金属车削刀具的几何角度对切削过程的影响研究

来源:用户上传      作者: 邓世凯

　　【摘 要】金属车削刀具的几何角度对切削过程会产出一定的影响，金属切削过程是个复杂的运动过程，刀具角度的变化受很多因素的影响。刀具几何角度之间的相互联系及对切削的影响，刀具几何形状的选择则要根据具体情况等因素进行选择。
　　 【关键词】金属车削刀具；几何角度；影响因素
　　一、切削角度对切削力的影响
　　（1）前角对切削力的影响。前角的大小直接影响切削的变形，前角比较小的时候，例如0°，这时对切削金属变形较大，切削力大。如果前角增大，例如取13°，这时被切金属变形减小，可以使切削力有所下降，使用电阻式三相测力仪，可以直接测出三个方向的分力，分别反映在三个电流表上，例如使用前角为5°的刀具，测得的切削力比较大，当前角增大为13°时，主切削力有明显下降。（2）主偏角对切削力的影响。采用两把不同主偏角的车刀，一把车刀主偏角较大，一把车刀主偏角较小，主偏角较大的车刀轴向力增大，径向力减小，因此在切削细长轴时，为了减少工件振动和变形，选用大主偏角车刀。（3）刃倾角对切削力的影响。刃倾角主要影响刀头的强度、切削分力和排屑方向，正的刃倾角可使切屑流向工件的待加工表面，加工出的表面不易被切屑拉毛，但刀尖强度较差；负的刃倾角可起到增强刀头的作用，但是刃倾角为负时，不仅使切削抗力增大，还可能引起振动，而且切屑排向已加工表面，可能划伤或拉毛工件的已加工表面。因此，刃倾角的选择原则应在保证加工质量的前提下，取小值。
　　二、切削角度对切削热的影响
　　在切削加工中我们经常看到切屑发蓝、变黄，磨削时可以看到火花，说明切削过程中有大量的热产生，切削热是由于切削过程中变形和摩擦所消耗的功转换而成的，它将通过切屑、工件、刀具及周围的介质等传撒出去，磨削时过高的切削温度会使工件烧伤，切削时传到刀具的热量使刀具的温度升高，磨损加快。（1）前角对切削热的影响。前角的大小会直接影响切屑的变形，前角较小的时候，被切削的金属变形会比较大，切削力大，如果前角增大，被切削金属的变形会减少，可以使切削力有所下降，所以刀具的前角一般取-5°～25°，另外前角增大，产生的切削热也会相应减少，例如使用高速钢车刀时，前角从10°增大到18°时，切削温度会减小15％。当以中等切削速度（5～60m/min）切削塑韧性金属材料时，由于切屑底面与前刀面的挤压和剧烈摩擦，会使切屑底层的流动速度低于其上层的流动速度。当此层金属与前刀面之间的摩擦力超过切屑本身分子间结合力时，切屑底层的一部分新鲜金属会粘结在刀刃附近，形成一个硬块，称为积屑瘤。（2）主偏角对切削热的影响。主偏角的变化直接影响切削状态和加工质量。减小主偏角可增加主切削刃参加切削的长度，有利于散热和减小刀具的磨损，使刀具作用于工件径向的切削力增加。当工件刚性不足时，易引起工件弯曲和振动。
　　三、刀具几何形状对加工硬化的影响
　　表明刀具特征的五个基本角度影响着切削性能，但是我们发现主刀刃刃口形状对切削过程也有很大的影响，在工具显微镜下可以观察到由于刀具刃口在刃磨后不可能绝对尖锐，实际上存在一个刃口半径，例如硬质合金刀具刃口在十到几十个微米，而且切削过程中刃口不断磨损，刃角半径还会增大，所以由于薄层金属从刃口圆弧下面挤压到已加工表面，造成金属金格破坏，使已加工表面硬度增高，产生加工硬化现象。对于刀具几何形状来讲，减少刀尖圆弧半径，增大前角可减轻加工硬化的程度。以上情况说明了刀具几何角度之间的相互联系及对切削的影响，刀具几何形状的选择则要根据具体情况等因素进行选择。
　　参 考 文 献
　　[1]裴旭．车刀几何角度对切削过程的影响与角度选择原则[J]．考试周刊．2007（47）

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