教案 内蒙古机电职业技术学院 第四章刀具几何参数与切削用量的合理选择 【内容提要】 本章主要介绍刀具几何参数、切削用量合理选择的基本概念及各参数的功用 应用上述功用合理选择刀具几何参数和切削用量 【目的要求】 1、明确基本概念 2、会根据加工具体情况正确选择和确定刀具材料、刀具几何参数、切削用量 【本章内容】 第一次课 §4-1刀具合理几何参数的选择 刀具几何参数的合理选择,是在保证加工质量的前提下,能够获得理想的刀具 耐用度,达到提高效率,降低生产成本的目的。 、前角的选择 (1)前角的作用 1.加大前角能使车刀锋利,减少切削变形,减小切屑与前刀面的磨擦,从而降 低切削力和减少切削热。 2.影响刀具的强度,受力性质和散热条件。 3.影响加工表面质量 (2)前角的选择 增大前角能降低切削力和切削热,但会削弱切削刃强度和散热面积,减小前角 可改善刀头散热条件和提高刀头强度,但会使切削力和切削热增加。 ①前角的选择原则
教 案 内蒙古机电职业技术学院 1 第四章 刀具几何参数与切削用量的合理选择 【内容提要】 本章主要介绍刀具几何参数、切削用量合理选择的基本概念及各参数的功用； 应用上述功用合理选择刀具几何参数和切削用量。 【目的要求】 1、明确基本概念； 2、会根据加工具体情况正确选择和确定刀具材料、刀具几何参数、切削用量； 【本章内容】 第一次课 §4-1 刀具合理几何参数的选择 刀具几何参数的合理选择，是在保证加工质量的前提下，能够获得理想的刀具 耐用度，达到提高效率，降低生产成本的目的。 一、前角的选择 （1）前角的作用 1．加大前角能使车刀锋利，减少切削变形，减小切屑与前刀面的磨擦，从而降 低切削力和减少切削热。 2．影响刀具的强度，受力性质和散热条件。 3．影响加工表面质量。 （2）前角的选择 增大前角能降低切削力和切削热，但会削弱切削刃强度和散热面积，减小前角 可改善刀头散热条件和提高刀头强度，但会使切削力和切削热增加。 ①前角的选择原则
教案 内蒙古机电职业技术学院 在刀具强度许可的条件下,尽量选择大的前角,前角的选择包括确定其正负和 数值 负前角:仅用于硬质合金车刀,切削强度很高的钢材,采用负前角可使刀片受压 而不受弯,同时使楔角增大,切削刃不易磨损及崩刃。高速钢刀具,因为抗弯强度高 韧性好,在任何情况下,都不应采用负前角。 前角的数值:应由工件材料,刀具材料及加工工艺要求来确定 工件材料的强度和硬度降低时,可取较大甚至很大的前角,反之,前角应取小值 甚至负值,刀具材料的强度和韧性较差,前角应取小值,反之,取较大的数值。粗加 工时,特别是断续车削,承受冲击载荷或对于有硬皮铸、锻件粗车时,应适当减小前 角,精加工时,应选较大的前角 ②前角的经验参考数值: 前角 工件材料 高速钢刀具 硬质合金刀 铝及铝合金 25°30° 紫铜及铜合金(软) 25°30 粗加工 10°15° 10°15° 铜合金(脆性) 精加工 5°10 20°25° 结构钢 15°20° 10°15 HBS≤220 20°25° 15°20 灰铸铁及可锻铸铁 HBS>220 10° 铸、锻钢件或断续切削灰铸铁 10°15° 5°~10° 表列硬质合金车刀的前角数值是指刃口磨有倒棱的情况
教 案 内蒙古机电职业技术学院 2 在刀具强度许可的条件下，尽量选择大的前角，前角的选择包括确定其正负和 数值： 负前角：仅用于硬质合金车刀，切削强度很高的钢材，采用负前角可使刀片受压 而不受弯，同时使楔角增大，切削刃不易磨损及崩刃。高速钢刀具，因为抗弯强度高， 韧性好，在任何情况下，都不应采用负前角。 前角的数值：应由工件材料，刀具材料及加工工艺要求来确定。 工件材料的强度和硬度降低时，可取较大甚至很大的前角，反之，前角应取小值， 甚至负值，刀具材料的强度和韧性较差，前角应取小值，反之，取较大的数值。粗加 工时，特别是断续车削，承受冲击载荷或对于有硬皮铸、锻件粗车时，应适当减小前 角，精加工时，应选较大的前角。 ②前角的经验参考数值： 表列硬质合金车刀的前角数值是指刃口磨有倒棱的情况。 工件材料 前角 高速钢刀具 硬质合金刀 铝及铝合金 25°~30° 25°~30° 紫铜及铜合金（软） 25°~30° 25°~30° 铜合金（脆性） 粗加工 10°~15° 10°~15° 精加工 5°~10° 5°~10° 结构钢 20°~25° 15°~20° 15°~20° 10°~15° 灰铸铁及可锻铸铁 HBS≤220 20°~25° 15°~20° HBS>220 10° 8° 铸、锻钢件或断续切削灰铸铁 10°~15° 5°~10°
教案 内蒙古机电职业技术学院 前角也可以归纳为尽量大 ①刀具材料:脆性↑→γo↓(高速钢→γ0↑,硬质合金→γ0↓,陶瓷→γ0↓) ②工件材料:塑性料→γo↑,脆性材料→γ0↓,强→γ0↓,硬度→γ0↓ ③加工要求:粗加工→Yo↓,断续切削→γo↓,精加工→γo↑ ④机床功率和系统刚度:功率大刚度高γ0↓,数控机床、自动线:γ0↓ 二、主后角的选择 (1)主后角的作用 1.减小主后刀面与工件之间的摩擦,提高已加工表面质量和延长刀具寿命 2.配合前角调整切削刃和刀头部分的锋利程度、强度和散热条件; 3.小后角车刀在特定的条件下可抑制切削时的振动。 (2)后角的选择 ①后角的选择原则 在粗加工时以确保刀具强度为主,应取较小的后角4°~6°;在精加工时以保 证加工表面质量为主,一般取ao=8°12° 般车刀的副后角ao′取和后角ao相同的数值。但切断刀受刀头强度限制,副 后角较小(ao′=1°30′2°)。 提问:当用硬质合金车刀车削有冲击的工件时(如把四方形的Q235材质的材料 车成圆形),前角和后角应如何选择?为什么? 课堂上给3分钟时间让相近的同学互相讨论,然后每组提问一个同学(提问要 有代表性,即成绩好的,较差的和中等的。以便了解学生对知识的掌握情况)。然后 利用同学们刚学到的知识,和学生一起分析,得出正确答案是:应选择负前角,以 使合金刀片受压而不受弯,选较小的后角(即选取楔角大一些),以使刀头刚性好, 散热好,切削刃强度好,不易崩刀 然后,提供4把分别适于精车、半精车、粗车和强力车削四种车刀给同学们认 识、观察、鉴别。从感观上加强所学的知识。使学生对所学的知识记得清、记得牢, 起到事半功倍的作用
教 案 内蒙古机电职业技术学院 3 前角也可以归纳为尽量大 ① 刀具材料： 脆性↑→γo↓（高速钢→γo↑，硬质合金→γo↓，陶瓷→γo↓） ② 工件材料： 塑性材料→γo↑ , 脆性材料→γo↓ , 强度→γo↓ , 硬度→γo↓ ③ 加工要求： 粗加工→γo↓ , 断续切削→γo↓ , 精加工→γo↑ ④ 机床功率和系统刚度: 功率大刚度高γο↓ , 数控机床、自动线：γο↓ 二、主后角的选择 （1）主后角的作用 1．减小主后刀面与工件之间的摩擦，提高已加工表面质量和延长刀具寿命； 2．配合前角调整切削刃和刀头部分的锋利程度、强度和散热条件； 3．小后角车刀在特定的条件下可抑制切削时的振动。 （2）后角的选择 ①后角的选择原则 在粗加工时以确保刀具强度为主，应取较小的后角 4°~6°; 在精加工时以保 证加工表面质量为主，一般取 ao = 8°~ 12°。 一般车刀的副后角 ao′取和后角 ao 相同的数值。但切断刀受刀头强度限制，副 后角较小（ao′= 1 °30′~2°）。 提问：当用硬质合金车刀车削有冲击的工件时（如把四方形的 Q235 材质的材料 车成圆形），前角和后角应如何选择？为什么？ 课堂上给 3 分钟时间让相近的同学互相讨论，然后每组提问一个同学（提问要 有代表性，即成绩好的，较差的和中等的。以便了解学生对知识的掌握情况）。然后 利用同学们刚学到的知识，和学生一起分析，得出正确答案是：应选择负前角，以 使合金刀片受压而不受弯，选较小的后角（即选取楔角大一些），以使刀头刚性好， 散热好，切削刃强度好，不易崩刀。 然后，提供 4 把分别适于精车、半精车、粗车和强力车削四种车刀给同学们认 识、观察、鉴别。从感观上加强所学的知识。使学生对所学的知识记得清、记得牢， 起到事半功倍的作用
教案 内蒙古机电职业技术学院 ②后角归纳为尽量小 粗加工:ao↓,精加工:ao↓ ②塑性材料:ao↑,脆性材料:ao↓,硬度高:ao↓,强度高ao↓ ③工艺系统:刚度高ao↓ ③归纳总结 前角大,刀锋利,强度差。适于精加工。 前角小,强度好。散热佳,适于粗加工 后角大,刀锋利,摩擦小。适于精加工。 后角小,强度好。散热佳,适于粗加工 三、前后刀面的型式及其选择 (1)前刀面常见的形式及其选择: b,=(0.5-0.8)f b,长与 (a)正前角单平面形 (b)正前角曲面带倒棱形 (c)负前角单平面形 (d)负前角双平面形 a、正前角单平面型:精加工刀具、复杂刀具加工脆性材料的刀具 b、正前角曲面带倒棱型:加工塑性材料的刀具 c、负前角单平面型:后刀面磨损刀具 d、负前角双平面型:前后刀面磨损的刀具 注意:区别负前角与负倒棱 (2)后刀面的常见形式 ①单一后刀面:基本形式、常用,精加工刀用 ②有刃带的后刀面:可增加刀具耐磨性,定尺寸刀具用
教 案 内蒙古机电职业技术学院 4 ② 后角归纳为尽量小： ① 粗加工：ａo↓ , 精加工：ａo↓ ② 塑性材料:ａo↑ , 脆性材料:ａo↓, 硬度高:ａo↓ , 强度高ａo↓ ③ 工艺系统：刚度高ａo↓ ③归纳总结 前角大, 刀锋利，强度差。适于精加工。 前角小，强度好。散热佳，适于粗加工。 后角大，刀锋利，摩擦小。适于精加工。 后角小，强度好。散热佳，适于粗加工。 三、前后刀面的型式及其选择 （1）前刀面常见的形式及其选择： a、正前角单平面型：精加工刀具、复杂刀具加工脆性材料的刀具 b、正前角曲面带倒棱型：加工塑性材料的刀具 c、负前角单平面型：后刀面磨损刀具 d、负前角双平面型：前后刀面磨损的刀具 注意：区别负前角与负倒棱 （2）后刀面的常见形式 ① 单一后刀面：基本形式、常用，精加工刀用 ② 有刃带的后刀面：可增加刀具耐磨性，定尺寸刀具用
教案 内蒙古机电职业技术学院 ③带消振棱的后刀面:可抑制振动,加工时容易振动使用 ④双重或三重后刀面:可增加刃口强度,较少后刀面磨损 ()準一后刀 (b)有刃昏的后月面 c)有消濂約后刀面 (d)双重后刀面 四、主、副偏角的选择 1.主偏角的功用 ①影响已加工表面残留面积的高度 ②影响各切削分力的比例 ③影响刀尖的强度和刀具耐用度 ④影响断屑 2.主偏角选择 ①系统刚度:刚度好,Kr取小值,刚度差,Kr取大值 ②工件形状:Kr按工件阶梯的角度选 ③工件材料:工件很硬时,Kr取小值 ④散热条件:需要时加强散热时,Kr取小值 ⑤产量条件:需要刀具通用性好时,取Kr=90°、Kr=45° 3.副偏角:考虑对Ra的影响…一般尽量取小值 (3)各方兼顾:
教 案 内蒙古机电职业技术学院 5 ③ 带消振棱的后刀面：可抑制振动，加工时容易振动使用 ④ 双重或三重后刀面：可增加刃口强度，较少后刀面磨损 四、主、副偏角的选择 1．主偏角的功用 ①影响已加工表面残留面积的高度 ② 影响各切削分力的比例 ③影响刀尖的强度和刀具耐用度 ④影响断屑 2．主偏角选择 ① 系统刚度：刚度好，Kr 取小值，刚度差，Kr 取大值 ② 工件形状：Kr 按工件阶梯的角度选 ③ 工件材料：工件很硬时，Kr 取小值 ④ 散热条件：需要时加强散热时，Kr 取小值 ⑤ 产量条件：需要刀具通用性好时,取 Kr＝90°、Kr＝45° 3．副偏角：考虑对 Ra 的影响…一般尽量取小值 （3）各方兼顾：