刀具几何参数的合理选择.ppt

1,刀具几何参数 选择与切削液,2,本次课的内容提要 一、刀具合理几何参数 二、刀具合理几何参数选择原则 三、前角的选择 四、后角的选择 五、主偏角的的选择 六、副偏角的的选择 七、刃倾角的选择 八、切削液,3,一、刀具合理几何参数 1. 定义 所谓刀具合理几何参数，是指在保证加工质量和刀具寿命的前提下，能够满足生产率高、成本低的刀具几何参数。 刀具的几何参数是一个有机的整体，各参数之间相互联系又相互制约，各参数在切削过程中对刀具切削性能的影响存在两面性。因此在进行选择时不能固执一端，要抓主要矛盾。,4,2. 刀具合理几何参数的基本内容 1)刃形 刃形是指切削刃的形状。常见的有直线刃、折线刃、圆弧刃、波形刃等。,5,2. 刀具合理几何参数的基本内容 2)切削刃的剖面型式 切削刃的剖面型式有锋刃、消振棱、倒圆刃、刃带等。,负倒棱 消振棱 刃带,6,2. 刀具合理几何参数的基本内容 3)刀面型式 如卷屑槽、断屑台、后刀面的双重刃磨等， 4)刀具角度 包括前角、后角、主偏角、刃倾角及副后角、副偏角等。,7,二、刀具合理几何参数选择原则 1工件材料 工件材料的化学成分、制造方法、热处理状态、性能等。 2刀具材料和结构 刀具材料的化学成分、性能、结构形式等。 3具体加工条件 工艺系统刚性、机床功率大小、切削用量大小、切削液等。,8,三、前角的选择 1. 前角的作用 1)影响切削区域的变形程度 2)影响切削刃与刀头的强度、受力性质和散热条件 3)影响切屑形态和断屑效果 4)影响已加工表面质量,9,o1,Pr,o2,10,三、前角的选择 2.前角的选择原则 1）工件材料：加工塑性材料时，应选大的前角；加工脆性材料时，塑性变形小，应选用较小的前角；工件材料的强度、硬度愈高时，应选用较小的前角。,11,三、前角的选择 2.前角的选择原则 2）刀具材料：抗弯强度和冲击韧性大的刀具材料，选较大的前角。反之，应采用较小的前角。,12,三、前角的选择 2.前角的选择原则 3）加工性质：粗加工时应选较小的前角，精加工时应选用较大的前角。成形刀具常用较小的前角，甚至取前角为零度。,13,510,钛合金,3540,3035,铝及铝合金,510,1015,铜及铜合金,510,1015,灰铸铁,2025,1520,奥氏体不锈钢,-15-5,淬火钢,1520,10-15,合金钢,1520,1015,中碳钢,2530,2025,低碳钢,精车,粗车,合理前角（度）,工件材料,硬质合金车刀合理前角参考值,14,三、前角的选择 3.前刀面的型式 1）正前角平面型：特点是结构简单、刀刃锐利，但强度低，传热能力差。多用于切削脆性材料用刀具、精加工用刀具、成形刀具和多刃刀具。,15,三、前角的选择 3.前刀面的型式 2）正前角平面带倒棱型：这种型式是沿切削刃磨出很窄的棱边，称为负倒棱。但倒棱的宽度一定要使切屑沿前刀面而不是沿负倒棱流出，否则就是负前角了。这种型式多用于粗加工铸锻件或断续切削。,16,三、前角的选择 3.前刀面的型式 3）正前角曲面带倒棱型：这种型式是在平面带倒棱的基础上，前刀面上又磨出一个曲面，称为卷屑槽或月牙槽。常用于粗加工或精加工塑性材料的刀具。,17,三、前角的选择 3.前刀面的型式 4）负前角单面型：切削高强度、高硬度材料时，为使脆性较大的硬质合金刀片承受压应力，而采用负前角。当刀具磨损主要产生于后刀面时，可采用负前角单面型。但负前角会增大切削力。,18,三、前角的选择 3.前刀面的型式 5）负前角双面型：当刀具前刀面有磨损时，刃磨前刀面会使刀具材料损失过大，重磨次数减少，应采用负前角双面型。这时负前角的棱面应具有足够的宽度，以确保切屑沿该面流出。,19,四、后角的选择 1.后角的功用 加大后角：能减小后刀面与过渡表面的摩擦，减少刀具磨损；可以减小切削刃钝圆半径，使刀具锋利；改善刀具切削性能降低工件表面粗糙度。,20,四、后角的选择 2.后角的选择原则 1）粗加工时，后角应取小值。精加工时，后角应取大值。 2）工件材料硬度、强度较高时，应取较小的后角。 3）工件材料塑性较大，材质较软或容易产生加工硬化时，应适当加大后角。 4）尺寸精度要求较严时，宜取较小的后角。 5）工艺系统刚性差，容易出现振动，应适当减小后角。 6）一般车刀副后角做成与主后角相等。切断刀、铣刀的副后角较小，用以提高刀具强度。,21,22,1015,钛合金,1012,810,铝及铝合金,68,68,铜及铜合金,68,46,灰铸铁,810,68,奥氏体不锈钢,810,淬火钢,68,57,合金钢,68,57,中碳钢,1012,810,低碳钢,精车,粗车,合理后角（度）,工件材料,硬质合金车刀合理后角参考值,23,四、后角的选择 3.后刀面的形式,24,kr1,Kr,kr2,Fp,Ff,五、主偏角的的选择 1. 主偏角的功用 主偏角r影响切削分力的大小；影响加工表面粗糙度值的大小；主偏角影响刀具耐用度；影响工件表面形状。,25,五、主偏角的的选择 2.主偏角的选择原则 1）在加工强度高、硬度高的材料时，应选取较小主偏角； 2）在工艺系统刚性不足的情况下，应选取较大主偏角； 3）根据加工表面形状要求选取主偏角。,26,9095,系统刚性小（L/d大于12）车细长轴、阶梯轴,6075,系统刚性较小（L/d=612）,3045,系统刚性大（L/d小于6），加工盘套类零件,1030,系统刚性大、背吃刀量较小进给量较大、工件硬度高,主偏角（）,工作条件,主偏角的参考值,27,六、副偏角的的选择 1副偏角的功用 减小副偏角，会增加副切削刃与已加工表面的接触长度，能减小表面粗糙度值，并能提高刀具耐用度。但过小的副偏角会引起振动。 2副偏角的选用原则 因副偏角影响表面粗糙度和刀具强度，所以副偏角主要根据加工性质选取。通常是在不产生摩擦和振动的条件下，应选取较小的副偏角。,28,29,46,加工高硬度、断续切削,12,切断刀,取小值（甚至为0）,精加工,510,一般情况,副偏角（）,切削条件,副偏角的参考值,30,七、刃倾角的选择 1刃倾角的功用 1）控制切屑的流向。,31,七、刃倾角的选择 1刃倾角的功用 2）控制切削刃切入时，首先与工件接触的位置；,32,七、刃倾角的选择 1刃倾角的功用 3）控制切削刃在切入和切出时的平稳性； 4）控制背向力Fp和进给力F的比值。 2刃倾角的选择 刃倾角的合理数值与正、负号，主要根据加工性质选取。粗加工S 0（保护刀尖），精加工s 0（使FP小些）；断续切削：S 0（保护刀尖）；工件b、HB大：S 0（保护刀尖）；系统刚性差：S 0（使FP小些）；微量切削：S取大值(使刀具实际刃口半径）,33,4575,微量精细加工,0,工艺系统刚性不足,-5-12,车淬硬钢,-10-20,强力切削,-30-45,特大冲击负荷,-5-15,有冲击负荷,05,0-5,一般钢料和铸铁,精加工,粗加工,刃倾角（）,切削条件,刃倾角的参考值,34,八、切削液 1.切削液的作用 1)切削液的冷却作用 通过切削液的传导、对流和汽化，使切屑、刀具和工件上的热量散逸而起到冷却作用。冷却的主要目的是使切削区的切削温度降低。,35,八、切削液 1.切削液的作用 2)切削液的润滑作用 减小摩擦角并减小切屑与前刀面之间的摩擦因数和摩擦力；增大剪切角，减小切削变形从而使切削力减小，切削功率降低；由于降低了切削区的温度，致使刀具磨损减小，刀具耐用度提高；使积屑瘤不易产生，提高已加工表面的质量。,36,八、切削液 1.切削液的作用 3)切削液的清洗和排屑作用 切削液能冲走这些碎屑或粉末，起到了防止研伤加工表面和机床导轨的作用。在磨削、自动生产线和深孔加工中，加入一定压力和流量的切削液，可起到排除切屑的作用。 为了增强切削液的渗透性、流动性，往往加入剂量较大的表面活性剂和少量矿物油。 为了改善切削液的性能而加入的化学物质称为添加剂。常用的有油性剂、极压添加剂、乳化剂即表面活性剂、防锈剂。,37,八、切削液 1.切削液的作用 4)切削液的防锈作用 切削液的防锈作用，是为保护工件、机床、刀具不受周围介质的影响而腐蚀。防锈作用的强弱，取决于切削液本身的成分与添加剂的作用。,38,八、切削液 2.切削液的种类 1)水溶液 水溶液的主要成分是水，再加入一定的添加剂，使其既能保持冷却性能又有良好的防锈性能和一定的润滑性能。常用的有电解水溶液和表面活性水溶液。,39,八、切削液 2.切削液的种类 2)乳化液 乳化液是在切削加工中使用较广的一种切削液，它是水与油的混合液体，常用它代替动植物油。由于油不能溶于水，为使两者混合，须要添加乳化液。乳化剂的主要成分为蓖麻油、油酸或松脂。,40,八、切削液 2.切削液的种类 3)切削油 切削油是以矿物油为主要成分并加入一定的添加剂而构成的切削液。切削油的作用主要是起润滑作用。,41,42,八、切削液 3.切削液的合理选用和使用方法 1)切削液的合理选用 切削液应根据工件材料、刀具材料、加工方法和技术要求等具体情况进行选用。具体方法可查阅有关手册。总的原则是： 高速钢刀具耐热性差，需采用切削液。通常粗加工时，主要以冷却为主，同时也希望减少切削力和降低功率消耗，可采用35的乳化液；精加工时主要的目的是改善加工表面质量，降低刀具磨损，减少积屑瘤，可以采用1520的乳化液。,43,八、切削液 3. 切削液的合理选用和使用方法 1) 切削液的合理选用 硬质合金刀具耐热性高，一般不用切削液。若要使用切削液，则必须连续、充分地供应，否则因骤冷骤热产生的内应力将导致刀片产生裂纹。 切削铸铁一般不用切削液。 切削铜合金和有色金属时，一般不用含硫的切削液，以免腐工件表面。切削铝合金时不用切削液。,44,45,2)切削液的使用方法 切削液应浇注在切削变形区。 切削液浇注的方法有外浇注法、内冷却法和喷雾冷却法。,