刀具的切削性能主要是由刀具材料的性能和刀具幾何參數(shù)兩方面決定的。刀具幾何參數(shù)的選擇是否合理對切削力、切削溫度及刀具磨損有顯著影響。選擇刀具的幾何參數(shù)要綜合考慮工件材料、刀具材料、刀具類型及其他加工條件(如切削用量、工藝系統(tǒng)剛性及機(jī)床功率等)的影響。
一、前角 的選擇
前角是刀具上最重要的幾何參數(shù)之一。增大前角可以減小切削變形,降低切削力和切削溫度;但過大的前角使刀具楔角減小,刀刃強(qiáng)度下降,刀頭散熱體積減小,刀具溫度上升,使刀具壽命下降。針對某一具體加工條件,客觀上有一個最合理的前角取值。
工件材料的強(qiáng)度、硬度較低時,前角應(yīng)取得大些;加工塑性材料宜取較大的前角,加工脆性材料宜取較小的前角。刀具材料韌性好時宜取較大前角,硬質(zhì)合金刀具就應(yīng)取比高速鋼刀具較小的前角。粗加工時,為保證刀刃強(qiáng)度,應(yīng)取小前角;精加工時,為提高表面質(zhì)量,可取較大前角。工藝系統(tǒng)剛性較差時,應(yīng)取較大前角。為減小刃形誤差,成形刀具的前角應(yīng)取較小值。
用硬質(zhì)合金刀具加工中碳鋼工件時,通常取 ;加工灰鑄鐵工件時,通常取 。
二、后角 的選擇
后角的主要功用是減小切削過程中刀具后刀面與工件之間的摩擦。較大的后角可減小刀具后刀面上的摩擦,提高已加工表面質(zhì)量。在磨鈍標(biāo)準(zhǔn)取值相同時,后角較大的刀具,磨損到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)時,磨去的刀具材料較多,刀具壽命較長;但是過大的后角會使刀具楔角顯著減小,削弱切削刃強(qiáng)度,減小刀頭散熱體積,導(dǎo)致刀具壽命降低。
可按下列原則正確選擇合理后角值。切削厚度(或進(jìn)給量)較小時,宜取較大的后角。進(jìn)行粗加工、強(qiáng)力切削和承受沖擊載荷的刀具,為保證刀刃強(qiáng)度,宜取較小后角。工件材料硬度、強(qiáng)度較高時,宜取較小的后角;工件材料較軟、塑性較大時,宜取較大后角;切削脆性材料,宜取較小后角。對精度要求高的定尺寸刀具(例如鉸刀),宜取較小的后角;因為在徑向磨損量nb 取值相同的條件下,后角較小時允許磨掉的刀具材料較多,刀具壽命長。
車削中碳鋼和鑄鐵工件時,車刀后角通常取為6~8°。
三、主偏角 、副偏角 的選擇
減小主偏角和副偏角,可以減小已加工表面上殘留面積的高度,使粗糙度減??;同時又可以提高刀尖強(qiáng)度,改善散熱條件,提高刀具壽命;減小主偏角還可使切削厚度減小、切削寬度增加,切削刃單位長度上的負(fù)荷下降,對提高刀具壽命有利。另外,主偏角取值還影響各切削分力的大小和比例的分配,例如車外圓時,增大主偏角可使背向力 減小,進(jìn)給力 增大。
工件材料硬度、強(qiáng)度較高時,宜取較小主偏角,以提高刀具壽命。工藝系統(tǒng)剛性較差時,宜取較大的主偏角;工藝系統(tǒng)剛性較好時,則宜取較小主偏角,以提高刀具壽命。
精加工時,宜取較小副偏角,以減小表面粗糙度;工件材料強(qiáng)度、硬度較高或刀具作斷續(xù)切削時,宜取較小副偏角,以增加刀尖強(qiáng)度。在不會產(chǎn)生振動的情況下,一般刀具的副偏角均可選較小值( )。
四、刃傾角 的選擇
改變?nèi)袃A角可以改變切屑流出方向,達(dá)到控制排屑方向的目的。負(fù)刃傾角的車刀刀頭強(qiáng)度好,散熱條件也好。增大刃傾角絕對值可使刀具的切削刃實際鈍圓半徑減小,切削刃變得鋒利。刃傾角不為零時,刀刃是逐漸切入和切出工件的,增大刃傾角絕對值可以減小刀具受到的沖擊,提高切削的平穩(wěn)性。
加工中碳鋼和灰鑄鐵工件時,粗車取 ,精車取 ;有沖擊負(fù)荷作用時取 ,沖擊特別大時取 ;加工高強(qiáng)度鋼、淬硬鋼時,取 ;工藝系統(tǒng)剛性不足時,為避免背向力 過大而導(dǎo)致工藝系統(tǒng)受力變形過大,不宜采用負(fù)的刃傾角。