刀具切削部分几何参数的选择|机械加工特色操作及实用案例58

☞ 这是金属加工（mw1950pub）发布的第 16988 篇文章

编者按

---

二、 后角及后面形状的选择

(一) 后角的功用及合理后角的选择

后角的作用主要是: 减小后面与过渡表面和已加工表面之间的摩擦，影响楔角 β _ｏ 的大小，从而可配合前角调整切削刃的锋利程度和强度，如图3-6所示，增大后角时能减小已加 工表面弹性恢复层Δh与后面的摩擦面积，从而减小后面摩擦，这样可使钝圆半径 r _n 减小，切削刃锋利，从而减小已加工表面冷硬程度，提高表面质量和刀具寿命；但后角过大时，将使楔角 β _ｏ 过小，切削刃强度削弱，散热条件变差，反会降低刀具寿命。所以，在一定条件下，后角也有一个对应于最高刀具寿命的合理数值。实验表明，合理后角的数值与切削层公称厚度h有密切关系，当 h _D （或进给量 f )愈小时，要求切削刃愈锋利，即楔角 β _ｏ 和切削刃钝圆半径 r _n 都应小些，则 α _０ 应愈大些。例如高速钢立铣刀，由于每齿进给量很小，后角取到16°，而圆片铣刀当每齿进给量为0.005mm时，后角取30°。不过，车刀后角的变动范围比前角要小，粗车时，因 h _D 较大，为保证切削刃强度取较小后角（4°~8°），而精车时， h _D 较小，为保证已加工表面质量，取较大后角8°~12°。切断刀的进给量较小，且考虑进给运动对工作后角的影响，宜取较大后角10°~12°。此外，工件材料强度和硬度较高时，宜取较小后角，工件材料塑性和弹性较大或易产生加工硬化时，应适当加大后角，当采用负前角刀具加工高硬度高强度材料时，宜采用较大后角（12°~15°），以造成切削刃切入工件的条件，普通车刀副后面的后角值一般取与主后面后角值相同。

图3-6已加工表面的形成过程

（二)后面形状及选择

为减少刃磨后面的劳动量，提高刃磨质量，常把后面作成双重后面，如图3-7a所示，ｂ _α1 取1~3mm。

图3-7后面的形状

沿主切削刃或副切削刃磨出后角为零的窄棱面称为刃带，如图3-7b所示，对定尺寸刀具沿后面如（拉刀)或副后面（如铰刀、浮动镗刀、立铣刀等）磨出刃带的目的是为了在制造刃磨刀具时便于控制和保持其尺寸精度，同时在切削时也可起到支承、导向、稳定切削过程和消振 （产生摩擦阻尼 ） 的作用。此外，刃带对已加工表面还会产生所谓“熨压”作用，从而能有效降低已加工表面粗糙度值，刃带宽度一般在0.05~0.3mm范围内，超过一定值后会增大摩擦，导致擦伤已加工表面，甚至引起振动，有时，沿着后面磨出负后角倒棱面，倒棱角α _ｏ1 =-10°~-5°，倒棱面宽ｂ _α1 =0.1~0.3mm。如图3-7c所示，在切削时能产生支承和阻尼作用，防止扎刀，使用恰当时，有助于消除低频振动，这是车削细长轴和镗孔时常采取的消振措施之一。

三、 主偏角、副偏角及刀尖形状的选择

(一) 主偏角对切削加工的影响及选择原则

主偏角k _ｒ 对切削过程主要有两方面的影响：

（1）影响主切削刃单位长度上的负荷、刀尖强度及散热条件，当背吃刀量 a _p 和进给量 f 相同时，主偏角的变化将改变切削层形状，使切削层参数发生变化，从而影响切削刃上的负荷。当主偏角 k _r 减小时，由于切削层公称宽度 b _D （ b _D =a _p /sink _r ）增加，切削层公称厚度 h （ h =fsink _r ）减小，使作用在主切削刃单位长度上的负荷减轻，且刀尖角ε _ｒ 增大，刀尖强度提高，散热条件改善，这两方面的作用都有利于提高刀具寿命；

（2）影响切削分力比值及切削层单位面积切削力，当 k _r 减小时，由于 h _D 减小，变形系数 ξ 增大 , 使切削层单位面积切削力有所增大 , 在 a _p 和 f 相同时，使切削功率有所增加，但更主要的是会使背向力 F _p 增大，容易引起工艺系统振动，当工艺系统刚度不足时，会使刀具寿命降低。此外，主偏角还影响断屑效果和排屑方向，以及残留面积高度等。增大 k _r 会使h增厚， b D 减小，有利于切屑折断，有利于孔加工刀具使切屑沿轴向顺利流出。由上述分析可知，无论增大还是减小主偏角，都产生相互矛盾的影响。因此，在一定的切削条件下，主偏角也有一个合理数值，其主要选择原则为：

（1）在工艺系统刚度较好时， k _r 可以取得小些，特别当加工冷硬铸铁、高锰钢等高硬度高强度材料时，为减轻刀刃负荷，增加刀尖强度，常取更小数值（10°~30°）的主偏角；

（2）当工艺系统刚度不足时，或刀具材料对振动敏感时，宜取较大的主偏角，常取 k _r =75°，甚至 k _r ≥90°。以减小背向力，避免振动；

（3）单件小批生产或加工带台阶和倒角的零件时，常选取通用性较好的45°车刀和与直角台阶相适应的90°车刀；

（二）副偏角对切削加工的影响及选择原则

副偏角k′r的作用是减小副切削刃及副后面与已加工表面之间的摩擦，副偏角影响已加工表面粗糙度值和刀尖强度，减小副偏角，可减小残留面积高度，降低理论表面粗糙度值，并能增大刀尖角ε _r ，改善刀尖强度和散热条件。但副偏角过小时，会因增大摩擦和背向力 F _p 而引起振动，一般在不引起振动的情况下宜选取小值。精加工时应取得更小些，如精加工时可取 k ′ _r =5°，甚至可取副偏角为0°的修光刀。

（三）刀尖的形状

刀尖是切削刃上工作条件最恶劣、构造最薄弱的部位，强度和散热条件都很差，增强刀尖，对提高刀具寿命有重要意义，若采用减小主、副偏角的办法增强刀尖，常会使背向力 F _p 增大，引起振动，若在主、副刃之间磨出倒角刀尖，即具有直线切削刃的刀尖，如图3-8a所示，既可使刀尖角ε _ｒ 加大，增强了刀尖，又可不使背向力增加许多，倒角刀尖的偏角一般取 k _ε =1/2k _r ， b _ε =（1/5~1/4） a _p ，对硬质合金车刀， r _ε 取0.5~1.5mm，切断刀一般取 k _ε =45°， b _ε 取槽宽的1/5，刀尖也可制成修圆刀尖，即是有曲线状切削刃的刀。精加工时，可磨出一段 k _rε =0°，宽度为 b ′ _ε =（1.2~1.5）f与进给方向平行的修光刃，以切除残留面积。如图3-8d所示，具有修光刃的刀具，如果刀刃平直，参数选择合理，使用正确，工艺系统刚度足够时，能在较大进给量的条件下，获得较小的表面粗糙度值，特别在用阶梯端铣刀精铣平面时，采用1~2 个带修光刃的刀齿，可大大简化刀齿的调整，提高加工效率和表面质量，能取得事半功倍的效果。

图3-8刀尖的形状

推 荐 视 频

关注金属加工视频号，关注有态度的工业媒体

-End-

☞来源：金属加工   ☞ 编辑：张亦杨   ☞审核人 ：吴晓兰  ☞媒体合作: 010-88379790-801  ☞金属加工杂志唯一投稿网址： http://tougao.mw1950.cn/