刀具几何参数的选择

2.4 刀具磨损和刀具耐用度

2.4.1 刀具的磨损形式及原因

（1）刀具的正常磨损形式

1）前面磨损

前面上形成月牙洼磨损（速度高，厚度大，形成月牙洼）

2）后面磨损

后面的磨损形式是磨成后角等于零的磨损棱带。后面磨损棱带的中间部位

表示。（B区），磨损比较均匀，其平均宽度以VB表示，而且最大宽度以VB

max

3）前后面同时磨损或边界磨损（速度底，切削厚度较小的塑性金属及加工脆性金属时）

非正常磨损：刀具在切削的过程中突然或者过早的损现象叫~ 。又叫破损。常常分为两类：1.脆性破损（硬质合金和陶瓷刀具时）2.塑性破损（高速刚）（2）刀具磨损的原因

1）硬质点磨损（磨粒磨损）（碳化物，氧化物等）

工件材料中的杂质在刀具表面上擦伤，划出一条条的沟纹造成的机械磨损。

2）粘结磨损

在一定的压力和温度作用下，在切屑与前面、已加工表面与后面的磨擦面上，产生塑性变形，形成粘结点，这些粘结点又因相对运动而破裂，粘结点的破裂也常常发生在刀具一方面被工件材料带走，从而形成刀具的粘结磨损。

3）扩散磨损

切削过程中，刀具表面与工件由于高温与高压的作用，两磨擦表面上的化学元素有可能互相扩散到对方去，使两者的化学成分发生变化，从而削弱了刀具材料的性能，加速了刀具的磨损。扩散速度随切削温度的升高而增加。

4）化学磨损（氧化磨损，相变磨损）

化学磨损是在一定温度下，刀具材料与某些周围介质起化学作用，在刀具表面形成一层硬度较低的化合物，而被切屑带走，加速了刀具的磨损。由于切屑不易进入刀具与切屑的接触区，故氧化磨损容易在主、副切削刃的工作面处形成。

3.2 刀具合理几何参数的选择

3.2.1 概述

刀具几何参数包括：刀具角度、刀面形式、切削刃形状等。

刀具合理的几何参数，是指在保证加工质量的前提下，能够获得最高刀具耐用度，从而达到提高切削效率或降低生产成本目的的几何参数。刀具合理几何参数的选择决定于工件材料、刀具材料、刀具类型及其他具体工艺条件。

3.2.2 前角及前面形状的选择

（1）前角的功用及合理前角的选择

1）前角的主要功用

①影响切削区的变形程度

②影响切削刃与刀头的强度

③影响切屑形态和断屑效果

④影响已加工表面质量

2）增大或减小前角各有利弊，前角有一个合理的数值。

3）合理前角的选择原则

①工件

ropt塑>ropt脆，ropt低强度纲>ropt高强度钢

②刀具

ropt硬

③加工条件

ropt

3.2.3 后角的选择

（1）后角的功用 (后刀面与切削平面的夹角)

1）后角的主要功用是减小后面与过渡表面之间的磨擦。

2）后角越大，rn值越小，切削刃越锋利。

3）在同样的磨钝标准VB下，后角大的刀具由新用的磨钝，所磨去的金属体积较大（图3-4），可延长刀具耐用度。

4）增大后角，刀头的强度削弱，导热面积和容热体积减小。

（2）合理后角的选择原则

1）工件α0塑>α0脆;

2）刀具α0硬<α0高;

3）工艺系统刚性差，应适当减小后角;

4）各种有尺寸精度要求的刀具,宜取较小的后角。

3.2.4 主偏角、副偏角及刀尖形状的选择

（1）主偏角和副偏角的功用

1）影响切削加工残留面积高度。减小主偏角和副偏角，表面粗糙度。

2）影响切削层的形状，增大主偏角时，切削层公称宽度将减小，层公称厚度。

3）影响三个切削分力的大小和比例关系。增大主偏角，可使背向力减小，进给力增大。增大副偏角也可使得背向力减小。

4）影响刀尖处的强度、导热面积的容热体积。 5）增大主偏角,使得切屑变得窄而厚,容易折

断。

（2）合理主偏角 Kτ的选择原则

1）精加工和半精加工，选用较大的主偏角，减少振动。

2）加工很硬的材料，为减轻单位长度切削刃上的负荷，较小的主偏角。

3）工艺系统刚性较好时，减小主偏可提高刀具耐用度。

4）单件小批生产，选取通用性较好的45°车刀或90°偏刀。

（3）合理副偏角的选择原则

1） K'τ=5°~10°

2）精加工刀具，取得更小一些，磨出一段 K'τ=0°的修光刃。

3）加工高强度高硬度材料或继续切削时，K'τ=4°~6°。

4）切断刀、锯片铣刀和槽铣刀，为保证刀头强度和重磨后刀头宽度变化较小， K'τ=1°~2°。

3.2.5 刃倾角的选择

（1）刃倾角的功用

1）控制切屑流出方向λs=0°时（图3-6a），切屑近似沿垂直于主切削刃的方向流出，λs为负值时，可能缠绕、擦伤已加工表面，λs为正值时，切屑流向与 Vf方向一致。

2）影响切削刃的锋利性

3）影响刀尖强度、刀尖导热和容热条件负的刃倾角使远尖的切削刃处先接触工件，使刀尖避免受到冲击；负的刃倾角使刀头强固，刀尖处导热和容热条件较好。

4）影响切削刃的工作长度和切入切出的平稳性当λs=0°时，切削刃同时切入切出，冲击力大，当λs≠0°时，切削刃逐渐切入工件，冲击小。

3.3 刀具耐用度的选择

一是根据单件工时最短的观点来确定耐用度，这种耐用度称为最大生产率耐用度；二是根据工序成本最低的观点来确定的耐用度，称为经济耐用度。

在一般情况下均采用经济耐用度,当任务紧迫或生产中出现不平衡环节时,则采用最大生产率耐用度。

3.4 切削用量的选择

3.4.1 制订切削用量的原则

合理的切削用量，是指充分利用刀具的切削性能和机床性能（功率、扭矩等），在保证加工质量的前提下，获得高的生产率和低的加工成本的切削用量。

3.4.2 切削用量三要素的确定

（1）背吃刀量

1）在粗加工时，一次走刀应尽可能切去全部加工余量。

2）下列情况可分几次走刀：

①加工余量太大

②工艺系统刚性不足或加工余量极不均匀

③继续切削

如分二次走刀，第一次的α

sp 也应比第二次大，第二次的α

sp

可取加工余

量的1/3~1/4。

3）切削表层有硬皮的铸锻件或切削不锈钢等冷硬较严重的材料时，背吃刀量超过硬皮或冷硬层厚度。 4）在半精加工时，α

sp

=0.5~2mm

5）在精加工时，α

sp

=0.1~0.4mm

（2）进给量的选择

合理的进给量应是工艺系统所能承受的最大进给量。进给量要受到下列一些因素的限制；机床进给机构的强度、车刀刀杆的强度和刚度、硬质合金或陶瓷刀片的强度及工件的装夹刚度等。精加工时，最大进给量主要受加工精度和表面粗糙度的限制。从《切削用量用册》中查取进给量。

（3）切削速度的确定

根据已选定的背吃刀量α

sp

、进给量f及刀具耐用度T .

3.5 切削液的选择

3.5.1 切削液的作用

（1）冷却作用（2）润滑作用

（3）清洗作用（4）防锈作用

3.5.2 切削液的选用

3.5.3 切削液的使用方法