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刀具的几何角度
2015/7/27

降低加工成本最直接而有效的方法,莫过于有效地应用车削加工刀具的不同部分。故此,要选出最合适的刀具,除了要选择合适的刀具材质外,亦必须了解切削几何的特性。然而,由于切削几何率涉及的范围很广,现在主要集中讨论前角,后角最被普通使用的切削角度的应用以及两者对切削时作出的影响。
前角
一般而言,前角对切削力,切屑排出,刀具耐用度影响都很大。
前角的影响
1)正前角大,切削刃锋利;
2)前角每增加1度,切削功率则减少1%;
3)正前角过大,刀刃强度下降;负前角过大,切削力则增加。
大负前角用于
1)切削硬材料;
2)需切削刃强度大,以适应断续切削,以及切削含黑皮表面层的加工条件。
大正前角用于
1)切削软质材料;
2)易切削材料;
3)被加工材料及机床刚性差时。
使用前角切削的好处
1)由于使用前角能减少切削时所遇到的阻力,故能提高切削效率;
2)可减低切削时所产生的温度及振动,提高切削精度;
3)减少刀具损耗,使刀具寿命得以延长;
4)在选择正确的刀具材质以及切入角度时,使用前角可减低刀具的磨损以及加强刀刃的可靠性。
前角过大的坏外
1)由于前角的增加会减低刀具切入工件有角度以及切削效率,故此在切削硬度较高的工件时,若前角过大会令刀具容易产生磨损,甚至出现崩刀的情况;
2)当刀具的材质较弱时,切削刃的可靠性便难得以保持。
后角
后角使刀具后面与工件间磨擦减少,使刀具有自由切入工件的功能。
后角的影响
1)后角大,后刀正磨损小
2)后角大,刀尖强度下降。
小后角用于
1)切削硬度材料;
2)需切削强度高时。
大后角用于
1)切削软材料
2)切削易加工硬化的材料。
后角切削的好处
1)大后角切削可减低后刀面的磨损,故此在前角损耗没有急剧增加的情况下,使用大后角较小后角更能延长刀具的寿命;
2)一般而言,在切削延展性及较柔软的材料时会较容易出现溶结的情况。溶结会增加后角及工件的接触面,增加切削阻力,减低切削精度。故若切削此类材料时以较大后角切削则可避免此情况的发生。
后角切削的限制
1)当切削传热性较低的材料如钛合金及不锈钢时,使用大后角切削会使前刀面容易出现磨损,甚至会出现刀具破损的情况。因此,大后角并不适用于切削此类型的材料;
2)虽然使用大后角可减低后刀面的磨损,但却会加速刀刃的衰退。故此,切削的切深会随之而减低,影响切削精度。为此,技术人员需定时调较刀具的角度以保持切削的精度;
3)在切削高硬度的材料时,如大后角过大,切削时所遇到的阻力会令前角因受到强大的压缩力而出现缺损或破损。

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