刀具前后角对切削力和切削温度的影响

金属切削刀具是制造业中常用的工具，正确的切削角度对切削质量有着重要的影响。

在金属加工过程中，常用的五个切削角度包括：刀尖倒角角度、主偏角、副偏角、前角和后角。

一、刀尖倒角角度刀尖倒角角度是指刀具前端倒角的角度，它的大小会影响切削的刀尖强度和耐磨性。

一般来说，刀尖倒角角度越小，刀尖强度越高，耐磨性也越好。

常见的刀尖倒角角度为15度至45度不等，选用合适的刀尖倒角角度能够减小切屑厚度、改进切削刚度和提高刀具寿命。

二、主偏角主偏角又称前角，是指切削刃与工件表面的夹角。

主偏角的大小直接影响着刀具的切削力和切屑的形态。

通常情况下，主偏角越小，切削力越小，切削刚度越大。

然而，主偏角过小也容易导致刀具容易断裂和刀尖易磨损。

在实际加工中需要根据不同的工件材料和加工条件来选择合适的主偏角。

三、副偏角副偏角又称侧倾角，是指刀具刃部与切削面的夹角。

副偏角的大小影响着切屑的流动和刀具的耐磨性。

一般情况下，副偏角越小，切屑流动越顺畅，切屑的形态也更好。

但过小的副偏角容易导致刀具刃部的磨损加剧。

在选择副偏角时需要兼顾切屑形态和刀具的耐磨性。

四、前角前角是刀具刃部与工件表面接触时形成的角度，它的大小直接影响着切削时的切削力和切屑的形态。

一般情况下，前角越大，切削力越小，切屑流动也更加顺畅。

然而，过大的前角容易导致刀具刃部的磨损加快。

在实际加工中需要根据工件材料和加工条件来选择合适的前角。

五、后角后角是刀具刃部背面与工件表面形成的角度，它的大小影响着刀具刃部的强度和切削力。

一般情况下，后角越大，刀具刃部强度越高，切削力也相对较小。

然而，过大的后角会导致刃部切削过程中的摩擦增大，从而影响切削质量。

在选择后角时需要根据实际情况进行合理的选择。

总结：金属切削刀具的切削角度对切削质量和刀具寿命有着重要的影响。

正确选择刀尖倒角角度、主偏角、副偏角、前角和后角，可以有效地改善切削过程中的刀具性能，提高加工质量，降低成本，增加经济效益。

在实际加工中，需要根据具体的工件材料和加工条件来合理选择切削角度，以达到最佳的加工效果。

1、什么叫刀具的前角？什么叫刀具的后角？简述前角、后角的改变对切削加工的影响。

答：前角是刀具前面与基面间的夹角，在正交平面中测量；后角是刀具后面于切削平面间的夹角，在正交平面中测量。

前角大，刀具锋利，这时切削层的塑性变形和摩擦阻力减小，切削力和切削热降低；但前角过大会使切削刃强度减弱，散热条件变差，刀具寿命下降，甚至会造成崩刀。

增大后角，有利于提高刀具耐用度，但后角过大，也会减弱切削刃强度，并使散热条件变差。

2、试述常用的手工造型有哪些？答：整模造型，分模造型，挖砂造型，活块造型，刮板造型，三箱造型。

3、切削热是怎样产生？它对切削加工有何影响答：在切削过程中，切削层金属的变形及刀具的前面与切屑、后面与工件之间的摩擦所消耗的功，绝大部分转变成切削热。

切削热由切屑、刀具、工件及周围介质传出，其中传入切屑和周围介质的热量对加工无直接影响。

传入刀具的热量是切削区的温度升高，刀具的温度升高，磨损加剧，会影响刀具的使用寿命。

切削热传入工件，工件温度升高，产生热变形，将影响加工精度。

4 工件在锻造前为什么要加热？什么是金属的始锻温度和终锻温度？若过高和过低将对锻件产生什么影响？答：金属坯料锻造前，为了提高其塑性，降低变形抗力，使金属在较小的外力作用之下产生较大的变形，必须对金属坯料进行加热。

金属在锻造时，允许加热到的最高温度称为始锻温度，始锻温度过高会使坯料产生过热、过烧、氧化、脱碳等缺陷，造成废品；金属停止锻造的温度叫做终锻温度，终锻温度过低，塑性下降，变形抗力增大，当降到一定温度的时候，不仅变形困难，而且容易开裂，必须停止锻造，重新加热后再锻。

5、常见的电弧焊接缺陷有哪些？产生的主要原因是什么？答：咬边：焊接电流太大，焊条角度不合适，电弧过长，焊条横向摆动的速度过快；气孔：焊接材料表面有油污、铁锈、水分、灰尘等，焊接材料成分选择不当，焊接电弧太长或太短，焊接电流太大或太小；夹渣：电流过小，熔渣不能充分上浮，运条方式不当，焊缝金属凝固太快且周围不干净，冶金反应生成的杂质浮不到熔池表面；未焊透：焊接电流太小，焊接速度太快，焊件装配不当，焊条角度不对，电弧未焊透工件；裂纹：焊接材料的化学成分选择不当，造成焊缝金属硬、脆，在焊缝冷凝后期和继续冷却过程中形成裂纹，金属液冷却太快，导致热应力过大而形成裂纹，焊件结构设计不合理，造成焊接应力过大而产生裂纹。

刀具前角、后角和主、副偏角的功用及其选择刀具前角、后角和主、副偏角的功用及其选择分类：机械切削一、前角的功用及合理前角值的选择从金属切削的变形规律可知，前角(γ。

)是切削刀具上重要的几何参数之一，它的大小直接影响切削力、切削温度和切削功率，影响刃区和刀头的强度、容热体积和导热面积，从而影响刀具使用寿命和切削加工生产率。

选择合理的前角，是刀具设计的重要问题。

1.前角的主要功用(1)影响切削区域的变形程度：若增大刀具前角，可减小前刀面挤压切削层时的塑性变形，减小切屑流经前刀面的摩擦阻力，从而减小了切削力、切削热和功率。

第四章图4—14所示，为前角γ。

对三个切削分力的影响，当前角增大时，Fc、Fp、Ff力均显著减小，这是增大前角的有利方面。

(2)影响切削刃与刀头的强度、受力性质和散热条件：增大刀具前角，会使切削刃与刀头的强度降低，刀头的导热面积和容热体积减小；过份加大前角，有可能导致切削刃处出现弯曲应力，造成崩刃。

这些都是增大前角的不利方面。

(3)影响切屑形态和断屑效果：若减小前角，可以增大切屑的变形，使之易于脆化断裂。

(4)影响已加工表面质量：前角与表面质量的关系，在第九章已有论述。

值得法意的是，前角大小同切削过程中的振动现象有关，减小前角或者采用负前角时，振幅急剧增大，如图10—5所示。

2.合理前角的概念从上述前角的作用可知，增大或减小前角，各有其有利和不利两方面的影响。

例如，从切削热的产生和散热来说，增大前角，可以减小切削热的产生，切削温度不致太高；但如果前角太大，则因刀头导热面积和容热体积减小，切削温度反而升高。

在切削很硬的材料时，应用较小的前角，甚至选用适宜的负前角，以加强切削刃，并改善刀头容热和散热条件；但若是前角太小，或取很大的负前角，则因切削变形严重，产生热量多，来不及散逸，结果还会使切削温度上升。

可见，在一定的条件下，前角有一个合理的数值。

图10—6为刀具前角对使用寿命影响的示意曲线。

简述前角、后角的改变对切削加工的影响下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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刀具前角后角的选用原则1.前角的主要功用(1)影响切削区域的变形程度：若增大刀具前角,可减小前刀面挤压切削层时的塑性变形,减小切屑流经前刀面的摩擦阻力,从而减小了切削力、切削热和功率.第四章图4—14所示,为前角γ.对三个切削分力的影响,当前角增大时,Fc、Fp、Ff 力均显著减小,这是增大前角的有利方面.(2)影响切削刃与刀头的强度、受力性质和散热条件：增大刀具前角,会使切削刃与刀头的强度降低,刀头的导热面积和容热体积减小；过份加大前角,有可能导致切削刃处出现弯曲应力,造成崩刃.这些都是增大前角的不利方面.(3)影响切屑形态和断屑效果：若减小前角,可以增大切屑的变形,使之易于脆化断裂.(4)影响已加工表面质量：前角与表面质量的关系,在第九章已有论述.值得法意的是,前角大小同切削过程中的振动现象有关,减小前角或者采用负前角时,振幅急剧增大,如图10—5所示.2.合理前角的概念从上述前角的作用可知,增大或减小前角,各有其有利和不利两方面的影响.例如,从切削热的产生和散热来说,增大前角,可以减小切削热的产生,切削温度不致太高；但如果前角太大,则因刀头导热面积和容热体积减小,切削温度反而升高.在切削很硬的材料时,应用较小的前角,甚至选用适宜的负前角,以加强切削刃,并改善刀头容热和散热条件；但若是前角太小,或取很大的负前角,则因切削变形严重,产生热量多,来不及散逸,结果还会使切削温度上升.可见,在一定的条件下,前角有一个合理的数值.可见前角太大、太小都会使刀具使用寿命显著降低.对于不同的刀具材料,各有其对应着刀具最大使用寿命的前角,称为合理前角γopt.显然,由于硬质合金的抗弯强度较低,抗冲击韧性差,其γopt也就小于高速钢刀具的γopt.同理,工件材料不同时,刀具的合理前角也不同(图10—7).从实验曲线可以看出,加工塑性材料比加工脆性材料的合理前角值大,加工低强度钢比加工高强度钢的合理前角值大.这是因为切削塑性大的金属材料产生的切屑,在切削过程中,它同前刀面接触长度(刀—屑接触长度)较大,由于塑性变形的缘故,刀—屑之间的压力和摩擦力很大,为了减少切削变形和切屑流动阻力,应取较大的前角.加工材料的强度硬度较高时,由于单位切削力大,切削温度容易升高,为了提高切削刃强度,增加刀头导热面积和容热体积,需适当减小前角.切削脆性材料时,塑性变形不大,切出的崩碎切屑,与前刀面的接触长度很小,压力集中在切削刃附近,为了保护切削刃,宜取较小的前角.以上所讲的都是保证刀具最大使用寿命的前角.在某些情况下,这样选定的γopt未必是最适宜的,例如在出现振动的情况下,为了减小振动的振幅或消除振动,除采取其他措施外,有时需增大前角；在精加工条件下,往往需要考虑加工精度和已加工表面的粗糙度要求,选择某一适宜的前角；有些刀具需考虑其重磨次数最多而选择某一前角,等等.3.合理前角的选择原则(1)工件材料的强度、硬度低,可以取较大的甚至很大的前角；工件材料强度、硬度高,应取较小的前角；加工特别硬的工件(如淬硬钢)时,前角很小甚至取负值.(2)加工塑性材料时,尤其是冷加工硬化严重的材料,应取较大的前角；加工脆性材料时,可取较小的前角.(3)粗加工,特别是断续切削,承受冲击性载荷,或对有硬皮的铸锻件粗切时,为保证刀具有足够的强度,应适当减小前角；但在采取某些强化切削刃及刀尖的措施之后,也可增大前角至合理的数值.(4)成形刀具和前角影响刀刃形状的其它刀具,为防止刃形畸变,常取较小的前角,甚至取γ.＝0,但这些刀具的切削条件不好,应在保证切削刃成形精度的前提下,设法增大前角,例如有增大前角的螺纹车刀和齿轮滚刀等.(5)刀具材料的抗弯强度较大、韧性较好时,应选用较大的前角,如高速钢刀具比硬质合金刀具,允许选用较大的前角(约可增大5—10o).(6)工艺系统刚性差和机床功率不足时,应选取较大的前角.(7)数控机床和自动机、自动线用刀具,应考虑保障刀具尺寸公差范围的使用寿命及工作的稳定性,而选用较小的前角. 硬质合金车刀合理前角参考值见附录9的表9.1.二、后角的功用及合理后角值的选择后角也是刀具上主要的几何参数之一,它的数值合理与否直接影响已加工表面的质量、刀具使用寿命和生产率.1.后角的功用(1)后角的主要功用是减小后刀面与过渡表面之间的摩擦.由于切屑形成过程中的弹性、塑性变形和切削刃钝圆半径rn 的作用,在过渡表面上有一个弹性恢复层.后角越小,弹性恢复层同后刀面的摩擦接触长度越大,它是导致切削刃及后刀面磨损的直接原因之一.从这个意义上来看,增大后角能减小摩擦,可以提高已加工表面质量和刀具使用寿命.(2)后角越大,切削刃钝圆半径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到磨钝,所磨去的金属体积较大(图10—8a),这也是增大后角可以延长刀具使用寿命的原因之一.但它带来的问题是刀具.。

1.车刀分:外圆车刀、端面车刀、切断刀、内孔车刀、螺纹车刀。

2.车刀的角度有：前角、后角、副后角、刃倾角、主偏角、副偏角。

(1)前角γ0：前刀面与基面的夹角，在主剖面中测量。

前角的大小影响切削刃锋利程度及强度。

增大前角可使刃口锋利，切削力减小，切削温度降低，但过大的前角，会使刃口强度降低，容易造成刃口损坏。

取值范围为：-8°到+15°。

选择前角的一般原则是：前角数值的大小与刀具切削部分材料、被加工材料、工作条件等都有关系。

刀具切削部分材料性脆、强度低时，前角应取小值。

工件材料强度和硬度低时，可选取较大前角。

在重切削和有冲击的工作条件时，前角只能取较小值，有时甚至取负值。

一般是在保证刀具刃口强度的条件下，尽量选用大前角。

如硬质合金车刀加工钢材料时前角值可选5°-15°。

（2）主后角α0: 主后刀面与切削平面间的夹角，在主剖面中测量。

其作用为减小后刀面与工件之间的摩擦。

它也和前角一样影响刃口的强度和锋利程度。

选择原则与前角相似，一般为0到8°。

（3）主偏角κr: 主切削刃与进给方向间的夹角，在基面中测量。

其作用体现在影响切削刃工作长度、吃刀抗力、刀尖强度和散热条件。

主偏角越小，吃刀抗力越大，切削刃工作长度越长，散热条件越好。

选择原则是：工件粗大刚性好时，可取小值；车细长轴时为了减少径向切削抗力，以免工件弯曲，宜选取较大的值。

常用在15°到90°之间。

（4）副偏角κ'r: 副切削刃与进给反方向间的夹角，在基面中测量。

其作用是影响已加工表面的粗糙度，减小副偏角可使被加工表面光洁。

选择原则是：精加工时，为提高已加工表面的质量，应选取较小的值，一般为5到10°。

（5）刃倾角λs :主切削刃与基面间的夹角，在主切削平面中测量。

主要作用是影响切屑流动方向和刀尖的强度。

以刀柄底面为基准，主切削刃与刀柄底面平行时，λs =0，切屑沿垂直于主切削刃的方向流出。

钛合金切削中刀具前后角与切削力关系的研究近年来，钛合金作为一种高性能金属材料，在航空航天、军工等领域的应用越来越广泛，同时也带来了严峻的切削难题，如何有效地控制切削参数，改善切削效率以及降低切削成本，是当今切削界的重要问题。

因此，对于钛合金切削中刀具前后角与切削力的关系进行研究，对于提高钛合金切削质量、提高切削效率以及降低切削成本具有重要意义。

首先，介绍一下钛合金切削中刀具前后角的概念。

刀具前后角是指刀具的前表面和后表面或者前表面和后侧面在一个垂直平面上所构成的角度。

钛合金切削中，刀具前后角越大，则切削刃的强度越大，这样切削力才能达到充足的情况；如果刀具的前后角过小，则切削力减少，切削效率降低，甚至可能造成切削失败。

其次，研究钛合金切削中刀具前后角与切削力的关系。

由于钛合金的特殊性，其切削力和切削速度特别高，而切削力的大小与切削参数有关，其中一个重要参数就是刀具的前后角。

通过实验研究，当刀具前后角较大时，切削力较大；当前后角较小时，切削力较小。

有用的实验发现表明：与其他切削参数相比，刀具前后角在控制切削力的作用更为重要。

最后，对于钛合金切削中刀具前后角与切削力关系的研究成果进行总结。

在钛合金切削中，刀具前后角对切削力有较大的影响，当刀具前后角增大时，切削力也随之增大，反之则减小。

因此，在钛合金切削中，要想提高切削质量，提高切削效率，降低切削成本，最重要的是要控制好刀具前后角，使其适当大，这样才能使切削力达到充足的程度，才能使切削工艺有效地实现。

综上所述，从钛合金切削中刀具前后角与切削力关系的研究可以看出：刀具前后角对钛合金切削质量、切削效率以及切削成本有着十分重要的影响，应当恰当地大，以达到最优的切削效果。

因此，应当加强对此问题的研究，在实际的切削工艺中，进行调整，以达到最佳的切削效果。

以期在解决钛合金切削难题方面取得更大的成功。

本文通过钛合金切削中刀具前后角与切削力关系的实验研究，探讨了刀具前后角对钛合金切削质量、切削效率以及切削成本的影响，得出了上述结论。

车刀角度对切削加工的影响（以车削为例）大前角刃口锋利，切屑变小，切削力小，切削轻快。

但易产生崩刃。

后角作用主要是减少后刀面和过渡表面之间的摩擦。

增大后角可减少摩擦，提高已加工表面质量和刀具使用寿命，并使切削刃锋利。

但是后角过大，楔角减小，降低切削刃的强度，减少散热体积，磨损反而加剧，降低刀具的耐用度。

主偏角影响切削层的形状，切削刃的工作长度和单位切削刃上的负荷。

减少κr，主切削刃单位长度上的负荷减少，刀具磨损小，耐用度提高，使已加工表面粗糙度减小。

较小的主偏角容易形成长而连续的螺旋屑，不利于断屑，因此对切屑控制严格的自动化加工，宜取较大的主偏角。

副偏角影响已加工表面的粗糙度和刀尖强度。

减少κr´，减少表面的粗糙度的数值，还可提高刀具强度，改善散热条件。

过小，会使副切削刃与已加工面的摩擦增加，引起震动，降低表面质量和刀具耐用度。

副偏角的大小主要根据已加工表面粗糙度要求和刀具强度来选择，不引起振动的情况下，尽量取小值。

车刀的角度对加工质量及效率的影响车刀的主要标注角度有以下5个：1.前角2.主后角3.主偏角4.副偏角5.刃倾角根据经验主偏角和副偏角构成刀尖角度，这个角度要根据粗精加工而定，粗加工时由于主要目的是去除大量的余量，所以这个角度可以适当的大一些，以适应大的进给量；精加工时，余量较少，要保证好的表面质量，所以刀尖角度要小，断屑槽要开的深一些，以免切屑流经已加工表面划伤工件表面。

还有刃倾角，负的刃倾角可以保护切削刃，承受大的进给量，反之则可以提高表面质量。

车刀前角对刀具切削性能影响的研究关于前角大小要根据加工工艺和工件材料来选择！1.前角有正前角和负前角之分（还有一种是0度前角多用于石墨加工）2.取正前角的目的是为了减小切屑被切下时的弹性变形和切屑流出时与前面的摩擦阻力，从而减小切削力和切削热，使切削轻快，提高已加工表面的质量。

3.取负前角的目的是在于改善刃部的受力状况和散热条件,提高切削刃强度和耐冲击能力。

刀具几何参数的影响
（1）前角的影响
前角γ0增大，使切屑变形程度减小，产生的切削热削减，因而切削温度下降。

但前角大于18°～20°时，对切削温度的影响减小。

（2）主偏角的影响
主偏角kr减小，使切削宽度bD增大，散热面积增加，切削温度下降。

（3）负倒棱及刀尖圆弧半径的影响
负倒棱及刀尖圆弧半径的增大，使切屑变形程度增大产生的切削热增加，但同时也使散热条件改善，两者趋于平衡。

因而负倒棱和刀尖圆弧半径对切削温度影响很小。

工件材料的影响
1）工件材料的强度、硬度等各项力学性能提高时，产生的切削热增多，切削温度上升；
2）工件材料的热导率愈大，通过切屑和工件传出的热量愈多，切削温度下降愈快。

如图3-25所示曲线为例。

刀具磨损的影响
刀具后刀面磨损量增大，切削温度上升；磨损量达到肯定值后，对切削温度的影响加剧；切削速度愈高，刀具磨损对切削温度的影响就愈显著。

切削液的影响
浇注切削液对降低切削温度、削减刀具磨损和提高已加工表面质量有明显的效果。

切削液的热导率、比热容和流量愈大，切削温度愈低。

切削液本身温度愈低，其冷却效果愈显著。

机加工中刀具角度对加工的影响、选用刀具角度的原则分析刀具角度角度的作用选用原则前角前角主要影响切屑变形和切削力的大小以及刀具耐用度和加工表面质量的高低。

前角增大，可以使切削变形和摩擦减小，故切削力小，切削热低，加工表面质量高。

但前角过大，刀具强度降低，耐用度下降。

前角减小，刀具强度提高，切屑变形增大，易断屑。

但前角过小，会使切削力和切削热增加，刀具强度随之降低。

①工件材料：塑性材料选用较大的前角；脆性材料选用较小的前角。

②刀具材料：高速钢选用较大的前角；硬质合金选用较小的前角。

③加工过程：精加工选用较大的前角；粗加工选用较小的前角。

④数控机床为了保证刀具的稳定，一般使用前角较小的刀具。

后角后角的主要作用是减小后刀面与过渡表面层之间的摩擦，减轻刀具磨损。

后角减小，可以使主后刀面与工件表面间的摩擦力加大，刀具磨损加快，加工表面质量差。

后角增大，则可使摩擦减小，减小了刀具的刀尖半径，对切削厚度较小的情况有利，但使刀刃强度和散热情况变差。

①工件材料：工件硬度、强度较高以及脆性材料选用较小的后角。

②加工过程：精加工选用较大的后角；粗加工选用较小的后角。

主偏角主偏角影响刀具的耐用度、已加工表面粗糙度与切削力的大小。

主偏角较小，刀具的强度高、散热条件好。

参与切削的主切削刃长，作用于主切削刃上的切削负荷减小。

但切削厚度小，断屑效果差。

①工件材料：加工淬火钢等硬质材料时，选用较大主偏角。

②使用硬质合金刀具进行精加工时，应选用较大的主偏角。

③用于单件小批量生产的车刀，主偏角应选为45°或90°，以提高刀具的通用性。

④需要从工件中间切入的车刀，例如加工阶梯轴类的工件，应根据工件的形状选择主偏角。

副偏角副偏角的功能在于减小副切削刃与以加工表面的摩擦。

减小副偏角可以提高刀具强度，改善散热条件。

但可能引起副后刀面与以加工表面的摩擦，引起震动。

①在不引起震动的情况下，刀具应选用较小的副偏角。

②精加工时刀具的副偏角应该选更小一些。