如何选择刀切削部分的几何参数？

车刀切削部分几何参数包括车刀的角度、刀面及切削刃的形状和数值。所谓合理的几何参数，就是在保证加工质量和一定的刀具寿命的前提下，能提高生产率的几何参数。

一、前角的选择

1.前角的作用

1）加大前角，可使刀具锋利，减少切屑变形（图3-3），降低切削力和切削热。但过大的前角会影响刀具强度。

2）减小前角可增强刀尖强度，但切屑变形和切削力增大。

3）增大前角可抑制积屑瘤的产生。

图3-3 前角变化与切屑弯曲情况

a）γ_o=0° b）γ_o=15° c）γ_o=30°

2.前角的选择原则

1）加工塑性材料时，前角应取较大值；加工脆性材料时，应选用较小的前角。

2）工件材料的强度、硬度较低时，选用较大的前角；反之，选用较小的前角。

3）刀具材料坚韧性好时前角选大些（如高速钢刀具），刀具材料坚韧性差时前角选小些（如硬质合金刀具）。

4）粗加工和断续切削时应选较小的前角，精加工和连续切削时选择较大的前角。

5）在机床、夹具、工件、刀具系统刚性差时，选择较大的前角。

二、后角的选择

1.后角的作用

1）减小刀具后面与工件的切削表面和已加工表面间的摩擦，提高已加工表面质量和刀具寿命。

2）当前角确定后，后角越大、刃口越锋利，但相应减小了刀具的楔角，会影响刀具强度和散热面积。

3）小后角车刀在特定条件下可抑制切削振动。

2.后角的选择原则

1）加工硬度高、机械强度大及脆性的材料时，应选较小的后角；加工硬度低、机械强度小及塑性的材料时，应选较大的后角。

2）粗加工时，应选较小的后角；精加工时，应选较大的后角。采用负前角的车刀，后角应选择大些。

3）工件与刀具的刚性差时应选较小的后角。

三、主偏角的选择

1.主偏角的作用

1）改变主偏角的大小，可改变背向力F_y和进给力F_x的大小。主偏角增大时，F_y减小，F_x增大（图3-4），不易产生振动。

2）主偏角的变化会影响切削厚度a_c与切削宽度a_w的大小（图3-5）。增大主偏角，切削厚度增大，切削宽度减小，切屑容易折断；相反，减小主偏角时，切削刃单位长度上的负荷减轻，由于主切削刃工作长度增长，刀尖角增大，改善了刀具的散热条件，提高了刀具的寿命。

图3-4 主偏角变化对F_x和F_y的影响

a）主偏角小 b）主偏角大

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图3-5 主偏角与切削厚度和切削宽度的关系

a）主偏角小 b）主偏角大

2.主偏角的选择原则

1）工件材料硬度大时应选取较小的主偏角。

2）刚性差的工件（如细长轴）应增大主偏角，减小径向切削分力。

3）在机床、夹具、工件、刀具系统刚性较好的情况下，主偏角应尽可能选小些。

4）主偏角应根据工件的形状选取，台阶轴κ_r=90°，中间切入工件κ_r=60°。

四、副偏角的选择

1.副偏角的作用

1）减小副后面与工件已加工表面之间的摩擦。

2）改善工件表面质量和刀具的散热面积，提高刀具的寿命。

2.副偏角的选择原则

1）在机床、夹具、工件、刀具系统刚性较好的情况下，可选用较小的副偏角。

2）精加工刀具应选择较小的副偏角。

3）加工高硬度材料或断续切削时，应选取较小的副后角，以提高刀尖强度。

4）加工中间切入工件κ′_r=60°。

五、刃倾角的选择

1.刃倾角的作用

1）当刃倾角为正值时（图3-6a），切屑流向工件待加工表面；当刃倾角为负值时（图3-6b），切屑流向工件已加工表面；当刃倾角为零时（图3-6c），切屑基本上垂直于主切削刃方向卷曲流出或呈直线状排出。

图3-6 刃倾角的作用

a）+λ_s（λ_s＞0） b）-λ_s（λ_s＜0） c）λ_s=0

2）当刃倾角为负值时，刀尖位于主切削刃的最低点。切削时离刀尖较远的切削刃先接触工件，而后逐渐切入。这样可使刀尖免受冲击，提高刀具的寿命，如图3-7所示。可通过增大实际切削前角来减小切屑变形，减小切削力。

图3-7 正、负刃倾角切削时的状态

2.刃倾角的选择原则

1）精加工时刃倾角应取正值，粗加工时刃倾角应取负值。

2）冲击负荷较大的断续切削，应取较大负值的刃倾角。

3）加工高硬度材料时，应取负值刃倾角，以提高刀具强度。

六、过渡刃的选择

过渡刃的主要作用是提高刀尖强度，改善散热条件。过渡刃有直线型和圆弧型两种。采用直线型过渡刃时，过渡刃偏角等于副偏角的一半，过渡刃长度为0.5～2mm。采用圆弧型过渡刃，可减小切削时的残留面积高度，但不能减小太大，否则会引起振动。