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机械制造基础——刀具几何参数的选择
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1、指出车刀的三面二刃一尖。
前刀面Aγ
副切削刃S′
副后刀面
刀尖
主切削刃S 主后刀面Aα
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1、指出车刀的三面两刃一尖。
前刀面Aγ
副切削刃S′3
副后刀面
Aα′
刀尖
2 主切削刃S 1 后刀面Aα
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2、指出正交平面参考系的三个参考面。
基面 Pr 切削平面 Ps 正交平面 P0
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2、刀具材料 强度和韧性大的刀具材料可以选择大的前角,而脆
性大的刀具甚至取负的前角。 下图是不同刀具材料韧性的变化
立方氮化硼刀具 陶瓷刀具 硬质合金刀具 高速钢刀具
刀具的韧性增强,前角取大
高速钢的抗弯强度和冲击韧性高于硬质合金, 所以高速钢刀具的前角可比硬质合金刀具的大些;而 陶瓷刀具的脆性大,强度和韧性都不如硬质合金,所 以陶瓷刀具的前角应该小些。
3、加工要求
粗加工时,尤其是工件表面不连续、形状误差较大、
有硬皮时,一般取较小的前角;
精加工时,宜取较大的前角,以减小工件变形与表
面粗糙度。
总之,前角选择方法为(课后作业):
(1)材料强度、硬度较低时,γo宜大;塑性材料γo 宜大;脆性材料γo宜小; (2)刀具强度和韧性好时γo宜大; (3)粗加工、断续切削、加工铸锻件,γo宜小。
5、正前角曲面带倒棱型:这种型式是在平面带倒棱 的基础上,前刀面上又磨出一个曲面,称为卷屑槽或 月牙槽。常用于粗加工或精加工塑性材料的刀具。
二、后角、副后角的选择
(一)、后角的功用(课后作业) 1、减小刀具后刀面与加工表面的摩擦; 2、当前角固定时,后角的增大与减小能增大和减
小刀刃的锋利程度,改变刀刃的散热,从而影响刀具 的耐用度。
αo↑→ 刃口锋利↑→ 切削热↓→ 切削温度↓ → 耐用度↑
但αo↑↑→ 楔角↓→ 刃口强度↓ → 散热体积↓ → 切削温度↑→ 耐用度↓
(二)、后角的选择原则 在不产生摩擦的前提条件下,适当减小后角。
后角选择方法(课后作业):
1、工件材料硬度、强度较高时,应取较小的后角;
2、塑性材料αo宜大;脆性材料αo宜小; 3、粗加工、断续切削、加工铸锻件,αo宜小;精加工、 连续切削αo宜大;
影响已加工表面质量 增大前角可以抑制积屑瘤和鳞刺的产生,减轻切削过程中的振动
若减小前角,可以增大切屑的变形,使之易于脆化断裂。
(二)、 前角的选择原则
在选择刀具前角时首先应保证刀刃锋利,同时 也要兼顾刀刃的强度与耐用度。
刀具前角的合理选择,主要由刀具材料和工件材 料的种类与性质以及加工要求决定。
1、工件材料 加工钢件等塑性材料时,切屑沿前刀面流出时和前
硬质合金车刀合理前角参考值
工件材料
合理前角(度)
粗车
精车
低碳钢
18~20 20~25
45钢(正火)
15~18 18~20
45(调质)
10~15 13~18
铸、锻件、断续切削 10~15
5~10
HT150、HT200
10~15
5~10
青铜、脆黄铜
10~15
5~10
紫铜
25~30 30~35
铝及铝合金
刀面接触长度长,压力与摩擦较大,为减小变形和摩擦, 一般采用选择大的前角。
加工铸铁等脆性材料时,塑性变形小,切屑为碎状, 切屑与前刀面接触短,切削力主要集中在切削刃附近, 受冲击时易产生崩刃,因此刀具前角相对塑性材料取得 小些或取负值,以提高刀刃的强度。
工件材料的强度、硬度高时,切削力大,为提高切 削刃的强度,应选用较小的前角。
刀具的几何参数包括刀具角度、刀面的结 构和形状、切削刃的型式等。
刀具的“合理”几何参数,是指在保证加工 质量的前提下,能够获得最高刀具耐用度,从而 能够达到提高切削效率、降低生产成本的目的的 刀具几何参数。
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一、前角和前面型式的选择 (一)、前角的作用 (课后作业)
1、影响切削力和切削功率; 2、影响加工表面质量; 3、影响刀具耐用度; 4、影响断屑效果。
30~35 35~40
不锈钢
15~25 25~30
(三)、前刀面型式的选择: 1、正前角平面型:特点是结构简单、刀刃锐利, 但强度低,传热能力差。多用于切削脆性材料用 刀具、精加工用刀具、成形刀具和多刃刀具。
2、正前角平面带倒棱型:这种型式是沿切削刃磨出很 窄的棱边,称为负倒棱。但倒棱的宽度一定要使切屑 沿前刀面而不是沿负倒棱流出,否则就是负前角了。 这种型式多用于粗加工铸锻件或断续切削。
4、工艺系统刚性差,容易出现振动,应适当减小后角;
5、定尺寸刀具,为了限制重磨后刀具尺寸的变化,αo宜
小。
硬质合金车刀合理后角参考值
工件材料
合理后角(度)
粗车
精车
低碳钢
8~10
10~12
中碳钢
5~7
6~8
合金钢
5~7
6~8
淬火钢
8ห้องสมุดไป่ตู้10
奥氏体不锈钢
6~8
8~10
灰铸铁
4~6
6~8
铜及铜合金
6~8
6~8
铝及铝合金
8~10
10~12
钛合金
14~16
(三)、副后角的选择 刀具的副后角主要用来减少副后刀面与已加工表面
的摩擦,它对刀尖强度也有一定的影响。 为了使制造、刃磨方便,一般车刀的副后角ao′取
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前角↑
切削变形↓切削力↓→ 切削热↓→切削温度↓ → 耐用度↑
楔角↓ → 强度↓→ 散热体积↓→切削温度↑ → 耐用度↓
过大→崩刃 工件表面质量↑
不易断屑
增大刀具前角,可以减小前刀面挤压切削层时的塑性变形,减小切屑流经前刀面的摩擦阻力, 从而减小了切削力、切削热,使刀具的耐用度提高。
使刀具楔角减小,使切削刃与刀头的强度降低,刀头的导热面积和容热体积减小
3、负前角单面型:切削高强度、高硬度材料时,为使脆 性较大的硬质合金刀片承受压应力,而采用负前角。当 刀具磨损主要产生于后刀面时,可采用负前角单面型。 但负前角会增大切削力。
4、负前角双面型:当刀具前刀面有磨损时,刃磨前 刀面会使刀具材料损失过大,重磨次数减少,应采用 负前角双面型,双面型可减小前面的重磨面积,增加 刀和重磨次数。这时负前角的棱面应具有足够的宽度, 以确保切屑沿该面流出。
3、指出图中车刀的角度及测量面
在基面中测量
1——主偏角κr
2——副偏角κr′
在正交平面中测量
3——前 角γo
1
4——后 角αo
4
3
2
在切削平面中测量
5——刃倾角λs
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2.4 刀具几何参数的选择
本次课的内容提要: 一、前角和前面型式的选择; 二、后角、副后角的选择; 三、主偏角、副偏角的选择; 四、刀尖与过渡刃的选择; 五、刃倾角的选择。