切削刀具的角度问题

【编者按】刀具是机械制造中用于切削加工的工具，又称切削工具。 绝大多数的刀具是机用的，但也有手用的。由于机械制造中使用的刀具基本上都用于切削金属材料，所以“刀具”一词一般就理解为金属切削刀具。切削木材用的刀具则称为木工刀具。还有特别应用的一类刀具，用于地质勘探、打井、矿山钻探，称为矿山刀具。

一·前角 r 是前面与基面之间的夹角

1.前角有正前角和负前角之分

2.取正前角的目的是为了减小切屑被切下时的弹性变形和切屑流出时与前面的摩擦阻力，从而减小切削力和切削热，使切削轻快，提高已加工表面的质量．

3.取负前角的目的是在于改善刃部的受力状况和散热条件,提高切削刃强度和耐冲击能力.

4.加工塑性材料时,因切屑呈带状,沿刀具前面流出时和前面接触长度L较长,摩擦较大,为减少变形和摩擦,一般采用正前角.

工件材料塑性愈大,强度和硬度愈低时,前角应选得愈大.

加工脆性材料时,产生崩碎切屑,切屑与刀具前面接触长度L较短,切削力集中作用在切削刃付近,且产生冲击,容易造成崩刃,所选前角应比加 工塑性材时小一些,以提高切削刃强度和散热能力.

加大前角可抑制或消除积屑瘤,降低径向切削分力;

加工硬度高时,机械加度大及脆性材料时,应取较小的前角;

加工硬度低,机械强度小及塑性材料时,取较大的前角;

粗加工应取较小的前角,精加工取较大的前角;

高速切削时,前角对切屑的变形及切削力的影响较小,可取较小的前角.

机床、夹具、工件、刀具系统刚性差时，应取较大的前角；

后角 α 是主后面与切削平面之间的夹角

后角的作用是:减少后刀面与过渡表面之间的摩擦,影响楔角的大小,从而配合前角调整切削刃的锋利程度和强度.

1.粗车时,为保证切削刃强度取较小后角.

2.精车时,为保证已加工表面质量,取较大后角.

3.工件材料强度和硬度较高时,取较小后角.

4.工件材料塑性和弹性较大或易产生加工硬化时,取较大后角.

5.采用负前角车刀,后角应取大些.

主偏角 Kr 是主切削刃的投影与进给方向的夹角

主偏角影响主切削刃单位长度上的负荷和切削层单位面积切削力.

1.减少Kr时,主切削刃单位长度上的负荷减轻,且刀尖角增大,刀尖角增大,刀尖强度提高.

2.减少Kr时,切削层单位面积切削力增大.

3.在工艺系统刚度较好时, 特别是当加工硬冷硬铸铁、高硬度高强度材料时， Kr可以取小些.

4.在工艺系统刚度不足时,取较大的主偏角.

副偏角 Kr’ 是副切削刃的投影与背进给方向的夹角

作用是减少副切削刃及副后刀面与已加工面之间的摩擦.

副偏角影响已加工表面粗糙度和刀尖强度.

1.精加工时,应取小些.

2.切断、切槽及孔加工刀具的副偏角应取较小值.

3.机床夹具、工件、刀具系统刚性好，可选较小的副偏角

4.加工细长轴类取较大的副偏角.

二·刃倾角λ 是主切削刃与基面的夹角

控制切屑流出的方向

1.精加工时刃倾角取正值,粗加工时刃倾角取负值.

2.断续切削时刃倾角应取负值.

3.工艺系统刚性好时刃倾角可加大负值.

刃倾角的作用 刃倾角的大小代表主刀刃和前刀面的倾斜程度。它的主要作用有：

1.影响排屑方向。当刃倾角为0°时，切屑垂直于切削刃流出；为负值时，切屑向已加工表面流出；为正时，向待加工表面流出。

2.影响刀尖强度。在切削断续表面的工件时，负刃倾角因刀尖位于切削刃的最低点，使离刀尖较远部分的切削刃首先接触工件，从而课避免刀尖受冲击；而正刃倾角因刀尖位于切削刃的最高点，刀尖首先与工件接触，受到冲击载荷，容易引起崩刃。

3.影响切削刃锋利特性。当刃倾角的绝对值增大时，刀具的实际前脚增大，刀具的切削刃变得锋利，可切下很薄的切削层。

4.影响工件的加工质量。小刃倾角使背向力增大，进给力减小，特别当刃倾角为负值时，被加工的工件同意产生弯曲变形（车削外圆）和振动，使工件质量下降。

刃倾角的选择

0~+5°            精车钢，精车细长轴

-5°~ -10°    粗车余量不均匀钢

-10°~ -15°  断续车削钢和铸铁

45°~75°     微量精车外圆，精车孔和精刨平面

-45°~75°    大刃倾角刀具薄切削

+5°~+10°   精车有色金属

0°~ -5°        粗车钢和灰铸铁

-10°~ -45°  带冲击切削淬硬钢

-10°~ -20°  强力切削刨刀

10°~15°     铣削

三·孔加工刀具的选择步骤

①确定孔的直径、深度和质量要求，同时考虑生产经济性和切削可靠性等。

②选择钻头类型。选择用于粗加工和精加工孔的钻头；检查钻头是否适合工件材料、孔的质量要求和是否能提供最佳的经济性。

③选择钻头牌号和槽型。如果选择了可转位刀片钻头，必须单独选择刀片。找到适合于孔直径的刀片，选择推荐用于工件材料的槽型和牌号。

④选择刀柄类型。许多钻头有不同的安装方式，找出适合于机床的类型。

⑤确定工艺参数。根据不同加工材料的性能，确定切削速度、进刀量等。

（2）钻头的选择

相对机床和工序来说，整体硬质合金钻头和焊接式麻花钻头采用较低的切削速度和较大的进给量，而可转位刀片钻头使用高切削速度和小进给量，具体见下表。

孔型

类型

应用

小直径孔

告诉钢钻头、整体硬质合金钻头、焊接硬质合金钻头

在高速切削场合，应尽量使用硬质合金钻头，以获得高生产效率。当安装的稳定性比较差，硬质合金钻头的稳定性得不到保证时，可以用高速钢钻头作为补充选择

中等直径孔

可转位刀片钻头、焊接硬质合金钻头、镶嵌冠硬质合金钻头

在需要小工差或孔深限制了可转位刀片钻头的使用时，可选择焊接硬质合金钻头。当钻削不平表面时，或孔是预钻的或需要钻削交叉孔时，可转位刀片钻头常常是唯一的选择。

大直径孔

可转位刀片钻头、套孔钻

一般情况下使用可转位刀片钻头。当机床功率受到限制时，则应使用套孔钻，而不是实体钻。

四·剪切角：晶粒伸长的方向即纤维方向，是与滑移方向即剪切方向不重合的，它们可成为一夹角。切削变形的第一变形区较宽，代表切削速度很低的情况，在一般的切削速度范围内，第一变形区宽度仅为0.2-0.02mm,所以可用一剪切面来表示，剪切面和切削速度方向的夹角即为剪切角。

切削变形系数：在切削过程中，刀具切下的切屑厚度通常都大于工件切削层厚度，而切屑长度却小于切削层长度，切屑厚度与切削层厚度之比称为厚度变形系数，而切削层长度与切屑长度之比称为长度变形系数。

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