文档介绍：第五讲
主讲:熊晓萍
刀具合理
几何参数的选择
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刀具的几何参数包括刀具的切削角度、刀面的形式以及切削刃的形状。
刀具的合理几何参数: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。
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为什么要选择刀具合理几何参数?
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。
怎样选择刀具合理几何参数?
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。
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第一节前角及前刀面形状的选择
一、前角的功用及选择
前角有正前角和负前角之分。
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。
γo1
Pr
γo2
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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。
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opt
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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。
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选择前角时首先应保证切削刃锋利,同时又要兼顾足够的切削刃强度。在保证加工质量的前提下,一般以达到最高的刀具寿命为目的。
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。
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刀具材料的强度和韧性较高时可选择较大的前角。
刀具材料
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。不同牌号的硬质合金,其强度和韧性也不相同,所用前角也应有所区别。
陶瓷刀具的脆性更大,故前角应选择得比硬质合金还要小一些。要充分注意增加切削刃强度,常取负值(多在-4~-15范围)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。
立方氮化硼由于脆性更大,都采用负前角高速切削。
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工件材料
,切屑呈带状,沿刀具前面流出时和前面接触长度较长,摩擦较大,为减小变形和摩擦,一般都采用正前角。工件材料塑性愈大,强度和硬度愈低时,前角应选得愈大。
如:加工铝及铝合金取o=25~35,加工低碳钢常取o=20~25。
如:正火高碳钢取o=10~l5。当加工高强度钢时,为增强切削刃,才取负前角。
当工件材料强度较大、硬度较高时,由于单位切削力大,切削温度容易升高,为了提高切削刃强度,增加刀头导热面积和容热体积,前角宜取小值。
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,塑性变形小,切屑呈崩碎状,刀屑接触长度短,摩擦不大,切削力集中在切削刃附近且产生冲击,容易造成崩刃,所选前角应比加工塑性材料时小一些,以提高切削刃强度和散热能力。
如加工灰铸铁取o=5~15。
前角数值随脆性材料强度和硬度的增大而逐渐减小。
在加工淬火钢、冷硬铸铁等高硬度难加工材料时,宜取负前角。
实验证明,用正前角硬质合金车刀加工高硬度淬火钢时,切削刃几乎一开始切削就会发生崩刃。
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