硬质合金车刀几何角度选择原则
● 硬质合金车刀合理前角、后角的参考值
(1)前角的选择
增大前角,可减小切削变形,从而减小切削力、切削热,降低切削功率的消耗,还可以抑制积屑瘤和鳞刺的产生,提高加工质量。但增大前角,会使楔角减小、切削刃与刀头强度降低,容易造成崩刃,还会使刀头的散热面积和容热体积减小,使切削区局部温度上升,易造成刀具的磨损,刀具耐用度下降。
选择合理的前角时,在刀具强度允许的情况下,应尽可能取较大的值,具体选择原则如下:
1)加工塑性材料时,为减小切削变形,降低切削力和和切削温度,应选较大的前角,加工脆性材料时,为增加刃口强度,应取较小的前角。工件的强度低,硬度低,应选较大的前角,反之,应取较小的前角。用硬质合金刀具切削特硬材料或高强度钢时,应取负前角。
2)刀具材料的抗弯强度和冲击韧性较高时,应取较大的前角。如高速钢刀具的前角比硬质合金刀具的前角要大;陶瓷刀具的韧性差,其前角应更小。
3)粗加工、断续切削时,为提高切削刃的强度,应选用较小的前角。精加工时,为使刀具锋利,提高表面加工质量,应选用较大的前角。当机床的功率不足或工艺系统的刚度较低时,应取较大的前角。对于成形刀具和在数控机床、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耐用度,应选较小的前角或零度前角。
(2)后角的选择
增大后角,可减小刀具后刀面与已加工表面间的摩擦,减小磨损,还可使切削刃钝圆半径减小,提高刃口锋利程度,改善表面加工质量。但后角过大,将削弱切削刃的强度,减小散热体积使散热条件恶化,降低刀具耐用度。实验证明,合理的后角主要取决于切削厚度。其选择原则如下:
1)工件的强度、硬度较高时,为增加切削刃的强度,应选较小后角。工件材料的塑性、韧性较大时,为减小刀具后刀面的摩擦,可取较大的后角。加工脆性材料时,切削力集中在刃口附近,应取较小的后角。
2)粗加工或断续切削时,为了强化切削刃,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)当工艺系统刚性较差,容易出现振动时,应适当减小后角。在一般条件下,为了提高刀具耐用度,可增大后角,但为了降低重磨费用,对重磨刀具可适当减小后角。
为了使制造、刃磨方便,一般副后角等于主后角。下表1给出了硬质合金车刀合理后角的参考值。
表1 硬质合金车刀合理前角、后角的参考值
注:粗加工用的硬质合金车刀,通常都有负倒棱及负刃倾角。
●车刀主偏角的选择原则与参考值:
工艺系统的刚度较好时,主偏角可取小值,如Kr = 30o ~45o ,在加工高强度,高硬度的工件时,可取 Kr=10o ~30 o ,以增加刀头的强度。当工艺系统的刚度较差或强力切削时,一般取 Kr=60o ~75o 。车削细长轴时,为减小径向力,取Kr = 90o ~
93o 。在选择主偏角时,还要视工件形状及加工条件而定,如车削阶梯轴时,可取Kr=90o ,用一把车刀车削外圆、端面和倒角时,可取Kr=45o ~60o 。
●车刀 副偏角的选择原则与参考值:
主要根据工件已加工表面的粗糙度要求和刀具强度来选择,在不引起振动的情
o o 况下,尽量取小值。精加工时,取Kr ′=5o ~10 ;粗加工时,取Kr ′=10 ~ 15 o 。
当工艺系统刚度较差或从工件中间切入时,可取Kr ′=30o ~45 o 。在精车时,可在副切削刃上磨出一段Kr ′=0o 、长度为 (1.2~1.5) f (进给量) 的修光刃,以减小已加工表面的粗糙度值。
总之,对于主、副偏角在一般情况下,只要工艺系统刚度允许,应尽量选取较小的值。
●车刀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°。加工高强度钢、淬硬钢或强力切削时,为提高刀头强度取λs=-30°~-10°。 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。