刀具角度在實際選刀中的應用？

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nangmang2009

11^#

發表于 2010-8-14 14:47:04 | 只看該作者

郁悶！打不開！

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打雜大學生

12^#

發表于 2010-8-14 15:34:41 | 只看該作者

刀具的幾何參數，對切削變形、切削力、切削溫度、刀具壽命等有顯著的影響。選擇合理的刀具幾何參數，對保證加工質量、提高生產率、降低加工成本有重要的意義。所謂刀具合理幾何參數，是指在保證加工質量的前提下，能夠滿足較高生產率、較低加工成本的刀具幾何參數。
(1)前角的選擇
增大前角，可減小切削變形，從而減小切削力、切削熱，降低切削功率的消耗，還可以抑制積屑瘤和鱗刺的產生，提高加工質量。但增大前角，會使楔角減小、切削刃與刀頭強度降低，容易造成崩刃，還會使刀頭的散熱面積和容熱體積減小，使切削區局部溫度上升，易造成刀具的磨損，刀具耐用度下降。
選擇合理的前角時，在刀具強度允許的情況下，應盡可能取較大的值，具體選擇原則如下：
1)加工塑性材料時，為減小切削變形，降低切削力和和切削溫度，應選較大的前角，加工脆性材料時，為增加刃口強度，應取較小的前角。工件的強度低，硬度低，應選較大的前角，反之，應取較小的前角。用硬質合金刀具切削特硬材料或高強度鋼時，應取負前角。
2)刀具材料的抗彎強度和沖擊韌性較高時，應取較大的前角。如高速鋼刀具的前角比硬質合金刀具的前角要大；陶瓷刀具的韌性差，其前角應更小。
3)粗加工、斷續切削時，為提高切削刃的強度，應選用較小的前角。精加工時，為使刀具鋒利，提高表面加工質量，應選用較大的前角。當機床的功率不足或工藝系統的剛度較低時，應取較大的前角。對于成形刀具和在數控機床、自動線上不宜頻繁更換的刀具，為了保證工作的穩定性和刀具耐用度，應選較小的前角或零度前角。
表1.3 為硬質合金車刀合理前角、后角的參考值，高速鋼車刀的前角一般比表中的值大5 ° ～ 10 ° 。
(2)后角的選擇
增大后角，可減小刀具后刀面與已加工表面間的摩擦，減小磨損，還可使切削刃鈍圓半徑減小，提高刃口鋒利程度，改善表面加工質量。但后角過大，將削弱切削刃的強度，減小散熱體積使散熱條件惡化，降低刀具耐用度。實驗證明，合理的后角主要取決于切削厚度。其選擇原則如下：
1)工件的強度、硬度較高時，為增加切削刃的強度，應選較小后角。工件材料的塑性、韌性較大時，為減小刀具后刀面的摩擦，可取較大的后角。加工脆性材料時，切削力集中在刃口附近，應取較小的后角。
2)粗加工或斷續切削時，為了強化切削刃，應選較小的后角。精加工或連續切削時，刀具的磨損主要發生在刀具后刀面，應選用較大的后角．
3)當工藝系統剛性較差，容易出現振動時，應適當減小后角。在一般條件下，為了提高刀具耐用度，可增大后角，但為了降低重磨費用，對重磨刀具可適當減小后角。
為了使制造、刃磨方便，一般副后角等于主后角。表2.4給出了硬質合金車刀合理后角的參考值。
(3)主偏角與副偏角的選擇
主偏角與副偏角的作用有以下幾點：
1)減小主偏角和副偏角，可降低殘留面積的高度，減小已加工表面的粗糙度值。
2)減小主偏角和副偏角，可使刀尖強度提高，散熱條件改善，提高刀具耐用度。
3)但減小主偏角和副偏角，均使徑向力增大，容易引起工藝系統的振動，加大工件的加工誤差和表面粗糙度值。
主偏角的選擇原則與參考值：
工藝系統的剛度較好時，主偏角可取小值，如 кγ = 30 o 一 45 o ，在加工高強度，高硬度的工件時，可取 Kr=10 o 一 30 o ，以增加刀頭的強度。當工藝系統的剛度較差或強力切削時，一般取 Kr=60 o — 75 o 。車削細長軸時，為減小徑向力，取 кγ = 90 o ～ 93 o 。在選擇主偏角時，還要視工件形狀及加工條件而定，如車削階梯軸時，可取 кγ = 90 o ，用一把車刀車削外圓、端面和倒角時，可取 кγ 二 45 o 一 60 o 。
副偏角的選擇原則與參考值：
主要根據工件已加工表面的粗糙度要求和刀具強度來選擇，在不引起振動的情況下，盡量取小值。精加工時，取 кγ′ 二 5 o 一 10 o ；粗加工時，取 кγ′ 二 10 o ～ 15 o 。當工藝系統剛度較差或從工件中間切入時，可取 кγ′ 二 30 o 一 45 o 。在精車時，可在副切削刃上磨出一段 кγ′ =0 o 、長度為 (1．2—1．5) f (進給量)的修光刃，以減小已加工表面的粗糙度值。
總之，對于主、副偏角在一般情況下，只要工藝系統剛度允許，應盡量選取較小的值。
(4)刃傾角的選擇。
刃傾角的作用如下：
1)影響切屑的流出方向 (如圖1.23所示)。當入 s 二 0時，切屑沿主切削刃垂直方向流出；
當入 s >0時，切屑流向待加工表面；當入 s <0時，切屑流向已加工表面。

圖 1.23 刃傾角對切屑流出方向的影響

圖 1.24 刃傾角對刀尖強度的影響
2)影響刀尖強度和散熱條件(如圖2.24所示)。當入 s <0時，切削過程中遠離刀尖的切削刃處先接觸工件，刀尖可免受沖擊，同時，切削層公稱橫截面積在切入時由小到大，切出時由大到小逐漸變化，因而切削過程比較平穩，大大減小了刀具受到的沖擊和崩刃的現象。
3)影響切削刃的鋒利程度。當刃傾角的絕對值增大時，可使刀具的實際前角增大，刃口實際鈍圓半徑減小，增大切削刃的鋒利性。
傾角的選擇原則與參考值：
加工鋼件或鑄鐵件時，粗車取入 s 二— 5 o ～ 0 o ，精車取入 s 二 0 o ～ 5 o ；有沖擊負荷或斷續切削取入 s 二— 15 o ～— 5 o 。加工高強度鋼、淬硬鋼或強力切削時，為提高刀頭強度取入 s=-30o～-10o。微量切削時，為增加切削刃的鋒利程度和切薄能力，可取入 s=45o—75o。當工藝系統剛度較差時，一般不宜采用負刃傾角，以避免徑向力的增加。
（5）其它幾何參數的選擇
1）切削刃區的剖面形式
通常使用的刀具切削刃的刃區形式有鋒刃、倒棱、刃帶、消振棱和倒圓刃等，如圖 2.25所示。

圖 1.25 切削刃區的剖面形式
a)鋒刃 b)負倒棱 c)刃帶 d)消振棱 e)倒圓刃
刃磨刀具時由前刀面和后刀面直接形成的切削刃，稱為鋒刃。其特點是刃磨簡便、切入阻力小，廣泛應用于各種精加工刀具和復雜刀具，但其刃口強度較差。沿切削刃磨出負前角（或零度前角、小的正前角）的窄棱面，稱為倒棱。倒棱的作用可增強切削刃，提高刀具耐用度。沿切削刃磨出后角為零度的窄棱面，稱為刃帶。刃帶有支承、導向、穩定和消振作用。對于鉸刀、拉刀和銑刀等定尺寸刀具，刃帶可使制造、測量方便。沿切削刃磨出負后角的窄棱面，稱為消振棱。消振棱可消除切削加工中的低頻振動，強化切削刃，提高刀具耐用度。研磨切削刃，使它獲得比鋒刃的鈍圓半徑大一些的切削刃鈍圓半徑，這種刃區形式稱為倒圓刃。倒圓刃可提高刀具耐用度，增強切削刃，廣泛用于硬質合金可轉位刀片。

圖1.26 前刀面的形式
a)平面型 b)帶倒棱型 c)帶斷屑槽型 d)負前角平面型 e)雙平面型
2）刀面形式和過渡刃
①前刀面形式常見的刀具前刀面形式有平前刀面、帶倒棱的前刀面和帶斷屑槽的前刀面，如圖2.26所示。平前刀面的特點是形狀簡單、制造、刃磨方便，但不能強制卷屑，多用于成形、復雜和多刃刀具以及精車、加工脆性材料用刀具。由于倒棱可增加刀刃強度，提高刀具耐用度，粗加工刀具常用帶倒棱的前刀面。帶斷屑槽的前刀面是在前刀面上磨有直線或弧形的斷屑槽．切屑從前刀面流出時受斷屑槽的強制附加變形，能使切屑按要求卷曲折斷。主要用于塑性材料的粗加工及半精加工刀具。
②后刀面形式幾種常見的后刀面形式如圖 2.27所示。后刀面有平后刀畫、帶消振棱或刃帶的后刀面、雙重或三重后刀面。平后刀面形狀簡單，制造刃磨方便，應用廣泛。帶消振棱的后刀面用于減小振動；帶刃帶的后刀面用于定尺寸刀具。雙重或三重后刀面主要能增強刀刃強度，減少后刀面的摩擦。刃磨時一般只磨第一后刀面。

圖 2.27 后刀面形式
a)帶刃帶的后刀面 b)帶消振棱的后刀面 c)雙重后刀面
③過渡刃為增強刀尖強度和散熱能力，通常在刀尖處磨出過渡刃。過渡刃的形式主要有兩種 (如圖2.28所示)：直線形過渡刃和圓弧形過渡刃。直線形過渡刃能提高刀尖的強度，改善刀具散熱條件，主要用在粗加工刀具上。圓弧形過渡刃不僅可提高刀具耐用度，還能大大減小已加工表面粗糙度，因而常用在精加工刀具。

圖 2.28 刀具過渡刃形式
a)直線形過渡刃 b) 圓弧形過渡刃