刀具角度的功用与选择

角度功用选择原则前角o影响切削变形和切削力的大小、刀具耐用度和加工表面的质量。增大前角能使刀刃变得锋利，使切削更为轻快，可以减小切削变形和摩擦，从而减小切削力和切削功率，切削热也少，加工表面质量高。但增大前角会使刀刃和刀尖强度下降，刀具散热体积减小，影响刀具的耐用度。前角的大小对表面粗糙度、排屑及断屑等也有一定影响。（1）根据工件材料选择前角。加工塑性材料时，特别是硬化严重的材料（如不锈钢等），为了减小切削变形和刀具磨损，应选用较大的前角；加工脆性材料时，由于产生的切屑为崩碎切屑，切削变形小，因此增大前角的意义不大，而这时刀屑间的作用力集中在切削刃附近，为保证切削刃具具有足够的强度，应采用较小的前角。工件强度和硬度低时，切削力不大，为使切削刃锋利，可选用较大的甚至很大的前角。工件材料强度高时，应选用较小的前角；加工特别硬的工件材料（如淬火钢）时，应选用很小的前角，甚至选用负前角。因为工件的强度、硬度愈高，产生的切削力愈大，切削热愈多，为了使刃具有足够的强度和散热，防止崩刃和磨损，应选用较小的前角。（2）根据刀具材料选择前角。刀具材料的抗弯强度和冲击韧性较低时应选较小的前角。通常硬质合金车刀的前角在−5°～+20°，高速钢刀具比硬质合金刀具的合理前角约大5°～10°，而陶瓷刀具的前角一般取−5°～−15°。（3）根据加工性质选择前角。粗加工时，特别是断续切削或加工有硬皮的铸、锻件时，不仅切削力大，切削热多，而且承受冲击载荷，为保证切削刃有足够的强度和散热面积，应适当减小前角。精加工时，为使切削刃锋利、减小切削变形和获得较高的表面质量，前角应取得较大一些。数控机床、自动机床和自动线用刀具，为保证刀具工作的稳定性，使其不易发生崩刃和破损，一般选用较小的前角。后角o减小后刀面与工件的摩擦和后刀面的磨损，其大小对刀具耐用度和加工表面质量都有很大影响。后角增大，摩擦减小，刀具磨损减少，也减小了刀具刃口的钝圆弧半径，提高了刃口锋利程度，易于切下薄切屑，从而可减小表面粗糙度，但后角过大（1）根据切削厚度选择后角。合理后角大小主要取决于切削厚度（或进给量），切削厚度hD愈大，则后角应愈小；反之亦然。如进给量较大的外圆车刀后角=6°～8°，而每齿进刀量不超过0.01mm的圆盘铣刀后角=30°。这是因为切削厚度较大时，切削力较大，切削温度也较高，为了保证刃口强度和改善散热条件，所以应取较小的后角。切削厚度会减小刀刃强度和散热能力。愈小，切削层上被切削刃的钝圆半径挤压而留在已加工表面上并与主后刀面挤压摩擦的这一薄层金属占切削厚度的比例就越大。若增大后角，就可减小刃口钝圆半径，使刃口锋利，便于切下薄切屑，可提高刀具耐用度和加工表面质量。（2）适当考虑被加工材料的力学性能。工件材料的硬度、强度较高时，为保证切削刃强度，宜选取较小的后角；工件材料的硬度较低、塑性较大以及易产生加工硬化时，主后刀面的摩擦对已加工表面质量和刀具磨损影响较大，此时应取较大的后角；加工脆性材料时，切削力集中在刀刃附近，为强化切削刃，宜选取较小的后角。（3）考虑工艺系统的刚性。工艺系统刚性差，易产生震动，为增强刀具对震动的阻尼，应选取较小的后角。（4）考虑加工精度。对于尺寸精度要求高的精加工刀具（如铰刀等），为减小重磨后刀具尺寸的变化，保证有较高的耐用度，后角应取得较小。车削一般钢和铸铁时，车刀后角常选用4°～8°主偏角r、副偏角r′主偏角和副偏角对刀具耐用度影响很大。减小主偏角和副偏角可使刀尖角r增大，刀尖强度提高，散热条件改善，因而刀具耐用度高。还可降低加工表面残留面积的高度，故可减小加工表面的粗糙度。主偏角和副偏角还会影响各切削分力的大小和比例。如车削外圆时，增大主偏角，可使背向力Fp减小，进给力Ff增大，因而有利于减小工艺系统的弹性变形和震动。工艺系统刚性较好时，主偏角宜取较小值，如r=30°～45°，例如选用45°偏刀；当工艺系统刚性较差或强力切削时，一般取r=60°～75°，例如选用75°偏刀。车削细长轴时，取r=90°～93°，以减小背向力Fp。副偏角的大小主要根据表面粗糙度的要求选取，一般为5°～15°，粗加工时取大值，精加工时取小值。切断刀、锯片刀为保证刀头强度，只能取很小的副偏角，一般为1°～2°。刃倾角s刃倾角主要影响切屑流向和刀尖强度。刃倾角为正值，切削开始时刀尖与工件先接触，切屑流向待加工表面，可避免缠绕和划伤已加工表面，对精加工和半精加工有利，刃倾角为负值时，切削中切屑流向已加工表加工一般钢料和铸铁时，无冲击的粗车取s=0°～−5°，精车取s=0°～+5°；有冲击负荷时，取s=−5°～−15°；当冲击特别大时，取s=−30°～−45°。切削高强度钢、冷硬钢时，为提高刀头强度，可取s=−30°～−10°。面，容易缠绕和划伤已加工表面。负刃倾角有利于提高刀尖强度。刃倾角为负值时，切削运动中刀具与工件接触的瞬间，刀具切削刃中部先接触工件，刀尖后接触工件，尤其是断续切削时，切削刃承受刀具与工件接触瞬间的冲击力，可避免刀尖受冲击，起保护刀尖的作用，且负刃倾角利于刀尖散热。刃倾角为正值时，刀具与工件接触的瞬间是刀尖先接触工件，刀尖承受刀具与工件接触瞬间的冲击力，容易受冲击损坏。