如何选择刀具的几何参数？

刀具几何参数的合理选择，对保证加工质量、提高生产率、降低加工成本有重要的意义。

1.前角的选择

增大前角，可减小切削变形及刀屑之间的摩擦，从而减小切削力，降低切削功率的消耗，降低切削温度，也可以抑制积屑瘤等的产生，提高加工质量。但增大前角使楔角减小，刀头强度降低，容易崩刃，同时刀头的散热面积和容热体积也减小，使切削温度上升，刀具磨损加剧，影响刀具使用寿命。选择前角时，应在保证刀具强度的情况下，尽可能取较大的值，具体选择原则如下：

①加工塑性材料时，应选较大的前角，可以减小切削变形，降低切削力和切削温度，而加工脆性材料时，切削力波动大，对刀具冲击大，为增加刃口强度，应取较小的前角。工件的强度低、硬度低时，可选较大的前角；反之，应取较小的前角。用硬质合金刀具切削高硬度或高强度材料时，应取负前角。

②刀具材料的抗弯强度和冲击韧性较高时，可取较大的前角。如硬质合金刀具比高速钢刀具的前角小5°～10°。

③粗加工时，切削用量大，切削力大，应选用较小的前角；精加工时，为使刀具锋利，应选用较大的前角。

④当机床的功率不足或工艺系统的刚度较低时，为减小切削力，应取较大的前角。对于成型刀具或在数控机床、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寿命，应选较小的前角或零度前角。

⑤断续冲击切削时，为提高切削刃的强度，如刨刀、铣刀的前角就比车刀小。

表2-2为硬质合金车刀合理前角、后角的参考值，高速钢车刀的前角一般比表中的值大5°～10°。

表2-2　硬质合金车刀合理前角、后角的参考值　　（°）

续表

2.后角的选择

增大后角，可减小后刀面与已加工表面间的摩擦，减小刀具磨损，还可使切削刃钝圆半径减小，提高刃口锋利程度。但后角过大，将使切削刃的强度降低，且不利于散热，并会降低刀具寿命。后角选择原则如下：

①工件的强度、硬度较高时，应选择较小的后角；工件材料的塑性、韧性较大时，为减小摩擦，应取较大的后角；加工脆性材料时，应取较小的后角。

②粗加工、断续切削或工艺系统刚性不足时，为强化切削刃，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。

3.主偏角与副偏角的选择

主偏角与副偏角的作用有以下几点：

①减小主偏角和副偏角，可减小残留面积的高度，降低已加工表面的粗糙度值。

②减小主偏角和副偏角，可提高刀尖强度，改善散热条件，提高刀具寿命。

③减小主偏角和副偏角，使径向力增大，容易引起工艺系统的振动，影响加工精度和表面粗糙度。(www.xing528.com)

主偏角的选择原则与参考值：

①粗加工和半精加工，硬质合金车刀一般选用较大的主偏角，以利于减少振动、提高刀具耐用度。

②加工很硬的材料，如冷硬铸铁和淬硬钢，为减轻单位长度切削刃上的负荷、改善刀头导热和容热条件、提高刀具耐用度，宜取较小的主偏角。

③工艺系统的刚性较好时，减小主偏角可提高刀具耐用度；刚性不足（如车细长轴）时，应取大的主偏角，甚至主偏角κr≥90°，以减小径向力Pp减少振动。

④需要从中间切入的以及仿形加工的车刀，应增大主偏角和副偏角；有时由于工件形状的限制，例如车阶梯轴，则需用κr=90°的偏刀。

⑤单件小批生产，希望一两把刀具加工出工件上所有的表面，则应选取通用性较好的45°车刀或90°偏刀。

硬质合金车刀合理主副偏角的参考值见表2-3。

表2-3　车刀合理偏角参考值　　（°）

4.刃倾角的选择

（1）刃倾角的作用

①影响切屑的流出方向（如图2-19所示）：当λs=0°时，切屑沿主切削刃方向流出；当λs＞0°时，切屑流向待加工表面；当λs＜0°时，切屑流向已加工表面。可见，在精加工和半精加工时，取正刃倾角能防止切屑缠绕和划伤已加工表面。

图2-19　刃倾角对切屑流出方向的影响

②影响刀尖强度和散热条件（如图2-20所示）：当λs＜0°切削过程中远离刀尖的切削刃处先接触工件，刀尖可免受冲击，同时，切削面积在切入时由小到大，切出时由大到小逐渐变化，因而切削过程比较平稳，大大减小了刀具受到的冲击和崩刃的现象。

图2-20　刃倾角对刀尖强度的影响

③影响切削刃的锋利程度：由于刃倾角造成较小的切削刃实际钝圆半径，使切削刃锋利，故刀具刃倾角较大时，可以切下很薄的切削层。（2）刃倾角的选择原则与参考值

加工钢件或铸铁件时，粗车取λs=-5°～0°，精车取λs=0°～5°；有冲击负荷或断续切削取λs=-15°～-5°，冲击特大时，取λs=-30°～-45°。微量切削时，为增加切削刃的锋利程度和切薄能力，可取λs=45°～75°。当工艺系统刚度较差时，一般不宜采用负刃倾角，以避免径向力的增加。

5.其他几何参数的选择

其他几何参数主要指切削刃区的剖面形式和刀尖刃形等，应根据实际切削条件确定。