切削用量及刀具幾何角度的選擇

切削變形切削力切削溫度刀具磨損刀具耐用度生產(chǎn)率工件成本切削用量刀具幾何參數(shù)第一頁(yè)第二頁(yè)，共65頁(yè)。刀具合理幾何參數(shù)的選擇刀具幾何參數(shù)包括：刀面形式、刀具角度、切削刃形狀等。刀具合理的幾何參數(shù)，是指在保證加工質(zhì)量的前提下，能夠獲得最高刀具耐用度，從而達(dá)到提高切削效率或降低生產(chǎn)成本目的的幾何參數(shù)。

第二頁(yè)第三頁(yè)，共65頁(yè)。1.正前角平面型優(yōu)點(diǎn)：形狀簡(jiǎn)單、易制造、鋒利；缺點(diǎn)：刃口強(qiáng)度差，不易斷屑。前刀面的型式及選擇5.1前刀面及前角的選擇使用場(chǎng)合：⑴鋼材精加工；⑵低硬度材料加工；⑶刃形復(fù)雜的刀具。第三頁(yè)第四頁(yè)，共65頁(yè)。2.正前角曲面型優(yōu)點(diǎn)：刃口強(qiáng)度大、利于卷屑。缺點(diǎn)：刃磨比平面型前角困難。使用場(chǎng)合：⑴單刃刀具；⑵需要改善卷屑的加工場(chǎng)合。第四頁(yè)第五頁(yè)，共65頁(yè)。3.負(fù)前角單面型優(yōu)點(diǎn)：刃口強(qiáng)度高。缺點(diǎn)：刃口鈍，對(duì)切削層的擠壓嚴(yán)重。使用場(chǎng)合：⑴主要用于硬質(zhì)合金車刀和銑刀；⑵切削高強(qiáng)度、高硬度材料和切削淬火鋼；⑶當(dāng)磨損主要發(fā)生在后刀面時(shí)。第五頁(yè)第六頁(yè)，共65頁(yè)。4.正前角正倒棱使用場(chǎng)合：適用于高速鋼刀具正倒棱尺寸參數(shù)：第六頁(yè)第七頁(yè)，共65頁(yè)。5.正前角負(fù)倒棱優(yōu)點(diǎn)：⑴可提高刃口強(qiáng)度；⑵增大了散熱面積；⑶提高了刀具耐用度。缺點(diǎn)：刃口較鈍。適用場(chǎng)合：適用于硬質(zhì)合金刀具切削厚度較大的粗加工。第七頁(yè)第八頁(yè)，共65頁(yè)。6.負(fù)前角雙面型優(yōu)點(diǎn)：⑴減少了前刀面的刃磨面積；⑵刀具的壽命延長(zhǎng)。適用場(chǎng)合：用于磨損同時(shí)發(fā)生在前刀面和后刀面的場(chǎng)合。負(fù)前角平面型第八頁(yè)第九頁(yè)，共65頁(yè)。7.波形前刀面主切削刃為波浪形，可改變切屑的形狀，改善切削過(guò)程。主切削刃散熱好，粗加工時(shí)用。第九頁(yè)第十頁(yè)，共65頁(yè)。1.前角的作用⑴影響切削區(qū)的變形程度；增加前角可減小切削層的塑性變形，從而減小切削力、切削熱和切削功率。⑵影響刀具耐用度；①增大前角，可減小切削力、切削熱和切削功率，提高刀具耐用度；②前角過(guò)大則刀頭強(qiáng)度降低，散熱條件差，從而使刀具耐用度降低。⑶影響加工表面質(zhì)量；①增加前角可減小塑性變形，從而減少工件表面的加工硬化，并抑制積屑瘤與鱗刺的產(chǎn)生；②增加前角可減小切削中的振動(dòng)，提高加工質(zhì)量。前角的作用及選擇第十頁(yè)第十一頁(yè)，共65頁(yè)。第十一頁(yè)第十二頁(yè)，共65頁(yè)。①工件材料強(qiáng)度越大，硬度越高，應(yīng)取越小的前角，甚至可取負(fù)值。②加工塑性材料時(shí)，為減小切屑變形和刀具磨損，應(yīng)選擇較大的前角；③加工脆性材料時(shí)，為保證刀尖的強(qiáng)度，前角應(yīng)小一些。

2.前角的選擇原則⑴根據(jù)工件材料選擇前角第十二頁(yè)第十三頁(yè)，共65頁(yè)。圖3-2加工材料不同時(shí)的合理前角ro塑>ro脆，ro低強(qiáng)度鋼>ro高強(qiáng)度鋼

第十三頁(yè)第十四頁(yè)，共65頁(yè)。（前角大，刀頭受彎曲應(yīng)力；前角小，刀尖受壓）①高速鋼刀具抗拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度接近，可采用較大的前角；②硬質(zhì)合金刀具抗拉強(qiáng)度比抗壓強(qiáng)度小很多，應(yīng)采用較小的前角。⑵根據(jù)刀具材料選取前角第十四頁(yè)第十五頁(yè)，共65頁(yè)。⑶根據(jù)加工條件選取前角。

①塑性材料粗加工時(shí)，為保證刀具有足夠的強(qiáng)度和散熱面積，應(yīng)減小前角；精加工時(shí)，為保證加工質(zhì)量，前角應(yīng)取大一些。粗加工，特別是斷續(xù)切削，應(yīng)適當(dāng)減小前角。②當(dāng)系統(tǒng)的剛性較差時(shí)，為減小切削力和振動(dòng)，前角應(yīng)取大一些。③自動(dòng)機(jī)床，一般選較小的前角。第十五頁(yè)第十六頁(yè)，共65頁(yè)。第十六頁(yè)第十七頁(yè)，共65頁(yè)。第十七頁(yè)第十八頁(yè)，共65頁(yè)。1.單面平面型后刀面優(yōu)點(diǎn)：形狀簡(jiǎn)單、易制造、容易獲得鋒利的刃口。缺點(diǎn)：后角較大時(shí)刃口強(qiáng)度差。使用場(chǎng)合：用于高速鋼單刃刀具（如車刀、刨刀）5.2后刀面及后角的選擇后刀面的型式及選擇第十八頁(yè)第十九頁(yè)，共65頁(yè)。2.單面曲面型后刀面（P2）優(yōu)點(diǎn)：后角相同時(shí)，刃口強(qiáng)度比平面型好。缺點(diǎn)：刃磨較復(fù)雜。使用場(chǎng)合：用于對(duì)切削部分有特定要求的刀面（麻花鉆、銑刀）。第十九頁(yè)第二十頁(yè)，共65頁(yè)。3.雙面型刃帶后刀面（后刀面有后角為零度的窄狹刃口）（P166）優(yōu)點(diǎn)：⑴可控制多刃刀具刀齒的徑向偏擺，保證刀齒的尺寸精度；⑵增加刀具的重磨次數(shù)；⑶加工中可支承、導(dǎo)向、消振、熨平已加工表面。帶刃尺寸：第二十頁(yè)第二十一頁(yè)，共65頁(yè)。4.雙面型消振棱后刀面優(yōu)點(diǎn)：⑴可消除切削中的振動(dòng)；⑵可提高刀具的耐用度。消振棱尺寸：第二十一頁(yè)第二十二頁(yè)，共65頁(yè)。5.波形后刀面優(yōu)點(diǎn)：增大了切屑卷曲方向的剛度，有利于斷屑。第二十二頁(yè)第二十三頁(yè)，共65頁(yè)。1.后角的作用⑴增加后角可減少刀具與已加工表面的摩擦，因此①有利于提高工件表面質(zhì)量；②有利于提高刀具耐用度；⑵在同樣磨鈍標(biāo)準(zhǔn)VB下，增大后角有利于提高刀具耐用度；⑶增大后角使切削刃和刀頭強(qiáng)度降低，散熱體積減小，從而使刀具耐用度下降。后角的作用及選擇第二十三頁(yè)第二十四頁(yè)，共65頁(yè)。第二十四頁(yè)第二十五頁(yè)，共65頁(yè)。2.后角的選取原則⑴根據(jù)切削厚度選取后角：切削厚度小時(shí)，為減小切削刃的鈍圓半徑對(duì)切削層的擠壓，應(yīng)選取較大的后角；切削厚度大時(shí)，為保證刃口強(qiáng)度和改善散熱條件，應(yīng)選取較小的后角；⑵根據(jù)工件材料選取后角：①工件材料的強(qiáng)度和硬度低、塑性和韌性好時(shí)，應(yīng)選取較大的后角；②加工高強(qiáng)度、高硬度材料時(shí)，一般情況下選用較小的后角；在前角很小或?yàn)樨?fù)角的情況下，為便于切入，可選用較大的后角；③加工脆性材料時(shí)，應(yīng)選用較小的后角。第二十五頁(yè)第二十六頁(yè)，共65頁(yè)。⑶根據(jù)加工條件選取后角：①工藝系統(tǒng)剛性差、振動(dòng)較大時(shí)，應(yīng)選取較小的后角，以減少振動(dòng)。②工件尺寸精度較高時(shí)，為避免刀具徑向磨損影響尺寸的加工精度，也不宜選用太大的后角。第二十六頁(yè)第二十七頁(yè)，共65頁(yè)。3、副后角的作用：減少副后刀面與已加工表面的摩擦。選取原則：⑴車刀、刨刀副后角與主后角相等；⑵切斷刀、切槽刀、鋸片銑刀為保證強(qiáng)度，取較小值。第二十七頁(yè)第二十八頁(yè)，共65頁(yè)。切斷刀的標(biāo)注角度第二十八頁(yè)第二十九頁(yè)，共65頁(yè)。1.主偏角的作用⑴影響切削層的形狀；①當(dāng)切削深度與進(jìn)給量不變時(shí)，主偏角減小，切削厚度減小，切削寬度增加，從而使單位切削刃長(zhǎng)度的負(fù)荷減輕；②主偏角減小使散熱面積增加，刀具耐用度提高。⑵影響已加工表面的殘留高度；減小主偏角可以減低工件加工表面的殘留面積高度，提高工件的表面光潔程度；⑶影響切削分力的比值增大主偏角，吃刀抗力Fy減小，走刀抗力Fx增大。（工藝系統(tǒng)的剛性較差時(shí)，應(yīng)選用較大的主偏角）5.3主偏角、副偏角及其選擇第二十九頁(yè)第三十頁(yè)，共65頁(yè)。第三十頁(yè)第三十一頁(yè)，共65頁(yè)。第三十一頁(yè)第三十二頁(yè)，共65頁(yè)。⑷影響斷屑增大主偏角，切削厚度增加，切削易折斷。⑸影響刀片許可的最大切削深度。主偏角大，刀片許可的最大切削深度大。第三十二頁(yè)第三十三頁(yè)，共65頁(yè)。2.主偏角的選取原則⑴當(dāng)系統(tǒng)的剛性較差時(shí)，應(yīng)選取較大的κr，以減小吃刀抗力Fy；⑵硬質(zhì)合金刀具應(yīng)選用較大的κr，以減小加工中的振動(dòng)；⑶切削高強(qiáng)度、高硬度鋼，應(yīng)選用較小的κr，以增加強(qiáng)度，增大散熱面積。第三十三頁(yè)第三十四頁(yè)，共65頁(yè)。副偏角的作用與選擇1.副偏角的作用⑴影響殘留面積的高度；⑵影響刀尖強(qiáng)度和散熱條件；⑶影響吃刀抗力Fy的大小。第三十四頁(yè)第三十五頁(yè)，共65頁(yè)。第三十五頁(yè)第三十六頁(yè)，共65頁(yè)。9刀尖概念：主切削刃與副切削刃連接的地方；

刀尖是刀具強(qiáng)度和散熱條件都很差的地方。切削過(guò)程中，刀尖切削溫度較高，非常容易磨損，因此增強(qiáng)刀尖，可以提高刀具耐用度。刀尖對(duì)已加工表面粗糙度有很大影響。第三十六頁(yè)第三十七頁(yè)，共65頁(yè)。⑴外圓車刀過(guò)渡刃參數(shù)：過(guò)渡刃偏角

過(guò)渡刃長(zhǎng)度bs=0.5~2mm5.4過(guò)渡刃與修光刃參數(shù)的選擇一、過(guò)渡刃及其參數(shù)選擇第三十七頁(yè)第三十八頁(yè)，共65頁(yè)。⑵切斷刀過(guò)渡刃參數(shù)過(guò)渡刃偏角κrs=45°過(guò)渡刃長(zhǎng)度bs=（0.20～0.25）ap

第三十八頁(yè)第三十九頁(yè)，共65頁(yè)。3）圓弧過(guò)渡刃⑴高速鋼車刀⑵硬質(zhì)合金車刀精車時(shí)取大值，粗車時(shí)取小值。第三十九頁(yè)第四十頁(yè)，共65頁(yè)。修光刃：在負(fù)切削刃靠近刀尖處磨出的一段的刀刃。修光刃長(zhǎng)度≈（1.2～1.5）f不能太長(zhǎng)，否則易引起振動(dòng)。二、修光刃及其參數(shù)選擇第四十頁(yè)第四十一頁(yè)，共65頁(yè)。1、斜角切削的概念⑴直角切削：刀具主切削刃與切削速度相垂直，及刃傾角λs=0°時(shí)的切削；⑵斜角切削（斜刃切削）：刀具主切削刃與切削速度不相垂直，即刀具刃傾角λs≠0°時(shí)的切削。5.5斜角切削及刃傾角的選擇一、斜角切削第四十一頁(yè)第四十二頁(yè)，共65頁(yè)。第四十二頁(yè)第四十三頁(yè)，共65頁(yè)。流屑角的定義：

在刀具前刀面上,切屑流出的方向與切削刃法線間的夾角Ψλ稱為流屑角。

2.流屑角和實(shí)際切削角度第四十三頁(yè)第四十四頁(yè)，共65頁(yè)。（1）用測(cè)定切屑寬度bc的方法求流屑角：主切削刃主切削刃法線第四十四頁(yè)第四十五頁(yè)，共65頁(yè)。⑵實(shí)際切削角①流屑剖面：包含切屑流出方向和切削速度的剖面Pλ。②實(shí)際切削角：在流屑剖面內(nèi)測(cè)量的角度實(shí)際切削前角實(shí)際切削后角結(jié)論：(表5-10）

第四十五頁(yè)第四十六頁(yè)，共65頁(yè)。實(shí)際切削刃鈍圓半徑：流屑剖面法剖面第四十六頁(yè)第四十七頁(yè)，共65頁(yè)。刃傾角的作用：⑴影響切屑的流出方向；⑵影響實(shí)際切削前角和切削刃的鋒利性；二、刃傾角的作用及其選擇第四十七頁(yè)第四十八頁(yè)，共65頁(yè)。⑷影響各切削分力的比值及切削過(guò)程的平穩(wěn)性。①車外圓時(shí)，當(dāng)刃傾角由正變負(fù)時(shí)，吃刀抗力Fy增大；②刃傾角越大，參加工作的切削刃越長(zhǎng)，使切削平穩(wěn)。⑶影響刀尖強(qiáng)度和刀尖散熱條件；第四十八頁(yè)第四十九頁(yè)，共65頁(yè)。1）粗加工λS<0（保護(hù)刀尖）,精加工λS>0（使Fy小些）刃傾角的選擇原則：P742）斷續(xù)切削：λS<0（保護(hù)刀尖）3）工件σb、HB大：λS<0（保護(hù)刀尖）4）系統(tǒng)剛性差：λS>0（使Fy小些）5）微量切削：λS取大值(使刀具實(shí)際刃口半徑↓)第四十九頁(yè)第五十頁(yè)，共65頁(yè)。5.6切削用量的選擇選擇的目的是要在保證加工質(zhì)量和刀具耐用度的前提下，使切削時(shí)間最短，即切削效率最高。第五十頁(yè)第五十一頁(yè)，共65頁(yè)。一、選擇切削用量應(yīng)考慮以下問(wèn)題：1.切削用量對(duì)加工質(zhì)量的影響①切削深度ap的影響：

ap增大時(shí)，切削力成倍增加，使工藝系統(tǒng)的彈性變形增加，并易引起振動(dòng)，從而增高工件表面粗糙度和降低工件精度；②進(jìn)給量ｆ的影響：

ｆ增大時(shí),切削力和表面殘留面積增加,使工件表面粗糙度增高,使工件精度下降；③切削速度v的影響：

v增加時(shí)，切削變形和切削力減小，且當(dāng)速度到一定值時(shí)，積屑瘤消失，有利于減低表面粗糙度的數(shù)值。5.6切削用量的選擇第五十一頁(yè)第五十二頁(yè)，共65頁(yè)。2.切削用量對(duì)刀具耐用度的影響

可見(jiàn)v的影響最顯著；f次之；ap

影響最小。選擇順序：先選大的切削深度，然后選大的進(jìn)給量，最后按耐用度標(biāo)準(zhǔn)選取合理的切削速度。刀具耐用度與切削用量的關(guān)系用硬質(zhì)合金刀具切削碳鋼時(shí)有：——————實(shí)驗(yàn)公式：第五十二頁(yè)第五十三頁(yè)，共65頁(yè)。3.切削用量對(duì)切削加工生產(chǎn)率的影響切削機(jī)動(dòng)時(shí)間：第五十三頁(yè)第五十四頁(yè)，共65頁(yè)。提高v，刀具耐用度下降，輔助時(shí)間增加，效率降低；減小ap，走刀次數(shù)增加，效率降低。因此，應(yīng)先取大的切削深度，然后選取合理的切削速度。機(jī)動(dòng)時(shí)間：刀具耐用度：第五十四頁(yè)第五十五頁(yè)，共65頁(yè)。二、選取切削用量的原則1.切削深度ap的選取原則切削深度應(yīng)盡可能大，盡量減少走刀次數(shù)。2.進(jìn)給量f的選取原則⑴粗加工時(shí)，在工藝系統(tǒng)剛度和強(qiáng)度允許時(shí)，盡量選較大值；⑵精加工、半精加工一般選較小值。3.切削速度v的選取原則（1）粗加工時(shí)，應(yīng)選較低的切削速度，精加工時(shí)選擇較高的切削速度；

（2）加工材料強(qiáng)度硬度較高時(shí)，選較低的切削速度，反之取較高切削速度；（3）刀具材料的切削性能越好，切削速度越高。第五十五頁(yè)第五十六頁(yè)，共65頁(yè)。半精加工和精加工時(shí)，切削速度υc

，主要受刀具耐用度和已加工表面質(zhì)量限制，在選取切削速度υc

時(shí)，要盡可能避開(kāi)積屑瘤的速度范圍。粗車時(shí)，應(yīng)選較低的切削速度，精加工時(shí)選擇較高的切削速度；加工材料強(qiáng)度硬度較高時(shí)，選較低的切削速度，反之取較高切削速度；刀具材料的切削性能越好，切削速度越高。3.切削速度v的選取原則第五十六頁(yè)第五十七頁(yè)，共65頁(yè)。三、提高切削用量的途徑

凡能提高刀具耐用度、降低表面粗糙度以及減少機(jī)床動(dòng)力消耗的因素，都能提高切削用量。1.正確選用現(xiàn)有刀具材料，發(fā)展耐熱性和耐磨性更好的刀具材料；2.改善刀具結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化切削加工中刀具的裝夾和調(diào)整；3.采用合理的刀具幾何參數(shù)，提高刀具的刃磨質(zhì)量，使刀具有鋒利的切削刃和低粗糙度表面；4.采用性能良好的切削液。第五十七頁(yè)第五十八頁(yè)，共65頁(yè)。Thankyouforyourlistening!本章結(jié)束第五十八頁(yè)