車刀幾何角度的選擇 microsoft word 文檔

1、摘要：合理選擇車刀幾何角度，有利于改善加工條件，提高被加工工件質(zhì)量，延長(zhǎng)刀具與設(shè)備的使用壽命，本文從車刀幾何角度對(duì)切削力、切削熱和刀具耐用度影響等角度，分析車刀幾何角度選擇的一般原則。關(guān)鍵詞：幾何角度；切削力；切削熱；車刀幾何角度是指車刀切削部分各幾何要素之間，或它們與參考平面之間構(gòu)成的兩面角或線、面之間的夾角。它們分別決定著車刀的切削刃和各刀面的空間位置。根據(jù)“一面二角”理論可知，車刀的獨(dú)立標(biāo)注角度有六個(gè)，它們分別是：確定車刀主切削刃

2、位置的主偏角Kr和刃傾角λs；確定車刀前刀面Ar與后刀面Aa的前角ro和后角ao；確定副切削刃及副后刀面Aa′的副偏角Kr′和副后角ao′。這些幾何角度對(duì)車削過程影響很大，其中尤其以主偏角Kr、前角ro、后角ao和刃傾角λs的影響更為突出，科學(xué)合理地選擇車刀的幾何角度，對(duì)車削工藝的順利實(shí)施起著決定性作用。下面就從車刀幾何角度對(duì)切削力、切削熱和刀具的耐用度的影響分析著手，本著使切削輕便、質(zhì)量穩(wěn)定，延長(zhǎng)刀具使用壽命的宗旨，確定科學(xué)的車刀幾何

3、角度的一般性原則。一、車刀幾何角度對(duì)切削力的影響在金屬切削時(shí)，刀具切入工件，將多余材料從工件上切除會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的力的作用，這些力統(tǒng)稱為切削力。切削力主要來源于被加工材料在發(fā)生彈性和塑性變形時(shí)的抗力和刀具與切屑及工件表面之間的摩擦作用。根據(jù)切削力產(chǎn)生的作用效果的不同，可將切削力分解成三個(gè)相互垂直方向的分力。它們分別是：主切削力Fz，進(jìn)給抗力Fx和切深抗力Fy，其中Fz是切削總力Fr沿主運(yùn)動(dòng)切向分解而得，是計(jì)算車刀強(qiáng)度，設(shè)計(jì)機(jī)床零件，確定機(jī)床

4、功率的主要依據(jù)；Fx也叫軸向力，它是Fr沿工件軸向的分力，是設(shè)計(jì)進(jìn)給機(jī)構(gòu)，計(jì)算車刀進(jìn)給功率所必需的；Fy也叫徑向力，它是Fr沿著工件徑向的分力，它不消耗機(jī)床功率，但是當(dāng)機(jī)床或工藝系統(tǒng)剛度不足時(shí)，易引起振動(dòng)。（一）前角ro對(duì)切削力的影響前角ro增大，剪切角Φ隨著增大，金屬塑性變形減小，變形系數(shù)ξ減小，沿前刀面的摩擦力減小，因此切削力減小。但對(duì)于脆性材料而言，前角ro的變化則不會(huì)對(duì)車削力產(chǎn)生較大的影響，這是因?yàn)榇嘈圆牧显谲囅鲿r(shí)，切屑變形和加

5、工硬化都很小，變形抗力自然會(huì)隨之減小。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)還證明，前角ro的增大，對(duì)切削分力Fx、Fy的影響程度也不一樣，當(dāng)主偏角Kr較大時(shí)，對(duì)Fx的影響較明顯，而當(dāng)主偏角Kr較小時(shí)，則對(duì)Fy的降低幅度更大些。（二）主偏角Kr對(duì)切削力的影響主偏角Kr的改變，使得切削面積的形狀和切削分力Fxy的作用方向改變，從而使切削力也隨之變化。實(shí)驗(yàn)證明，主偏角Kr增大，切削厚度也隨之增大，切削變厚，切削層的變形減小，因此主切削力也隨之減小，如圖3所示。但當(dāng)Kr

6、增大到60－75后，F(xiàn)z又隨著Kr的增大而有所回升，這是因?yàn)榇藭r(shí)刀尖圓弧所占的切削工作比例增大，使切屑變形和排屑阻力增大，又使主切削力Fz增大。根據(jù)切削力分解公式：Fy＝FxycosKr；Fx＝FxysinKr可知，主偏角Kr增大，使Fy減小，F(xiàn)x增大，這有利于減輕工件的變形和系統(tǒng)的振動(dòng)。因此，在工程上我們往往采用較大主偏角的車刀切削細(xì)長(zhǎng)軸類零件，來減小徑向分力Fy。（三）刃傾角λs對(duì)切削力的影響性不足時(shí)，會(huì)引起振動(dòng)而影響加工質(zhì)量。四、

7、如何選擇科學(xué)合理的幾何參數(shù)評(píng)價(jià)車刀的幾何角度對(duì)車削工藝過程的影響，應(yīng)該用辯證的觀點(diǎn)去分析，同時(shí)還應(yīng)該綜合考慮車刀幾何角度對(duì)切削過程中的切削力、切削熱和刀具耐用度的影響，選擇科學(xué)合理的幾何參數(shù)。（一）車刀前角選擇原則前角主要影響切削過程中的變形和摩擦、刀具強(qiáng)度，改變散熱條件，影響刀具的耐用度。選擇前角時(shí)，應(yīng)該綜合考慮材料和加工工藝的要求。一般認(rèn)為，在刀具強(qiáng)度允許的條件下，盡量選用大前角。例如，高速鋼的強(qiáng)度高、韌性好，硬質(zhì)合金脆性大、怕沖擊

8、，因此，高速鋼刀具的前角可比硬質(zhì)合金刀具的前角大5左右，陶瓷刀具的脆性更大，前角不能太大。另外，如果被加工的材料導(dǎo)熱系數(shù)低，應(yīng)該選擇小前角車刀，以改善系統(tǒng)的散熱效果，提高車刀的耐用度。特別需要說明的是，在加工高強(qiáng)度材料時(shí)，為了防止車刀的破損，常采用負(fù)前角，以提高車刀的使用壽命。（二）車刀后角的選擇原則后角主要影響切削時(shí)的摩擦和刀具強(qiáng)度。當(dāng)工件材料的強(qiáng)度、硬度較高時(shí)，宜取較小后角，以提高刀具強(qiáng)度；當(dāng)工藝系統(tǒng)剛性較差時(shí)，應(yīng)適當(dāng)減小后角，防止

9、系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)；當(dāng)加工精度要求較高時(shí)，應(yīng)采用小后角。（三）主偏角的選擇原則主偏角主要影響刀具強(qiáng)度、耐用度和工藝系統(tǒng)加工的穩(wěn)定性。一般認(rèn)為，在工藝系統(tǒng)剛性不足時(shí)，常取較大主偏角，以減小切削力。加工高強(qiáng)度、高硬度材料時(shí)，取較小主偏角以提高刀具的耐用度。副偏角影響工件的表面質(zhì)量和刀具強(qiáng)度，在系統(tǒng)不易產(chǎn)生振動(dòng)和摩擦的條件下，應(yīng)選擇較小的副偏角。（四）車刀刃傾角的選擇原則刃傾角主要影響切屑的傾向和刀具的強(qiáng)度及其鋒利程度。在無沖擊的正常車削時(shí)，刃傾角