质合金车刀，切削强度很高的钢材，采用负前角可使刀片受压
而不受弯，同时使楔角增大，切削刃不易磨损及崩刃。高速钢刀具，因为抗弯强度高，
韧性好，在任何情况下，都不应采用负前角。
前角的数值：应由工件材料，刀具材料及加工工艺要求来确定。
工件材料的强度和硬度降低时，可取较大甚至很大的前角，反之，前角应取小值，
甚至负值，刀具材料的强度和韧性较差，前角应取小值，反之，取较大的数值。粗加
工时，特别是断续车削，承受冲击载荷或对于有硬皮铸、锻件粗车时，应适当减小前
角，精加工时，应选较大的前角。
②前角的经验参考数值：
工件材料前角高速钢刀具硬质合金刀铝及铝合金25°~30°25°~30°紫铜及铜合金（软）25°~30°25°~30°铜合金（脆性）粗加工10°~15°10°~15°精加工5°~10°5°~10°结构钢20°~25°15°~20°15°~20°10°~15°灰铸铁及可锻铸铁HBS≤22020°~25°15°~20°HBS>22010°8°铸、锻钢件或断续切削灰铸铁10°~15°5°~10°表列硬质合金车刀的前角数值是指刃口磨有倒棱的情况。
前角也可以归纳为尽量大
①刀具材料：脆性↑→γo↓（高速钢→γo↑，硬质合金→γo↓，陶瓷→γo↓）②工件材料：塑性材料→γo↑,脆性材料→γo↓,强度→γo↓,硬度→γo↓③加工要求：粗加工→γo↓,断续切削→γo↓,精加工→γo↑④机床功率和系统刚度:功率大刚度高γο↓,数控机床、自动线：γο↓
二、主后角的选择
（1）主后角的作用
1．减小主后刀面与工件之间的摩擦，提高已加工表面质量和延长刀具寿命；
2．配合前角调整切削刃和刀头部分的锋利程度、强度和散热条件；
3．小后角车刀在特定的条件下可抑制切削时的振动。
（2）后角的选择
①后角的选择原则
在粗加工时
以确保刀具强度为主，应取较小的后角4°~6°;在精加工时以保
证加工表面质量为主，一般取ao=8°~12°。
一般车刀的副后角ao′取和后角ao相同的数值。但切断刀受刀头强度限制，副
后角较小（ao′=1°30′~2°）。
提问：当用硬质合金车刀车削有冲击的工件时（如把四方形的Q235材质的材料车成圆形），前角和后角应如何选择？为什么？
课堂上给3分钟时间让相近的同学互相讨论，然后每组提问一个同学（提问要
有代表性，即成绩好的，较差的和中等的。以便了解学生对知识的掌握情况）。然后
利用同学们刚学到的知识，和学生一起分析，得出正确答案是：应选择负前角，以
使合金刀片受压而不受弯，选较小的后角（即选取楔角大一些），以使刀头刚性好，
散热好，切削刃强度好，不易崩刀。
然后，提供4把分别适于精车、半精车、粗车和强力车削四种车刀给同学们认
识、观察、鉴别。从感观上加强所学的知识。使学生对所学的知识记得清、记得牢，
起到事半功倍的作用。
②后角归纳为尽量小：
①粗加工：ａo↓,精加工：ａo↓②塑性材料:ａo↑,脆性材料:ａo↓,硬度高:ａo↓,强度高ａo↓③工艺系统：刚度高ａo↓
③归纳总结
前角大,刀锋利，强度差。适于精加工。
前角小，强度好。散热佳，适于粗加工。
后角大，刀锋利，摩擦小。适于精加工。
后角小，强度好。散热佳，适于粗加工。
三、前后刀面的型式及其选择
（1）前刀面常见的形式及其选择：

a、正前角单平面型：精加工刀具、复杂刀具加工脆性材料的刀具b、正前角曲面带倒棱型：加工塑性材料的刀具c、负前角单平面型：后刀面磨损刀具d、负前角双平面型：前后刀面磨损的刀具
注意：区别负前角与负倒棱
（2）后刀面的常见形式
①单一后刀面：基本形式、常用，精加工刀用
②有刃带的后刀面：可增加刀具耐磨性，定尺寸刀具用
③带消振棱的后刀面：可抑制振动，加工时容易振动使用
④双重或三重后刀面：可增加刃