【摘 要】刀具的幾何參數(shù)的合理選擇直接影響刀具壽命、加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率及加工成本，文章討論了刀具的前角及前刀面形狀、后角及后刀面、主偏角，副偏角及刀尖形狀、刃傾角的合理選擇原則。

【關(guān)鍵詞】刀具；幾何參數(shù)；選擇

一、前角及前刀面形狀的選擇

前角的主要功用：影響削區(qū)域的變形程度。增大刀具前角，可以減少前刀面擠壓切削層時的塑性變形，減少切屑流經(jīng)前刀面的摩擦阻力，從而減少切削力，切削熱，使刀具的耐用度提高；影響切削刃與刀頭的強度，力性質(zhì)和散熱條件增大刀具前角，會使切削刃與刃頭的強度降低，刀頭的導(dǎo)熱面積和容熱體積減?。贿^份加大前角，有可能導(dǎo)致切削刃處出現(xiàn)彎曲應(yīng)力，造成崩刃；影響切屑形態(tài)和斷屑效果。前角合理的選擇原則：（1）工件材料的強度，硬度低，可以取較大的甚至很大的前角；工件材料強度，硬度高，應(yīng)取較小的前角。（2）加工塑性材料時，應(yīng)取較大的前角；加工脆性材料（如鑄鐵）時，可取較小的前角。用硬質(zhì)合金刀具加工一般鋼料時，前角可選10-20；加工一般灰鑄鐵時，前角可選5-15。（3）粗加工，特別是斷續(xù)切削，承受沖擊性載荷，或?qū)τ杏财さ蔫T鍛件粗切時，為保證刀具有足夠的強度，應(yīng)適當(dāng)減小前角；但在采取某些強化切削刃及刀尖的措施之后，也可增大前角。（4）成形刀具和前角影響刀刃形狀的其它刀具，為防止刃形畸變，常取較小的前角，甚至取Ro=0，但這些刀具的切削條件不好，應(yīng)在保證切削刃成形精度的前提下，設(shè)法增大前角。（5）刀具材料的抗彎強度較大，韌性較好時，應(yīng)選用較大的前角。（6）工藝系統(tǒng)剛性差和機床功率不足時，應(yīng)選取較大的前角。（7）數(shù)控機床和自動機，自動線用刀具，為使刀具的切削性能穩(wěn)定，宜取較小的前角。

二、后角及后刀面的選擇

后角的主要功用是減小后刀面與過渡表面之間的摩擦。后角越小，彈性恢復(fù)層同后刀面的摩擦接觸長度越大，它是導(dǎo)致切削刃及后刀面磨損的直接原因之一。合理后角的選擇原則：（1）粗加工，強力切削及承受沖擊載荷的刀具，要求切削刃有足夠強度，應(yīng)取較小的后角；精加工時，刀具磨損主要發(fā)生在切削刃區(qū)和后面上，為減小后面摩損和增加切削刃的鋒利程度，應(yīng)取較大的后角。車刀合理后角在f≤0.25mm/r時，可取為ao=10-12；在f>0.25mm/r時，ao=5-8。（2）工件材料硬度，強度較高時，為保證切削刃強度，宜取較小的后角；工件材質(zhì)較軟，塑性較大或易加工硬化時，后面的摩擦對已加工表面質(zhì)量及刀具磨損影響較大，應(yīng)適當(dāng)加大后角；加工脆性材料，切削力集中在刃區(qū)附近，宜取較小的后角。（3）工藝系統(tǒng)剛性差，容易出現(xiàn)振動時，應(yīng)適當(dāng)減小后角。（4）有尺寸精度要求的刀具，為了限制重磨后刀具尺寸的變化，宜取較小的后角。（5）車刀的副后角一般取其等于后角。切斷刀的副后角，由于受其結(jié)構(gòu)強度的限制，只能取得很小，αo =1-2。

三、主偏角、副偏角及刀尖形狀的選擇

主偏角的功用與選擇：（1）影響切削加工殘留面積高度。減小主偏角和副偏角，可以減小已加工表面粗糙度，特別是副偏角對已加工表面粗糙度的影響更大。（2）影響切削層的形狀，尤其是主偏角直接影響同時參與工作的切削刃長度和單位切削刃上的負(fù)荷。在背吃刀量和進(jìn)給量一定的情況下，增大主偏角時，切削層公稱寬度將減小，切削層公稱厚度將增大，切削刃單位長度上的負(fù)荷隨之增大。因此，主偏角直接影響刀具的磨損和刀具耐用度。（3）影響三個切削分力的大小和比例關(guān)系。在刀尖圓弧半徑rε很小的情況下，增大主偏角，可使背向力減小，進(jìn)給力增大。（4）主偏角和副偏角決定了刀尖角εr，故直接影響刀尖處的強度，導(dǎo)熱面積和容熱體積。（5）主偏角還影響斷屑效果。增大主偏角，使得切屑變得窄而厚，容易折斷主偏角κr的選擇原則。（6）用來精加工的刀具副偏角應(yīng)取得更小一些，必要時，可磨出一段κ′r=0的修光刃，修光刃長度b′ε應(yīng)略大于進(jìn)（f）粗加工和半精加工，硬質(zhì)合金車刀一般選用較大的主偏角，以利于減少振動，提高刀具耐用度和斷屑。（7）加工很硬的材料，如冷硬鑄鐵和淬硬鋼，為減輕單位長度切削刃上的負(fù)荷，改善刀頭導(dǎo)熱和容熱條件，提高刀具耐用度，宜取較小的主偏角。（8）工藝系統(tǒng)剛性較好時，減小主偏角可提高刀具耐用度；剛性不足時，應(yīng)取大主偏角，甚至主偏角κr≥90，以減小背向力，減少振動。（9）單件小批生產(chǎn)，希望一兩把刀具加工出工件上所有的表面，則選取通用性較好的45車刀或90偏刀。合理副偏角的選擇原則：一般刀具的副偏角，在不引起振動的情況下可選取較小的數(shù)值，如車刀，端銑刀，刨刀，均可取κ′r=5-10。給量，即b′ε≈(1.2-1.5)f。

四、刃傾角的選擇

刃傾角的功用是控制切屑流出方向；影響切削刃的鋒利性；影響刀尖強度和刀尖導(dǎo)熱和容熱條件；影響切削刃的工作長度和切入切出的平穩(wěn)性。合理刃傾角的選擇原則和參考值：（1）加工一般鋼料和灰鑄鐵，無沖擊的粗車取λs＝0－5，精車取λs＝0-5；有沖擊時，取λs＝-5－15；沖擊特別大時，λs＝-30－45。（2）加工淬硬鋼，高強度鋼，高錳鋼，取λs＝-20－30。（3）工藝系統(tǒng)剛性不足時，盡量不用負(fù)刃傾角。（4）微量精車外圓，精車孔和精刨平面時，取λs＝45－75。