影响刀具使用的因素--刀具角度
2023-12-26

涂层技术的发展与应用对刀具性能的改善和切削加工技术的进步发挥了关键的作用,而涂层刀具也已成为现代切削刀具的重要标志。

刀具角度是指刀具切削部分各几何要素之间,或它们与参考平面之间构成的两面角或线、面之间的夹角。为了保证切削加工的顺利进行,获得合格的加工表面,所用刀具的切削部分必须具有合理的几何形状。而刀具角度正是用来确定刀具切削部分几何形状的重要参数。

01影响刀具使用的几个因素

刀具材料,涂层,刀具角度,冷却液,切削方式,切削参数,铁削控制,刃口处理,刀具结构,机床刚性

02刀具的构成要素

刀具的切削部分主要由刀面和切削刃两部分构成。刀面用字母A与下角标组成的符号标记,切削刃用字母S标记,副切削刃及相关的刀面标记在右上角加一撇以示区别。

(1)前面(前刀面)Ar:刀具上切屑流出的表面;

(2)后面(后刀面)Aα:刀具上与工件过渡表面相对的刀面;

(3)副后面(副后刀面)Aα′:刀具上与工件新形成的表面相对的刀面;

(4)主切削刃S:前面与后面形成的交线,在切削中承担主要的切削任务;

(5)副切削刃S′:前面与副后面形成的交线,它参与部分的切削任务;

(6)刀尖:主切削刃与副切削刃汇交的交点或一小段切削刃。

03正交平面参考系中的刀具标注角度

刀具角度参考平面

用于构成刀具角度的参考平面主要有:基面、切削平面、正交平面、法平面、假定工作平面和背平面。

在基面Pr上刀具标注角度有:

主偏角κr──主切削平面Ps与假定工作平面Pf间的夹角;

副偏角κr′──副切削平面Ps′与假定工作平面Pf间的夹角。

在切削平面Ps上刀具标注角度有:

刃倾角λs──主切削刃S与基面Pr间的夹角。刃倾角λs有正负之分,当刀尖处于切削刃*高点时为正,反之为负。

在正交平面Po上刀具标注角度有:

前角γO──前面Ar与基面Pr间的夹角。前角γO有正负之分,当前面Ar与切削平面Ps间的夹角小于90时,取正号;大于90时,则取负号;

后角αO──后面Aα与切削平面Ps间的夹角。

以上五个角度κr、κr′、λs、γO、αO为车刀的基本标注角度。在此,κr、λs确定了主切削刃S的空间位置,κr′、λs′确定了副切削刃S′的空间位置;γO、αO则确定了前面Ar和后面Aα的空间位置,γO′、αO′则确定了副前面Ar′和副后面Aα′的空间位置。

04不同刀具角度对加工的影响

前角

主要影响切屑变形和切削力的大小以及刀具耐用度和加工表面质量的高低。前角增大,可以使切削变形和摩擦阻力减小,切削力和切削热降低,加工表面质量提高;但前角过大会使切削刃强度减弱,散热条件变差,刀具寿命下降,甚至会造成崩刃。前角减小,刀具强度提高,切屑变形增大,易断屑;但前角过小,会使切削力和切削热增加,刀具强度随之降低。

后角

主要影响后刀面与过渡表面层之间的摩擦和刀头的强度。后角越大,摩擦越小,刀具耐用度越高,加工表面质量越好;但后角太大会导致刀头强度减弱,散热情况变差。

主偏角

影响刀具的耐用度、已加工表面粗糙度与切削分力。减小主偏角,主刃参加切削的长度增加,负荷减轻,同时加强了刀尖,增大了散热面积,使刀具寿命提高;但同时会使吃刀抗力增大,当加工刚性较弱的工件时,易引起工件变形和振动。

副偏角

影响已加工表面的粗糙程度和刀尖强度。减小副偏角,可以使被加工表面光洁,还可提高刀具强度,改善散热条件;过小,则会使副切削刃与已加工面的摩擦增加,引起震动,降低表面质量和刀具耐用度。

刃倾角

主要影响切屑流向、刀尖强度和抗冲击能力。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,对半精加工、精加工有利;刃倾角为负值,切削开始时刀尖与工件后接触,切屑流向已加工表面,容易将已加工表面划伤;在粗加工开始,尤其是在断续切削时,可避免刀尖受冲击,起到保护刀尖的作用。

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