金属切削的基础知识(刀具几何参数的合理选择)课件.ppt

金属切削的基础知识金属切削的基础知识Chapter 1 Metal Cutting 刀具几何参数的合理选择刀具几何参数的合理选择 l保证加工质量保证加工质量（前提）（前提）l获得最高刀具耐用度获得最高刀具耐用度l从而能够达到提高切削效率从而能够达到提高切削效率l降低生产成本降低生产成本刀具的合理几何参数刀具的合理几何参数前前角角的的功功用用影响表面质量影响表面质量影响切削力和切削功率影响切削力和切削功率影响刀具耐用度影响刀具耐用度影响断屑效果影响断屑效果1. 前角的选择前角的选择 合合理理选选择择前前角角材料强度、硬度较低时，材料强度、硬度较低时，γ宜大宜大塑性材料塑性材料γ宜大；脆性材料宜大；脆性材料γ宜小宜小粗加工、断续切削、加工铸锻件，粗加工、断续切削、加工铸锻件，γ宜小宜小刀具韧性好时刀具韧性好时γ宜大宜大特定特定要求要求选择选择前角前角成形刀具、展成刀具成形刀具、展成刀具γγ宜小宜小工艺系统刚性差、机床功率不足时工艺系统刚性差、机床功率不足时γγ宜大宜大自动化机床、数控机床自动化机床、数控机床γγ宜小宜小后后角角的的功功用用减少后刀面与工件表面的摩擦减少后刀面与工件表面的摩擦但但α↗↗↗↗ ，刀刃强度，刀刃强度↘ ↘，， 散热体积散热体积↘ ↘，，加剧刀具磨损。

加剧刀具磨损2. 后角的选择后角的选择α↗ ↗，刃口锋利，刃口锋利合合理理选选择择后后角角材料强度、硬度较高时，材料强度、硬度较高时，αα宜小宜小塑性材料塑性材料αα宜大；脆性材料宜大；脆性材料αα宜小宜小粗加工、断续切削、加工铸锻件，粗加工、断续切削、加工铸锻件，αα宜小；精加工、连续切削宜小；精加工、连续切削αα宜大宜大刀具韧性好时刀具韧性好时α宜大宜大定尺寸刀具定尺寸刀具αα宜小宜小主主偏角偏角及副偏及副偏角的角的功用功用影影响响刀刀具具耐耐用用度度：：kr、、kr’小小，，则则切削刃增长，散热好切削刃增长，散热好影响切削分力比例：影响切削分力比例：kr↘ ↘→Ff↘ ↘,Fp↗ ↗影响排屑、断屑效果影响排屑、断屑效果3. 主偏角及副偏角的选择主偏角及副偏角的选择 影响表面粗糙度影响表面粗糙度 合合理理选选择择主主、、副副偏偏 角角 材料强度、硬度高时，材料强度、硬度高时，k kr r宜小宜小工艺系统刚性好，工艺系统刚性好，k kr r、、k kr r’宜小；宜小；工艺系统差时，工艺系统差时，k kr r ≥90≥90°°粗加工、半精加工，粗加工、半精加工，k kr r宜大宜大精加工精加工k kr r’宜小。

且需宜小且需k kr r’= 0 = 0 °°的修光刃的修光刃增大刀具的实际前角增大刀具的实际前角 刃刃倾倾角角的的功功 用用 影响切屑流向影响切屑流向 影响刀具锋利性影响刀具锋利性 保护刀尖（取负刃倾角时）保护刀尖（取负刃倾角时） 使切削平衡（常用负刃倾角）使切削平衡（常用负刃倾角） 影响切削分力的比例影响切削分力的比例 4. 刃倾角的选择刃倾角的选择 粗加工、有冲击载荷、断续切削时，取粗加工、有冲击载荷、断续切削时，取λ< 0 精加工精加工λ > 0（防切屑划伤已加工表面）（防切屑划伤已加工表面） 材料强度、硬度高时，取材料强度、硬度高时，取λλ< 0 < 0 工艺系统刚性不足时，取工艺系统刚性不足时，取λλ > 0 > 0 微量精车时，微量精车时，λλ》》0 0 金刚石、立方氮化硼车刀，取金刚石、立方氮化硼车刀，取λλ< 0 < 0 合合理理选选择择刃刃倾倾 角角 切削用量的合理选择切削用量的合理选择 lap ↗ ↗→ F↗ ↗，，工工艺艺系系统统变变形形↗ ↗，，振振动动↗ ↗，，加加工工精精度度↘ ↘，表面粗糙度，表面粗糙度↗ ↗。

lf ↗ ↗→ F↗ ↗，表面粗糙度，表面粗糙度↗↗↗↗lv ↗ ↗→ 切削变形切削变形↘ ↘，，F↘ ↘，表面粗糙度，表面粗糙度↘ ↘切削用量对加工质量的影响切削用量对加工质量的影响 精加工时应取小的精加工时应取小的ap、、f，而对，而对v的选择应避免积屑的选择应避免积屑瘤的影响（使用硬质合金刀具时，宜用高速切削，瘤的影响（使用硬质合金刀具时，宜用高速切削，v>80m/min；使用高速钢刀具时，宜用低速切削，；使用高速钢刀具时，宜用低速切削，v=3~8m/min））通常根据工件材料、刀具材料、技术要求、工艺过通常根据工件材料、刀具材料、技术要求、工艺过程、工艺系统状态等，通过查工艺手册，或根据实程、工艺系统状态等，通过查工艺手册，或根据实际情况和实践经验予以确定际情况和实践经验予以确定1. 切削用量的选择原则切削用量的选择原则 根据零件加工余量和粗、精加工要求，选根据零件加工余量和粗、精加工要求，选定背吃刀量定背吃刀量ap根据加工工艺系统允许的切削力，其中包根据加工工艺系统允许的切削力，其中包括机床进给系统、工件刚度以及精加工时括机床进给系统、工件刚度以及精加工时表面粗糙度要求，确定进给量。

表面粗糙度要求，确定进给量根据刀具寿命，确定切削速度根据刀具寿命，确定切削速度vc所选定的用量应该是机床功率允许的所选定的用量应该是机床功率允许的一组切削用量必须考虑到加工余量、刀具一组切削用量必须考虑到加工余量、刀具寿命、机床功率、表面粗糙度和工艺系统寿命、机床功率、表面粗糙度和工艺系统的刚度等因素的刚度等因素背吃刀量背吃刀量ap的合理选择的合理选择 背吃刀量背吃刀量ap一般是根据加工余量来确定一般是根据加工余量来确定 粗加工（表面粗糙度粗加工（表面粗糙度Ra50~12.5μm）时，尽可）时，尽可能一次走刀即切除全部余量，可取能一次走刀即切除全部余量，可取ap＝＝8~10mm 半精加工（半精加工（Ra6.3~3.2μm）时，取）时，取ap＝＝0.5~2mm 精加工（精加工（Ra1.6~0.8μm）时，取）时，取ap＝＝0.1~0.4mm 2. 切削用量的合理选择切削用量的合理选择 进给量进给量 f 的合理选择的合理选择 粗加工时，对表面质量没有太高的要求，粗加工时，对表面质量没有太高的要求，而切削力往往较大，合理的而切削力往往较大，合理的  应是工艺系应是工艺系统刚度所能承受的最大进给量。

统刚度所能承受的最大进给量精加工时，进给量主要受加工表面粗糙度精加工时，进给量主要受加工表面粗糙度限制，一般取较小值限制，一般取较小值切削速度切削速度vc的合理选择的合理选择粗车时，粗车时，ap、、  均较大，故均较大，故v宜取较小值宜取较小值精车时精车时ap、、  均较小，所以均较小，所以v宜取较大值宜取较大值工件材料强度、硬度较高时，选较小的工件材料强度、硬度较高时，选较小的v值值反之，宜选较大的反之，宜选较大的v值值在同等条件下，易切钢的在同等条件下，易切钢的v高于普通碳钢的高于普通碳钢的v ；加工灰铸铁；加工灰铸铁的的v低于碳钢的低于碳钢的v ；加工铝铜合金的；加工铝铜合金的v高于加工钢的高于加工钢的v 材料加工性较差，选较小的材料加工性较差，选较小的v值；反之，选较大的值；反之，选较大的v值值刀具材料的性能越好，刀具材料的性能越好，v也选得越高也选得越高在选择在选择v时，还应注意以下几点时，还应注意以下几点精加工时，尽量避开容易产生积屑瘤的速度区域精加工时，尽量避开容易产生积屑瘤的速度区域断续切削时，为减小冲击和热应力，适当降低断续切削时，为减小冲击和热应力，适当降低v在易发生振动的工艺状况下，在易发生振动的工艺状况下， v应避开自激振应避开自激振动的临界速度。

动的临界速度加工大件、细长件、薄壁件及带硬皮的工件时，加工大件、细长件、薄壁件及带硬皮的工件时，应选用较低的应选用较低的v v被确定之后，还应校验切削功率和机床功率被确定之后，还应校验切削功率和机床功率。