刀具几何角度的作用及选择原则

● 硬质合金车刀合理前角、后角的参考值

(1)前角的选择

增大前角，可减小切削变形，从而减小切削力、切削热，降低切削功率的消耗，还可以抑制积屑瘤和鳞刺的产生，提高加工质量。但增大前角，会使楔角减小、切削刃与刀头强度降低，容易造成崩刃，还会使刀头的散热面积和容热体积减小，使切削区局部温度上升，易造成刀具的磨损，刀具耐用度下降。

选择合理的前角时，在刀具强度允许的情况下，应尽可能取较大的值，具体选择原则如下：

1)加工塑性材料时，为减小切削变形，降低切削力和和切削温度，应选较大的前角，加工脆性材料时，为增加刃口强度，应取较小的前角。工件的强度低，硬度低，应选较大的前角，反之，应取较小的前角。用硬质合金刀具切削特硬材料或高强度钢时，应取负前角。

2)刀具材料的抗弯强度和冲击韧性较高时，应取较大的前角。如高速钢刀具的前角比硬质合金刀具的前角要大；陶瓷刀具的韧性差，其前角应更小。

3)粗加工、断续切削时，为提高切削刃的强度，应选用较小的前角。精加工时，为使刀具锋利，提高表面加工质量，应选用较大的前角。当机床的功率不足或工艺系统的刚度较低时，应取较大的前角。对于成形刀具和在数控机床、自动线上不宜频繁更换的刀具，为了保证工作的稳定性和刀具耐用度，应选较小的前角或零度前角。

(2)后角的选择

增大后角，可减小刀具后刀面与已加工表面间的摩擦，减小磨损，还可使切削刃钝圆半径减小，提高刃口锋利程度，改善表面加工质量。但后角过大，将削弱切削刃的强度，减小散热体积使散热条件恶化，降低刀具耐用度。实验证明，合理的后角主要取决于切削厚度。其选择原则如下：

1)工件的强度、硬度较高时，为增加切削刃的强度，应选较小后角。工件材料的塑性、韧性较大时，为减小刀具后刀面的摩擦，可取较大的后角。加工脆性材料时，切削力集中在刃口附近，应取较小的后角。

2)粗加工或断续切削时，为了强化切削刃，应选较小的后角。精加工或连续切削时，刀具的磨损主要发生在刀具后刀面，应选用较大的后角。

硬质合金刀片几何角度选择原则

前脚大，切削层的塑性变形小，刀-屑摩擦阻力小，切削力和切削热可降低，但前角过大，则切削刃和合金刀头强度降低，散热条件恶化，刀具寿命下降，前角较小，切屑变形增大，断屑容易，前角的大小与其他集合参数一样，应依加工要求合理选择，其选择原则是：

a.工件材料的强度、硬度越低，塑性越好，应取较大的前角；加工脆性材料(如铸铁)或刀-屑接触长度短的材料(如钛合金)时，应取较小的前角；加工特硬材料(如淬硬钢、冷硬铸铁)甚至可取负的前角。b.刀具材料的抗弯强度及韧性越高，可取较大的前角。

c.断续加工或粗加工有硬皮的锻、铸件时，应适当减小前角，但如果此时有较大的负刃倾角配合，可取较大前角，以减小径向切削力。

d.高速切削时，前角对切屑变形及切削力的影响较小，可取较小前角。e.成形硬质合金刀具的前角，应根据具体加工要求选择。

2.后角/副后角

减小刀具的后刀面或副后刀面与工件之间的摩擦。但后角过大，会减弱切削刃强度，并恶化散热条件，使刀具寿命下降。其选择原则是：

a.精加工时，切削厚度薄，磨损主要发生在后刀面，取较大后角；粗加工时，切削厚度大，负荷重，前、后刀面均要发生磨损，取较小后角。

b.多刃硬质合金刀具切削厚度较薄，应取较大后角。

c.被加工工件刚性差(如细长轴或薄壁工件)时，应取较小后角，以增大后刀面与工件的接触面积，减少或消除振动。 d.工件材料较软、黏，加工硬化倾向大，弹性模量小时，后面摩擦严重，则取较大后角；工件材料硬度高、强度高，为保证刃口强度，取较小后角；但对加工硬材料的负前角刀具，后角应稍微大些，以便刀刃易于切入工件；加工脆性材料，负荷集中在刃口处，直接缺较小后角。

e.尺寸硬质合金刀具(如内拉刀，绞刀)应取较小后角，以免重磨后刀具尺寸变化太大。

f.对进给运动速度较大的硬质合金刀片(如螺纹车刀、铲齿车刀等)，后角的选择应充分考虑到工作后角与标准后角之间的差异。

g.铲齿刀具(如成形铣刀、滚刀等)的后角要受到铲背量的限制，不能太大，但要保证侧刃后角不小于2°。3.刃倾角

刀具几何角度的作用及选择原则

刀具的几何角度对加工质量、切削力和切削温度等有很大的影响，正确的选择刀具几何角度可以提高切削效率和工件表面质量。本文将从切削角、主偏角、切削刃前角和切削刃后角四个方面来探讨刀具几何角度的作用及选择原则。

一、切削角

切削角是刀具主切削面与工件切削表面的夹角，一般分为正的和负的两种情况。

1.正切削角：也称为刀具顶角，是指刀具主切削面与工件切削表面夹角大于90°的情况。正切削角有利于降低切削力和切削温度，减少刀具磨损。因此，在切削硬材料或脆性材料时，一般选择正切削角。但是正切削角也会增大刀具与工件接触面积，增加切削力，从而需要更大的功率投入。

2.负切削角：也称为刀具反角，是指刀具主切削面与工件切削表面夹角小于90°的情况。负切削角能降低切削力和切削温度，提高切削稳定性和切削质量。因此，在切削软材料或难切削材料时，一般选择负切削角。然而，负切削角的刀具易产生振动，增加切削噪声，且不易控制切削深度。

在实际应用中，切削角的选择应根据材料的性质、切削目标和加工条件综合考虑，一般需要通过试切试验来确定最佳切削角。

二、主偏角

主偏角是刀具俯仰角，是指刀具主切削面与铣削切削方向之间的夹角。主偏角的大小会直接影响刀具的切削力和切削质量。 1.大主偏角：大主偏角可以降低刀具的切削力和切削温度，提高切削稳定性和切削质量。大主偏角适用于切削精度要求高、切削深度相对较小、切削速度相对较低的情况。

2.小主偏角：小主偏角可以提高刀具的切削效率和切削速度，适用于切削深度相对较大、切削速度相对较高的情况。然而，小主偏角容易导致切屑的卡刀现象，增加刀具磨损和加工表面粗糙度。

主偏角的选择应结合切削效率和切削质量的要求，同时考虑刀具的刚度和加工条件等因素。

三、切削刃前角

切削刃前角是刀具切削刃前的锥度角，主要影响刀具的切削稳定性和切削质量。

1.大切削刃前角：大切削刃前角可以增加切削深度和切削范围，提高切削效率和切削速度。然而，过大的切削刃前角容易导致刀具振动和加工表面质量下降。

1 如何合理的选取车刀的几何角度

1、前角γ0（在正交面的上测量的前刀面与基面之间的夹角）。它表示前刀面的倾斜程度。前角越大，刀刃越锋利，切削时就越省力。但前角过大会削弱刀头强度，影响刀具的寿命。前角的选取决定于工件材料、刀具材料和加工性质。硬质合金车刀γ0通常取－5º~＋25º。

2、后角α0。在正交平面上测量的主后刀面与切削平面之间的夹角。它表示主后刀面的倾斜程度。后角的作用主要是减少刀具与加工表面之间的摩擦，后角越大，摩擦越小，但后角过大会削弱切削刃的强度及耐用度。一般取α0为60~120。

3、主偏角kr。主切削刃在基面上的投影与进给方向之间的夹角。主偏角能影响主切削刃和刀头受力情况及散热情况。加工强度、硬度较高的材料时，应选较小的主偏角，以提高刀具的耐用度。加工细长工件时，应选较大的主偏角，以减少径向切削力引起工件的变形和振动。一般取kr为300~900。

4、副偏角kr＇。副切削刃在基面上的投影与进给反方向之间的夹角。副偏角的作用是减少副切削刃与工件已加工表面之间的摩擦。副偏角越大，摩擦越小。但 kr过大，又会增大已加工表面的粗糙度。一般取 kr为50~150。

2 车刀的几何角度：