[木工刀具设计] 刀具前角对切削加工的影响分析及选用策略 看全部

1 刀具前角对金属切削加工的影响分析

前角是刀具的重要参数之一,它对切削加工的影响主要表现在以下几个方面:

(1)影响切削过程中的切削变形和切削力。在其他条件不变的前提下,前角增大,刀头锋利,切削轻松省力,切屑容易流出,不仅可以减小切削变形、切削力和切削功率,而且有利于提高加工表面质量。

(2)影响刀头的强度、散热条件及受力性质。前角增大,刀头强度降低,切削区散热条件恶化,切削温度升高,磨损加剧,刀具耐用度降低,甚至崩刃。

2 刀具前角的选用策略

根据上述分析可知,前角的选择要在保证加工质量的前提下,既希望刀刃锋利,切削起来轻松省力,又希望能够兼顾刀头强度和散热条件,提高刀具耐用度。所以在一定的加工条件下,必然存在一个合理的前角。

(1)工件材料的强度硬度越高,切削力越大,切削温度越高,为了保证刀头强度,改善散热条件,减缓刀具的磨损,应选择较小的前角,如正火高碳钢常取

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;材料的塑性韧性越好,摩擦越大,为了减小摩擦,避免积屑瘤,一般选用较大的前角,如加工低碳钢常取
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;加工脆性材料,切削刃受力集中而且承受冲击力,甚至出现崩刃现象,为了提高切削刃强度和散热能力,刀具前角通常比加工塑性材料时取值要小,如加工灰铸铁常取
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(2)不同的刀具材料,性能特点不同,所选的前角也不相同。高速钢比硬质合金钢强度高,韧性好,因此,前角要比硬质合金刀具大5 ~10 ;陶瓷材料又比硬质合金的脆性更大,为了保证切削刃强度,所选前角应比硬质合金刀具更小;立方氮化硼刀具脆性更大,通常采用负前角进行切削。

(3)粗加工和断续加工时,由于振动冲击比较大,主要考虑刀头强度,通常选用较小的前角;精加工时,主要考虑加工质量,通常选用较大的前角[2]。

(4)工艺系统刚性较差,或机床功率较小时,为了减小切削力,应该选用较大的前角。

(5)数控加工或自动化加工,为了减少刀具的磨损,保障刀具的耐用度及工作的稳定性,前角应选用较小值;展成刀具或成型刀具,为了增加刀头的强度,防止刃形畸变,常取较小的前角,甚至取0 度[3]。