第二章_数控加工的切削基础2

第2章数控加工的切削基础2.2金属切削刀具•刀具切削部分组成要素前刀面Aγ：切屑沿其流出的表面,主后刀面Aα：与过渡表面相对的面。副后刀面Aαˊ：与已加工表面相对的面主切削刃：前刀面与主后刀面的交线，承担主要的切削工作，在工件上形成过渡表面。第2章数控加工的切削基础副切削刃：前刀面与副后刀面相交形成的刀刃，协助切削工作，形成已加工表面刀尖：主副刃连接处的一小部分切削刃第2章数控加工的切削基础2.2金属切削刀具•刀具几何角度刀具的几何角度是在一定的平面参考系中确定的，一般有正交平面参考系、法平面参考系和假定工作平面参考系。右图所示采用的是正交平面参考系，各参考面如下：切削平面Ps：过切削刃选定点与切削刃相切并垂直于基面的平面正交平面Po：过切削刃选定点同时垂直于切削平面和基面的平面基面Pr：过切削刃选定点平行或垂直刀具安装面（或轴线）的平面第2章数控加工的切削基础第2章数控加工的切削基础2.2金属切削刀具•刀具主要的标注角度前角γo：在主切削刃选定点的正交平面Po内，前刀面与基面之间的夹角后角αo：在正交平面Po内，主后刀面与基面之间的夹角在正交平面中测量的角度还有楔角βo=90-（γo+αo）度第2章数控加工的切削基础第2章数控加工的切削基础2.2金属切削刀具•刀具主要的标注角度主偏角κr：主切削刃在基面上的投影与进给方向的夹角副偏角κrˊ：基平面中，副切削平面与进给运动反方向间的夹角在基平面中测量的角度还有刀尖角εr=180-（κr+κrˊ）度第2章数控加工的切削基础2.2金属切削刀具•刀具主要的标注角度刃倾角λs：在切削平面ps内，主切削刃与基面Pr的夹角第2章数控加工的切削基础2.2金属切削刀具•刀具几何参数的选择所谓刀具几何参数的合理选择是指在保证加工质量的前提下，选择能提高切削效率，降低生产成本，获得最高刀具耐用度的刀具几何参数第2章数控加工的切削基础2.2金属切削刀具•刀具几何参数的选择1.前角的选择前角主要影响切削变形和切削力的大小以及刀具耐用度和加工表面的质量前角大：刀刃变锋利，切削变形和摩擦小，故切削力小，切削热低，加工表面质量高，但是刀具的强度低耐用度下降。前角小：刀具强度高，切削变形大，易断屑；但是过小会使切削力和切削热增加，刀具的耐用度也下降。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决定第2章数控加工的切削基础2.2金属切削刀具•刀具几何参数的选择--前角的选择a.前角的选择与刀具材料的关系由于刀具前角增大，将降低刀刃强度，因此在选择刀具前角时，应考虑刀具材料的性质。刀具材料的不同，其强度和韧性也不同，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。如高速钢前角可比硬质合金刀具大5～10度；陶瓷刀具，前角常取负值，其值一般在0～-15度之间。第2章数控加工的切削基础2.2金属切削刀具•刀具几何参数的选择--前角的选择b.前角的选择与工件材料的关系加工钢件等塑性材料时，切屑沿前刀面流出时和前刀面接触长度长，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。加工脆性材料时，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。第2章数控加工的切削基础2.2金属切削刀具•刀具几何参数的选择--前角的选择c.前角的选择与加工过程的关系粗加工时，因加工余量大，切削力大，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；带有冲击性的断续切削比连续切削前角取得小。总之，前角选择的原则是在满足刀具耐用度的前提下，尽量选取较大前角。第2章数控加工的切削基础2.2金属切削刀具•刀具几何参数的选择2.后角的选择加工表面在后刀面有一个被挤压然后又弹性回复的过程，使刀具与加工表面产生摩擦，刀具后角越小，则与加工表面接触的挤压和摩擦面越长，摩擦越大。因此，后角的主要作用是减小刀具后刀面与加工表面的摩擦.后角的选择主要考虑因素是切削厚度和切削条件第2章数控加工的切削基础2.2金属切削刀具•刀具几何参数的选择—后角的选择a.后角的选择与切削厚度的关系当切削厚度hD（和进给量f）较小时，切削刃要求锋利，因而后角αo应取大些。如高速钢立铣刀，每齿进给量很小，后角取到16o。车刀后角的变化范围比前角小，粗车时，切削厚度hD较大，为保证切削刃强度，取较小后角，αo＝4o～8o；精车时，为保证加工表面质量，αo＝8o～12o。车刀合理后角在f≤0.25㎜/r时，可选αo＝10o～12o；在f0.25㎜/r时，αo＝5o～8o。第2章数控加工的切削基础2.2金属切削刀具•刀具几何参数的选择—后角的选择b.后角的选择与工件材料的关系工件材料强度或硬度较高时，为加强切削刃，一般采用较小后角。对于塑性较大材料，已加工表面易产生加工硬化时，后刀面摩擦对刀具磨损和加工表面质量影响较大时，一般取较大后角。选择后角的原则是，在不产生摩擦的条件下，应适当减小后角。第2章数控加工的切削基础2.2金属切削刀具•刀具几何参数的选择3.主偏角的选择主偏角可影响刀具的耐用度、以加工表面粗糙度以及切削力的大小。主偏角小，则刀头强度高，散热条件好，以加工表面残留面积高度小，参加切削的主切削刃长度长，作用在主切削刃上面的平均负荷小。但是背向力大，切小厚度小，断屑效果差。第2章数控加工的切削基础2.2金属切削刀具•刀具几何参数的选择—主偏角的选择a.主偏角的选择与加工过程的关系在刚度好的机床上加工冷硬铸铁等高硬度高强度材料时，为减轻刀刃负荷，增加刀尖强度，提高刀具耐用度，一般取比较小的值，κr＝10～30度反之，工艺系统的刚性差时取较大的主偏角，一般κr＝60o～75o，甚至主偏角κr可以大于90o，以避免加工时工艺系统的振动和弹性变形第2章数控加工的切削基础2.2金属切削刀具•刀具几何参数的选择—主偏角的选择b.使用硬质合金刀具进行精加工时，应选用较大的主偏角c.单件小批量生产时，为提高刀具的通用性，主偏角因选择45或者90度d.需要从工件中间切入的车刀，以及仿行加工车刀，应适当增大主偏角。e.主偏角的选取有时取决于工件的形状。当车阶梯轴时，κr＝90o；同一把刀具加工外圆、端面和倒角时，κr＝45o第2章数控加工的切削基础2.2金属切削刀具•刀具几何参数的选择4.副偏角的选择副偏角的功能在于减少副切削刃与以加工表面的摩擦。副偏角的减小，将可降低残留物面积的高度，提高理论表面粗糙度值，同时刀尖强度增大，散热面积增大，提高刀具耐用度。但副偏角太小又会使刀具副后刀面与工件的摩擦，使刀具耐用度降低.副偏角的选择原则是，在不影响摩擦和振动的条件下，应选取较小的副偏角。第2章数控加工的切削基础2.2金属切削刀具•刀具几何参数的选择5.刃倾角的选择刃倾角主要是影响切屑流向和刀尖强度。当λs为负值时，切屑将流向已加工表面，并形成长螺卷屑，容易损害加工表面。但切屑流向机床尾座，不会对操作者产生大的影响。如当λs为正值，切屑将流向机床床头箱，影响操作者工作，并容易缠绕机床的转动部件，影响机床的正常运行。第2章数控加工的切削基础2.2金属切削刀具•刀具几何参数的选择5.刃倾角的选择第2章数控加工的切削基础2.2金属切削刀具•刀具几何参数的选择5.刃倾角的选择精车时，为避免切屑擦伤工件表面，λs可采用正值。另外。刃倾角λs的变化能影响刀尖的强度和抗冲击性能。当λs取负值时，刀尖在切削刃最低点，切削刃切入工件时，切入点在切削刃或前刀面，保护刀尖免受冲击，增强刀尖强度。所以，一般大前角刀具通常选用负的刃倾角，既可以增强刀尖强度，又避免刀尖切入时产生的冲击。