刀具几何参数的合理选择

Ｉ　訇　，ｔｂ　

ＰＣＢＮ刀具铣削灰铸铁ＨＴ２００时合理几何参数的选择　

Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｏｐｔｉｍｕｍ　ｔｏｏｌ　ｇｅｏｍｅｔｒｙ　ｄｕｒｉｎｇ　ｍｉｌｌｉｎｇ　ｇｒａｙ　ｃａｓｔ　ｉｒｏｎ　ＨＴ２００　

ｗｉｔｈ　ＰＣＢＮ　ｍｉｌｌｉｎｇ　ｃｕｔｔｅｒ　

徐媛媛，吕超珍，吴耀明　

ＸＵ　Ｙｕａｎ．ｙｕａｎ。ＬＶ　Ｃｈａｏ．ｚｈｅｎ。ＷＵ　Ｙａｏ．ｍｉｎｇ　

（广西工业职业技术学院，南宁５３０００１）　

摘要：本文采用单因素实验法，研究ＰＣＢＮ刀具铣削灰铸铁ＨＴ２００的几何参数对刀具耐用度的影响规　律，根据最大刀具耐用原则给出了ＰＣＢＮ刀具铣￣ＩＩＨＴ２００的合理几何参数范围。　关键词：ＰＣＢＮ刀具；ＨＴ２００；几何参数；刀具耐用度　中图分类号：ＴＨＩ　２２　文献标识码：Ｂ　文章编号：１　００９－０１　３４（２０１　２）０４（上）－００３９－０３　Ｄｏｉ：１　０．３９６９／Ｊ．ｉｓｓｎ．１　００９－０１　３４．２０１　２．４（Ｅ）．１　２　

０引言　

ＰＣＢＮ刀具材料虽然具有极高的硬度和优良　

的耐磨性，但韧性和强度较差，在断续切削中，　

刀齿在切入或切出工件时，都有冲击，容易引起　

ＰＣＢＮ刀具寿命的下降，而采用合理的刀具几何参　

数可以提高它的抗破损能力和获得较高的切削耐　

用度。因此研究ＰＣＢＮ刀具铣削灰铸铁ＨＴ２００的几　

何参数对切削耐用度的影响有着重要的意义。　

１试验条件　

本文通过用ＰＣＢＮ刀具铣削ＨＴ２００灰铸铁　

的切削试验，采用单因素试验法，研究某一几　

何角度对刀具耐用度的影响。刀具磨钝标准为　

ＶＢｍａｘ＝０．２ｍｍ，由于是断续切削，考虑ＰＣＢＮ刀　

具的韧性不高，刀具倒棱可以提高刀具切削部分　

的强度和散热能力，避免刀具发生损坏，提高刀　

具的耐用度，但是为了避免增加切削力过多，倒　

棱取值的不宜过大，取０．１ｍｍ为宜。其他的试验条　

件如下：　

工件材料：ＨＴ２００（ＨＢＳ　１７０－２４０）灰铸铁　

试验设备：Ｘ５３Ｋ立铣床　

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。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。

刀具几何角度对切削加工的影响及其选择

王洋

交通与物流工程学院 机械设计制造及其自动化

摘要：刀具材料的优选对于切削过程的优化具有关键作用，但是，刀具几何角度的选择不合理也会使刀具材料的切削性能得不到充分的发挥。可见，刀具合理几何角度的选择同样是切削刀具理论与实践的重要课题之一。切削加工刀具的完善程度对切削加工的现状和发展起着决定性的作用。

关键词：前角，后角，主偏角，副偏角，刃倾角，刀尖

Geometry of the cutting tool and its selection

WangYang

Transportation and Logistics Engineering Mechanical Design, Manufacturing and Automation

Abstract：Optimization of the cutting tool material has a key role in the optimization process, However,

the choice of cutting tool geometry unreasonable also make the cutting tool materials are not sufficient to

play.Shows that, cutting tool geometry and reasonable choice of cutting tools is also an important issue of

theory and practice of. Degree of perfection of cutting tools on machining status and play a decisive role in

the development of.

Keywords：tool orthogonal rake，tool orthogonal clearance，tool cutting edge angle，tool minor cutting

刀具的选择,如何选择刀具

豆丁网址：/p-62297591.html

1. 刀具的选择原则

（1）尽可能选择大的刀杆横截面尺寸，较短的长度尺寸进步刀具的强度和刚度，减小刀具振动；

（2）选择较大主偏角（大于75°，接近90°）；粗加工时选用负刃倾角刀具，精加工时选用正刃倾角刀具；

（3）精加工时选用无涂层刀片及小的刀尖圆弧半径；

（4）尽可能选择标准化、系统化刀具；

（5）选择正确的、快速装夹的刀杆刀柄。

2.选择车削刀具的考虑要点

数控车床一般使用标准的机夹可转位刀具。机夹可转位刀具的刀片和刀体都有标准，刀片材料采用硬质合金、涂层硬质合金等。

数控车床机夹可转位刀具类型有外圆刀、端面车刀、外螺纹刀、切断刀具、内圆刀具、内螺纹刀具、孔加工刀具（包括中心孔钻头、镗刀、丝锥等）。

首先根据加工内容确定刀具类型，根据工件轮廓外形和走刀方向来选择刀片外形(如图所示)。主要考虑主偏角，副偏角(刀尖角)和刀尖半径值。

可转位刀片的选择：

(1)刀片材料选择：高速钢、硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷、立方碳化硼或金刚石。

(2)刀片尺寸选择：有效切削刃长度、主偏角等。

(3)刀片外形选择：依据表面外形、切削方式、刀具寿命等。

(4)刀片的刀尖半径选择

1)粗加工、工件直径大、要求刀刃强度高、机床刚度大时选大刀尖半径值。

2)精加工、切深小、细长轴加工、机床刚度小选小刀尖半径值。

3.选择铣削刀具的考虑要点

在数控铣床上使用的刀具主要立铣刀、面铣刀、球头刀、环形刀、鼓形刀和锥形刀等。如图所示。常用到面铣刀、立铣刀、球头铣刀和环形铣刀。除此以外还有各种孔加工刀具，如钻头（锪钻、铰刀、丝锥等）镗刀等。

面铣刀（也叫端铣刀）如图所示，面铣刀的圆周表面和端面上都有切削刃。面铣刀多制成套式镶齿结构和刀片机夹可转位结构，刀齿材料为高速钢或硬质合金，刀体为40Cr。

立铣刀如图所示，立铣刀是数控机床上用得最多的一种铣刀。立铣刀的圆柱表面和端面上都有切削刃，它们可同时进行切削，也可单独进行切削。结构有整体式和机夹式等，高速钢和硬质合金是铣刀工作部分的常用材料。