如何选择刀具几何角度来优化机械加工效果

修光刃的形状是决定表面粗糙度的重要因素，修光刃是由前、后面组合而成的，采用多大的前角和后角及刃倾角，对修光刃能否充分发挥切削作用是十分重要的。

（1）前角的选择 对于塑性大、硬度较低的材料如铝合金、铜合金、镁合金、低碳钢、不锈钢等，前角要大。对于脆性材料如铸铁、淬硬钢、钛合金及高强度钢，应采用较小的正前角或负前角。

（2）后角的选择 铣刀的后面主要作用是减轻与切削表面和已加工表面的摩擦，因此应采用较大的后角；精铣加工余量很小，切削力小，较大的后角不会影响切削刃的强度。后角小，在高速切削状态下，后面与切削表面产生较剧烈的摩擦，切削温度高，加工表面出现撕裂现象，极易产生鳞刺。但后角过大，切削时易产生振动，已加工表面易出现波纹。对于弹塑性材料可以采用较大的后角；对于脆性材料，可以采用较小的后角。总体上讲，精铣刀的后角应比粗铣刀的后角大些，精铣切削速度高，为了防止切削时产生振动，通常在后面靠近切削刃处研磨出后角α_o=0°、宽度b_γ=0.03～0.05mm的刃带，但表面粗糙度值必须低，表面粗糙度值Ra0.02～0.05μm，起到支撑、减振、压光的作用。

（3）刃口钝圆半径的选择 刃口钝圆半径的大小，应根据刀具材料特性、加工工件材料的硬度、强度和加工表面粗糙度的要求来选择。高速精铣时，刃口并非越锋利越好；刃口钝圆半径小，切削刃锋利，容易加工出高质量的加工表面；但切削刃的强度低，不抗冲击，易产生崩刃破损，刀具寿命低。如采用金刚石刀精铣铝硅合金，由于材料中含Si硬质点，切削刃不宜过于锋利，刃口钝圆半径不宜过小，否则切削刃极易产生崩刃而破损。

（4）刃倾角的选择 刀具的刃倾角在粗加工中，显示出它的重要性，而在精加工中也显示着重要地位。选用大的刃倾角主要是为了增加实际切削前角，同时还可以使刃口钝圆半径减小，使切削刃更加锋利，加强切削刃的切割作用。图3-1表示刃倾角对刃口钝圆半径的影响。

图3-1 刃倾角对刃口钝圆半径的影响

当λ_s=0°，切削刃的刃口钝圆半径为R_n。当切削刃有了刃倾角之后，实际起切削作用的切削刃刃口钝圆半径不在切削刃的法截面，而在切屑流向的截面内度量，即转一个刃倾角，这时刃口的截面已变成一个椭圆形，椭圆A点的曲率半径为ρ_A=Rcosλ_s。(www.xing528.com)

例如：刃口钝圆半径R_n=3μm，安装到刀盘中，产生了大的刃倾角λ_s=45°时，则：刃口钝圆半径ρ_A=R_ncosλ_s=3cos45°μm=2.12μm。由此可见：刃口钝圆半径减小了30%。在刀具前角、后角未加大、切削刃强度未降低的情况下，切削刃更加锋利了；同时由于有大刃倾角，切削刃是逐渐切入，使切削更加平稳，可以消除宽的修光刃切削时易产生振动的弊端；并且刀齿高速旋转，切屑在离心力的作用下，会很流畅地被甩出，排屑良好，不会损伤已加工表面，可以防止产生积屑瘤。

高速精铣面铣刀，切削刃的刃倾角实际上是采用负侧前角的形式，如图3-2所示。

图3-2 刃倾角与排屑方向

综上，刀具几何角度的选择见表3-2。

表3-2 刀具几何角度的选择