機械制造技術(shù)版任務(wù)二加工帶孔的高精階梯軸

機械制造技術(shù)版任務(wù)二加工帶孔的高精階梯軸第1頁/共56頁任務(wù)二加工帶孔的高精度階梯軸任務(wù)提出：如圖示的帶內(nèi)孔的階梯軸，單件小批量生產(chǎn)，毛坯為長80mm，直徑φ45的棒料，材料為40鋼，請設(shè)置加工工藝?；締栴}：1．零件有內(nèi)孔，應(yīng)該選擇什么樣的刀具？2．表面質(zhì)量要求高的表面為什么用砂輪加工？3．刀具分哪幾個部分？第2頁/共56頁任務(wù)二加工帶孔的高精度階梯軸表1-2-1階梯軸加工工序表1-2-1階梯軸加工工序階梯軸加工工序卡產(chǎn)品名稱零件名稱零件圖號階梯軸C-1-02序號工藝內(nèi)容刀具主軸轉(zhuǎn)速(r/min)進給速度(mm/r)背吃刀量(mm)夾具使用設(shè)備1車左端面45°外圓車刀3300.30.15三爪卡盤車床2粗車左端外輪廓，長度35mm45°外圓粗車刀6000.333精車左端外輪廓90°外圓車刀6000.20.34鉆左端中心孔中心鉆1500.15鉆左端孔φ17.25mm麻花鉆150手動6鉸左端孔φ18鉸刀330手動7車右端面，保證尺寸70±0.1mm45°外圓車刀3300.18鉆中心孔(工藝孔）中心鉆1500.19粗車右端外圓，φ25軸段直徑至25.9mm；M20軸段直徑至20.35mm。90°外圓車刀6000.3510精車右端外圓，φ25軸段直徑至25.3mm；M20軸段直徑至19.75mm。90°外圓車刀6000.10.311切槽寬4mm切槽刀3300.112車螺紋60°螺紋刀13磨削φ25外圓砂輪6000.60.15卡盤、頂尖第3頁/共56頁1．扁鉆扁鉆是使用最早的鉆孔刀具。特點是結(jié)構(gòu)簡單、剛性好、成本低、刃磨方便。圖1-32扁鉆一、孔加工工具任務(wù)二加工帶孔的高精度階梯軸第4頁/共56頁麻花鉆一、孔加工工具任務(wù)二加工帶孔的高精度階梯軸2．麻花鉆麻花鉆屬于粗加工刀具，尺寸公差等級為IT13～IT11，表面粗糙度Ra值為25～12.5μm。麻花鉆的工作部分包括切削部分和導向部分。第5頁/共56頁一、孔加工工具任務(wù)二加工帶孔的高精度階梯軸2．麻花鉆麻花鉆屬于粗加工刀具，尺寸公差等級為IT13～IT11，表面粗糙度Ra值為25～12.5μm。麻花鉆的工作部分包括切削部分和導向部分。第6頁/共56頁3．中心鉆中心鉆是用來加工軸類零件中心孔的刀具，其結(jié)構(gòu)主要有三種形式：一、孔加工工具任務(wù)二加工帶孔的高精度階梯軸第7頁/共56頁4．深孔鉆通常把孔深與孔徑之比大于5～10倍的孔稱為深孔，加工所用的鉆頭稱為深孔鉆。由于孔深與孔徑之比大，鉆頭細長，強度和剛度均較差，工作不穩(wěn)定，易引起孔中心線的偏斜和振動。為了保證孔中心線的直線性，必須很好地解決導向問題；由于孔深度大，容屑及排屑空間小，切屑流經(jīng)的路程長，切屑不易排除，必須設(shè)法解決斷屑和排屑問題；深孔鉆頭是在封閉狀態(tài)下工作，切削熱不易散出，必須設(shè)法采取措施確保切削液的順利進入，充分發(fā)揮冷卻和潤滑作用。一、孔加工工具任務(wù)二加工帶孔的高精度階梯軸單刃外排屑小深孔槍鉆第8頁/共56頁5.擴孔鉆擴孔鉆專門用來擴大已有孔，它比麻花鉆的齒數(shù)多（Z＞3），容屑槽較淺，無橫刃，強度和剛度均較高，導向性和切削性較好，加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率比麻花鉆高。擴孔鉆一、孔加工工具任務(wù)二加工帶孔的高精度階梯軸第9頁/共56頁6．锪鉆锪鉆用于加工各種埋頭螺釘沉孔、錐孔和凸臺面等。常見的锪鉆有三種：圓柱形沉頭锪鉆、錐形沉頭锪鉆及端面凸臺锪鉆。

锪鉆一、孔加工工具任務(wù)二加工帶孔的高精度階梯軸第10頁/共56頁7．鉸刀鉸刀常用來對已有孔進行最后精加工，也可對要求精確的孔進行預(yù)加工。其加工公差等級可達IT8~IT6級，表面粗糙度Ra值達1.6~0.2μm。鉸刀可分為手動鉸刀和機機鉸刀。圖1-38鉸刀一、孔加工工具任務(wù)二加工帶孔的高精度階梯軸第11頁/共56頁8．鏜刀鏜刀是對已有的孔進行再加工刀具。鏜刀可在車床、鏜床或銑床上使用，可加工精度不同的孔，加工精度可達IT7～IT6級，表面粗糙度Ra值達6.3～0.8μm。單刃鏜刀浮動鏜刀及其工作情況一、孔加工工具任務(wù)二加工帶孔的高精度階梯軸第12頁/共56頁8．鏜刀鏜刀是對已有的孔進行再加工刀具。鏜刀可在車床、鏜床或銑床上使用，可加工精度不同的孔，加工精度可達IT7～IT6級，表面粗糙度Ra值達6.3～0.8μm。單刃鏜刀鏜刀刀柄一、孔加工工具任務(wù)二加工帶孔的高精度階梯軸第13頁/共56頁1．磨削運動磨削的主運動是砂輪的旋轉(zhuǎn)運動，砂輪的切線速度即為磨削速度vc（單位為m/s）。磨削的進給運動一般有三種：（1）工件旋轉(zhuǎn)進給運動（2）工件相對砂輪的軸向進給運動（3）砂輪徑向進給運動二、磨削刀具任務(wù)二加工帶孔的高精度階梯軸外圓磨第14頁/共56頁2．砂輪砂輪是由磨料加結(jié)合劑用燒結(jié)的方法而制成的多孔物體。由于磨料、結(jié)合劑及制造工藝等的不同，砂輪特性可能相差很大，對磨削的加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率和經(jīng)濟性有著重要影響。砂輪的特性包括磨料、粒度、硬度、結(jié)合劑、組織以及形狀和尺寸等。二、磨削刀具任務(wù)二加工帶孔的高精度階梯軸砂輪結(jié)構(gòu)及磨削示意圖第15頁/共56頁二、磨削刀具任務(wù)二加工帶孔的高精度階梯軸3.自銳性

磨削過程中，磨粒在高速、高壓與高溫的作用下，將逐漸磨損而變圓鈍。圓鈍的磨粒，切削能力下降，作用于磨粒上的力不斷增大。當此力超過磨粒強度極限時，磨粒就會破碎，產(chǎn)生新的較鋒利的棱角，代替舊的圓鈍的磨粒進行磨削；此力超過砂輪結(jié)合劑的粘結(jié)力時，圓鈍的磨粒就會從砂輪表面脫落，露出一層新鮮鋒利的磨粒，繼續(xù)進行磨削。砂輪的這種自行推陳出新、保持自身鋒銳的性能，稱為“自銳性”。砂輪本身雖有自銳性，但由于切屑和碎磨粒會把砂輪堵塞，使它失去切削能力；磨粒隨機脫落的不均勻性，會使砂輪失去外形精度。所以，為了恢復砂輪的切削能力和外形精度，在磨削一定時間后，仍需對砂輪進行修整。第16頁/共56頁1．刀具切削部分的構(gòu)成要素（1）前面（前刀面）Ａr：刀具上切屑流出的表面；（2）后面（后刀面）Aα：刀具上與工件上待加工的表面相對的刀面；（3）副后面（副后刀面）Aα′：刀具上與工件已加工的表面相對的刀面；（4）主切削刃Ｓ：前面與后面形成的交線，在切削中承擔主要的切削任務(wù)；（5）副切削刃Ｓ′：前面與副后面形成的交線，它參與部分的切削任務(wù)；（6）刀尖：刀尖可以是主切削刃與副切削刃匯交的交點；也可以是把主切削刃與副切削刃連接起來的一小段切削刃，如果這一小段切削刃為直線段，則稱為倒棱；如果這一小段切削刃為圓弧，則稱為圓弧過渡刃三、刀具的幾何角度任務(wù)二加工帶孔的高精度階梯軸第17頁/共56頁2．刀具角度參考平面與刀具角度參考系

（1）刀具角度參考平面

圖1-5刀具角度的參考平面三、刀具的幾何角度任務(wù)二加工帶孔的高精度階梯軸第18頁/共56頁刀具角度的參考平面三、刀具的幾何角度任務(wù)二加工帶孔的高精度階梯軸第19頁/共56頁①基面Pr：過切削刃選定點，垂直于主運動方向的平面。通常，它平行（或垂直）于刀具上的安裝面（或軸線）的平面。例如：普通車刀的基面Pr，可理解為平行于刀具的底面；②切削平面Ps：過切削刃選定點，與切削刃相切，并垂直于基面Pr的平面。它也是切削刃與切削速度方向構(gòu)成的平面；③正交平面Po：過切削刃選定點，同時垂直于基面Pr與切削平面Ps的平面；④法平面Pn：過切削刃選定點，并垂直于切削刃的平面；⑤假定工作平面Pf：過切削刃選定點，平行于假定進給運動方向，并垂直于基面Pr的平面；⑥背平面Pp：過切削刃選定點，同時垂直于假定工作平面Pf與基面Pr的平面。三、刀具的幾何角度任務(wù)二加工帶孔的高精度階梯軸2．刀具角度參考平面與刀具角度參考系

（1）刀具角度參考平面

第20頁/共56頁（2）刀具角度參考系①即正交平面參考系：由基面Pr、切削平面Ps和正平面Po構(gòu)成的空間三面投影體系稱為正交平面參考系。由于該參考系中三個投影面均相互垂直，符合空間三維平面直角坐標系的條件，所以，該參考系是刀具標注角度最常用的參考系。②法平面參考系：由基面Pr、切削平面Ps和法平面Pn構(gòu)成的空間三面投影體系稱為法平面參考系。③假定工作平面參考系：由基面Pr、假定工作平面Pf和背平面Pp構(gòu)成的空間三面投影體系稱為假定工作平面參考系。三、刀具的幾何角度任務(wù)二加工帶孔的高精度階梯軸第21頁/共56頁正交平面參考系刀具標注角度三、刀具的幾何角度任務(wù)二加工帶孔的高精度階梯軸第22頁/共56頁3．刀具的標注角度（1）正交平面參考系中的刀具標注角度

①在基面Pr上刀具標注角度有：主偏角kr──在過主切削刃選定點的基面內(nèi)，主切削刃與進給方向間的夾角；副偏角kr′──在過副切削刃選定點的基面內(nèi)，副切削刃和進給方向間所夾的銳角；②在切削平面Ps上刀具標注角度有：刃傾角λs──主切削刃與基面間的夾角。刃傾角λs有正負之分，當?shù)都馓幱谇邢魅凶罡唿c時為正，反之為負。③在正平面Po上刀具標注角度有：前角γＯ──前面Ａr與基面Pr間的夾角。前角γＯ有正負，前角在面之下為負，前角在基面這上為正；后角αO──后面與切削平面間的夾角。三、刀具的幾何角度任務(wù)二加工帶孔的高精度階梯軸第23頁/共56頁（2）其它參考系刀具標注角度在法平面Pn內(nèi)測量的前、后角稱為法前角和法后角，如圖1-7所示。法平面參考系刀具標注角度三、刀具的幾何角度任務(wù)二加工帶孔的高精度階梯軸第24頁/共56頁4.刀具工作角度（1）進給運動對刀具工作角度的影響（橫車時）γoe＝γo＋ηαoe＝αo－ηη＝arctan(f/πdn）橫向進給運動對刀具工作角度的影響三、刀具的幾何角度任務(wù)二加工帶孔的高精度階梯軸第25頁/共56頁（2）刀尖位置高低對工作角度的影響γpe＝γp＋θpαpe＝αp－θp

θp＝arcsin(2h/dw)

刀尖位置高時刀具工作角度三、刀具的幾何角度任務(wù)二加工帶孔的高精度階梯軸第26頁/共56頁4．切屑是如何產(chǎn)生的？粗精加工時，切屑的形狀相同嗎？改變刀具前角，對切屑形狀有影響嗎？5．積屑瘤如何產(chǎn)生的？有辦法避免嗎？6．車細長軸，能控制切削力來減少彎曲變形和振動嗎？7．前角、后角、主偏角等如何選擇能延長刀具壽命？深度問題：第27頁/共56頁1．切屑的形成過程切屑是被切材料受到刀具前刀面的推擠，沿著某一斜面剪切滑移形成的。切削過程示意圖四、切屑的類型任務(wù)二加工帶孔的高精度階梯軸第28頁/共56頁2．切削過程變形區(qū)的劃分圖中Ⅰ（AOM）為第一變形區(qū):沿滑移面的剪切變形，以及隨之產(chǎn)生的加工硬化。圖中Ⅱ為第二變形區(qū):切屑底層（與前刀面接觸層）在沿前刀面流動過程中受到前刀面的進一步擠壓與摩擦，使靠近前刀面處金屬纖維化，即產(chǎn)生了第二次變形，變形方向基本上與前刀面平行。圖中Ⅲ為第三變形區(qū):位于后刀面與已加工表面之間，切削刃鈍圓部分及后刀面對已加工表面進行擠壓，使已加工表面產(chǎn)生變形，造成纖維化和加工硬化。剪切滑移線與三個變形區(qū)示意圖四、切屑的類型任務(wù)二加工帶孔的高精度階梯軸第29頁/共56頁3.切屑類型及控制——⑴帶狀切屑當加工塑性材料，切削厚度較小，切削速度較高，刀具前角較大時，往往會得到此類屑型。此類屑型底層表面光華，上層表面毛茸；切削過程較平穩(wěn)，已加工表面粗糙度值較小。四、切屑的類型任務(wù)二加工帶孔的高精度階梯軸第30頁/共56頁3.切屑類型及控制——節(jié)狀切屑切屑底層表面有裂紋，上層表面呈鋸齒形。大多在加工塑性材料，切削速度較低，切削厚度較大，刀具前角較小時，容易得到此類屑型。四、切屑的類型任務(wù)二加工帶孔的高精度階梯軸第31頁/共56頁3.切屑類型及控制——粒狀切屑當切削塑性材料，剪切面上剪切應(yīng)力超過工件材料破裂強度時，擠裂切屑便被切離成粒狀切屑。切削時采用較小的前角或負前角、切削速度較低、進給量較大，易產(chǎn)生此類屑型。四、切屑的類型任務(wù)二加工帶孔的高精度階梯軸第32頁/共56頁3.切屑類型及控制——崩碎切屑在加工鑄鐵等脆性材料時，由于材料抗拉強度較低，刀具切入后，切削層金屬只經(jīng)受較小的塑性變形就被擠裂，或在拉應(yīng)力狀態(tài)下脆斷，形成不規(guī)則的碎塊狀切削。工件材料越脆、切削厚度越大、刀具前角于小，越容易產(chǎn)生這種切屑。四、切屑的類型任務(wù)二加工帶孔的高精度階梯軸第33頁/共56頁1.前刀面上的摩擦特性刀—屑接觸面上的摩擦特性五、積屑瘤現(xiàn)象任務(wù)二加工帶孔的高精度階梯軸第34頁/共56頁

在近切削刃長度lf1內(nèi)，由于摩擦與擠壓作用產(chǎn)生高溫和高壓，使切屑底面與前面的接觸面之間形成粘結(jié)，亦稱冷焊，粘結(jié)區(qū)或稱冷焊區(qū)內(nèi)的摩擦屬于內(nèi)摩擦，是前面摩擦的主要區(qū)域。內(nèi)摩擦力使粘結(jié)材料較軟的一方產(chǎn)生剪切滑移，使得切屑底層很薄的一層金屬晶粒出現(xiàn)拉長的現(xiàn)象。由于摩擦對切削變形、刀具壽命和加工表面質(zhì)量有很大影響，因此，在生產(chǎn)中常采用減小切削力、縮短刀—屑接觸長度、降低加工材料屈服強度、選用摩擦系數(shù)小的刀具材料、提到刀面刃磨質(zhì)量和澆注切削液等方法，來減小摩擦。五、積屑瘤現(xiàn)象任務(wù)二加工帶孔的高精度階梯軸第35頁/共56頁2.積屑瘤現(xiàn)象在切削塑性材料時，如果前刀面上的摩擦系數(shù)較大，切削速度不高又能形成帶狀切屑的情況下，常常會在切削刃上粘附一個硬度很高的鼻型或楔型硬塊，稱為積屑瘤。積屑瘤包圍著刃口，將前刀面與切屑隔開，其硬度是工件材料的2～3倍，可以代替刀刃進行切削，起到增大刀具前角和保護切削刃的作用。五、積屑瘤現(xiàn)象任務(wù)二加工帶孔的高精度階梯軸積屑瘤第36頁/共56頁五、積屑瘤現(xiàn)象任務(wù)二加工帶孔的高精度階梯軸2.積屑瘤現(xiàn)象

第37頁/共56頁3.響切削變形的因素⑴工件材料:

工件材料的強度和硬度越高，摩擦系數(shù)越小，變形越小。因為材料的強度和硬度增大時，前刀面上的法向應(yīng)力增大，摩擦系數(shù)減小，使剪切角增大，變形減小。⑵刀具前角:

刀具前角越大，切削刃越鋒利，前刀面對切削層的擠壓作用越小，則切削變形越小。⑶切削速度:

在切削塑性材料時，切削速度對切削變形的影響比較復雜。在有積屑瘤的切削范圍內(nèi)（vC≤400m/min），切削速度通過積屑瘤來影響切屑變形。在積屑瘤增長階段，切削速度增大，積屑瘤高度增大，實際前角增大，從而使切削變形減少；在積屑瘤消退階段中，切削速度增大，積屑瘤高度減小，實際前角減小，切削變形隨之增大。積屑瘤最大時切削變形達最小值，積屑瘤消失時切削變形達最大值。⑷進給量:

進給量對切削速度的影響是通過摩擦系數(shù)影響的。進給量增加，作用在前刀面上的法向力增大，摩擦系數(shù)減小，從而使摩擦角減小，剪切角增大，因此切削變形減小。五、積屑瘤現(xiàn)象任務(wù)二加工帶孔的高精度階梯軸第38頁/共56頁1.切削力的來源、合力與分力切削時切削合力及其分力六、切削力和切削功率任務(wù)二加工帶孔的高精度階梯軸第39頁/共56頁切削力Fc（主切削力Fz）──在主運動方向上分力；背向力Fp（切深抗力Fy）──在垂直于工作平面上分力；進給力Ff（進給抗力Fx）──在進給運動方向上。

背向力Fp與進給力Ff也是推力FD的合力，推力FD是作用在切削層平面上且垂直于主切削刃。合力F、推力FD與各分力之間關(guān)系：六、切削力和切削功率任務(wù)二加工帶孔的高精度階梯軸第40頁/共56頁2.切削功率

在切削過程中消耗的功率叫切削功率Pc，單位為kw，它是Fc、Fp、Ff在切削過程中單位時間內(nèi)所消耗的功的總和。一般來說，F(xiàn)p和Ff相對Fc所消耗的功率很小，可以略去不計，于是Pc＝FcvC

式中vC──主運動的切削速度。計算切削功率Pc是為了核算加工成本和計算能量消耗，并在設(shè)計機床時根據(jù)它來選擇機床電機功率。機床電機的功率PE可按下式計算:式中ηc──機床傳動效率，一般取ηc＝0.75～0.85。六、切削力和切削功率任務(wù)二加工帶孔的高精度階梯軸第41頁/共56頁３．影響切削力的主要因素(1)工件材料:

工件材料是通過材料的剪切屈服強度、塑性變形程度與刀具間的摩擦條件影響切削力的。一般來說，材料的強度和硬度愈高，切削力愈大；(2)切削用量:

背吃刀量ap和進給量f影響較明顯。若f不變，當ap增加一倍時，切削厚度aC不變，切削寬度aw增加一倍，因此，刀具上的負荷也增加一倍，即切削力增加約一倍；若ap不變，當f增加一倍時，切削寬度aw保持不變，切削厚度aC增加約一倍，在刀具刃圓半徑的作用下，切削力只增加68%～86%。可見在同樣切削面積下，采用大的f較采用大的ap省力和節(jié)能。切削速度v對切削力的影響不大。(3)刀具幾何參數(shù)在刀具幾何參數(shù)中刀具的前角γo和主偏角κr對切削力的影響較明顯。當加工鋼時，γo增大，切削變形明顯減小，切削力減小的較多。

κr適當增大，使切削厚度aC增加，單位面積上的切削力P減小。在切削力不變的情況下，主偏角大小將影響背向力和進給力的分配比例，當κr增大，背向力FP減小，進給力Ff增加；當κr＝90°時，背向力FP＝0，對防止車細長軸類零件減少彎曲變形和振動十分有利。六、切削力和切削功率任務(wù)二加工帶孔的高精度階梯軸第42頁/共56頁１．切削熱的產(chǎn)生和傳散在切削加工中，切削變形與摩擦所消耗的能量幾乎全部轉(zhuǎn)換為熱能，即切削熱。切削熱通過切屑、刀具、工件和周圍介質(zhì)（空氣或切削液）向外傳散，同時使切削區(qū)域的溫度升高。切削區(qū)域的溫度稱為切削溫度。影響熱傳散的主要因素是工件和刀具材料的熱導率、加工方式和周圍介質(zhì)的狀況。２．影響切削溫度的主要因素⑴切削用量:

當vC、f和ap增加時，由于切削變形和摩擦所消耗的功增大，故切削溫度升高。切削速度vC影響最大，vC增加一倍，切削溫度約增加30%；進給量f的影響次之，f增加一倍，切削溫度約增加18%；背吃刀量ap影響最小，ap增加一倍，切削溫度約增加7%。七、切削熱與切削溫度任務(wù)二加工帶孔的高精度階梯軸第43頁/共56頁（2）工件材料:

工件材料主要是通過硬度、強度和導熱系數(shù)影響切削溫度的。加工低碳鋼，材料的強度和硬度低，導熱系數(shù)大，故產(chǎn)生的切削溫度低；加工高碳鋼，材料的強度和硬度高，導熱系數(shù)小，故產(chǎn)生的切削溫度高。加工脆性金屬材料產(chǎn)生的變形和摩擦均較小，故切削時產(chǎn)生的切削溫度比45鋼低25%。（3）刀具幾何參數(shù)

前角γo增大，切削變形和摩擦產(chǎn)生的熱量均較少，故切削溫度下降。但前角γo過大，散熱變差，使切削溫度升高。主偏角κr減小，使切削變形和摩擦增加，切削熱增加，但kr減小后，因刀頭體積增大，切削寬度增大，故散熱條件改善。增大刀尖圓弧半徑rε，選用負的刃傾角λs和磨制負倒棱均能增大散熱面積，降低切削溫度。七、切削熱與切削溫度任務(wù)二加工帶孔的高精度階梯軸第44頁/共56頁⑷切削液使用切削液對降低切削溫度有明顯效果。切削液有兩個作用：一方面可以減小切屑與前刀面、工件與后刀面的摩擦；另一方面可以吸收切削熱。兩者均使切削溫度降低。但切削液對切削溫度的影響，與其導熱性能、比熱、流量、澆注方式以及本身的溫度有關(guān)。七、切削熱與切削溫度任務(wù)二加工帶孔的高精度階梯軸第45頁/共56頁1．前角的選擇前角的大小決定切削刃的鋒利程度和強固程度。增大前角可使刀刃鋒利，使切削變形減小，切削力和切削溫度減小，可提高刀具壽命，并且，較大的前角還有利于排除切屑，使表面粗糙度減小。增大前角會使刃口楔角減小，削弱刀刃的強度，同時，散熱條件惡化，使切削區(qū)溫度升高，導致刀具壽命降低，甚至造成崩刃。所以前角不能太小，也不能太大,存在一個刀具壽命為最大的前角——合理前角γopt八、刀具幾何參數(shù)的合理選擇任務(wù)二加工帶孔的高精度階梯軸前角合理數(shù)值第46頁/共56頁刀具合理前角通常與工件材料、刀具材料、及加工要求有關(guān)。當工件材料的強度、硬度大時，為增加刃口強度，降低切削溫度，增加散熱體積，應(yīng)選擇較小的前角；當材料的塑性較大時，為使變形減小，應(yīng)選擇較大的前角；加工脆性材料，塑性變形很小，切屑為崩碎切屑，切削力集中在刀尖和刀刃附近，為增加刃口強度，宜選用較小的前角。通常加工鑄鐵γopt＝５0～150；加工鋼材γopt＝100～200；加工紫銅γopt＝2５0～350；加工鋁γopt＝300～400。刀具材料的強度和韌性較高時可選擇較大的前角。如高速鋼強度高，韌性好；硬質(zhì)合金脆性大，怕沖擊；而陶瓷刀應(yīng)比硬質(zhì)合金刀的合理前角還要小些。粗加工時，為增加刀刃的強度，宜選用較小的前角；加工高強度鋼斷續(xù)切削時，為防止脆性材料的破損，常采用負前角；精加工時，為增加刀具的鋒利性，宜選擇較大前角；工藝系統(tǒng)剛性較差和機床功率不足時，為使切削力減小，減小振動、變形，故選擇較大的前角。八、刀具幾何參數(shù)的合理選擇任務(wù)二加工帶孔的高精度階梯軸第47頁/共56頁2．后角的選擇刀具后角的作用是減小切削過程中刀具后刀面與工件切削表面之間的磨擦。后角增大，可減小后刀面的摩擦與磨損，刀具楔角減小，刀具變得鋒利，可切下很薄的切削層；在相同的磨損標準VB時，所磨去的金屬體積減小，使刀具壽命提高；但是后角太大，楔角減小，刃口強度減小，散熱體積減小，αo將使刀具壽命減小，故后角不能太大。八、刀具幾何參數(shù)的合理選擇任務(wù)二加工帶孔的高精度階梯軸不同刀具材料的合理后角第48頁/共56頁刀具的合理后角的選擇主要依據(jù):ac增大，前刀面上的磨損量加大，為使楔角增大以增加散熱體積，提高刀具壽命，后角應(yīng)小些；ac減小，磨損主要在后刀面上，為減小后刀面的磨損和增加切刃的鋒利程度，應(yīng)使后角增大。刀具合理后角αopt取決于切削條件。一般原則是：⑴材料較軟，塑性較大時，應(yīng)取較大的后角；當工件材料的強度或硬度較高時，應(yīng)選取較小的后角。⑵切削工藝系統(tǒng)剛性較差時，易出現(xiàn)振動應(yīng)使后角減小。⑶對于向尺寸精度要求較高的刀具，應(yīng)取較小的后角。⑷精加工時，切削厚度較小，刀具磨損主要發(fā)生在后面，此時宜取較大的后角。粗加工或刀具承受沖擊載荷時，為使刃口強固，應(yīng)取較小后角。⑸刀具的材料:一般高速鋼刀具可比同類型的硬質(zhì)合金刀具的后角大2°～3°。⑹車刀的副后角一般與主后角數(shù)值相等。而有些刀具（如切斷刀）由于結(jié)構(gòu)的限制，只能取得很小。八、刀具幾何參數(shù)的合理選擇任務(wù)二加工帶孔的高精度階梯軸第49頁/共56頁3．主偏角的選擇主偏角κr的大小影響著切削力、切削熱和刀具壽命。當切削面積Ac不變時，主偏角減小，使切削寬度aw增大，切削厚度ac減小，會使單位長度上切削刃的負荷減小,使刀具壽命增加；主偏角減小，刀尖角εr增大，使刀尖強度增加，散熱體積增大，使刀具壽命提高；主偏角減小，可減少因切入沖擊而造成的刀尖損壞；減小主偏角可使工件表面殘留面積高度減小，使已加工表面粗糙度減小。另一方面減小主偏角，將使徑向分力Fp增大，引起振動及增加工件撓度，這會使刀具壽命下降，已加工表面粗糙度增大及降低加工精度。主偏角還影響斷屑效果和排屑方向。增大主偏角，使切屑窄而厚，易折斷。對鉆頭而言，增大主偏角，有利于切屑沿軸向順利排出。八、刀具幾何參數(shù)的合理選擇任務(wù)二加工帶孔的高精度階梯軸第50頁/共56頁主偏角可根據(jù)不同加工條件和要求選擇使用，一般原則是：粗加工，半精加工和工藝系統(tǒng)剛性較差時，為減小振動提高刀具壽命，選擇較大的主偏角。加工很硬的材料時，為提高刀具壽命，選擇較小的主偏角。據(jù)工件已加工表面形狀選擇主偏角。如加工階梯軸時，選κr＝90°；需45°倒角時，選κr＝45°等。有時考慮一刀多用，常選通用性較好的車刀，如κr＝45°或κr＝90°等。八、刀具幾何參數(shù)的合理選擇任務(wù)二加工帶孔的高精度階