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              幾何結構對切削質量影響-- 前角的選擇

                     前角是刀具的重要幾何角度之一,其數值的大小、正負對切削變形、切削力、切削功率和切削溫度均有很大影響,同時也決定著切削刃的鋒利程度和堅固強度,也影響著刀具耐用度和生產效率。

                     前角的作用具體體現在以下幾個方面:

                     第一,影響切削變形。增大前角,可減小切削變形,從而減小切削力、切削熱和切削功率。

                     第二,影響切削刃強度及散熱情況。增大前角,會使楔角減小,使切削刃強度降低、散熱體積減小。過分加大前角,可能導致切削刃處出現彎曲應力,造成崩刃。

                     第三,影響切屑形態和斷屑效果。減小前角,可以增大切屑的變形,使切屑易于脆化斷裂。

                     第四,影響加工表面質量。可見,前角的大小及正負不能隨意而定,通常存在一個使刀具耐用度為最大的前角,稱為合理前角?opt 。

              640

                     總結:增大前角、切削刃鋒利,切削變形小,切削力小,切削輕快,切削溫度低,刀具磨損小和加工表面質量高。但前角過大,刀具切削部分和切削刃的剛度和強度變差,切削溫度高,刀具易磨損或破損,刀具壽命低。因此前角有一個最佳數值。選擇前角的原則是,在達到刀具壽命要求的條件下,應選取較大前角。具體考慮以下幾個方面因素。

              640(1)

                     1. 工件材料:

                     增大前角,以減小切削變形。

                     切削鑄鐵等脆性材料時,得到崩碎切屑,切削刃處受力較大,因此,應選取較小前角,以增加切削刃強度。例如,加工中硬鋼時,?0=10°~20°;加工軟鋼時,?0=20°-30°;加工鋁合金時,?0=30°-35°。切削強度、硬度高的材料時,為使刀具有足夠的強度和散熱面積,應選取較小前角,甚至是負前角。例如,用硬質合金車刀加工強度很高或硬度很高的淬硬鋼,有時需要采用負前角(?0=-20°  ? -5°)。材料的強度或硬度越高,負前角的絕對值越大。但負前角會增大切削力,易引起機床的振動。因此,只有在采用正前角要發生崩刃,而工藝系統剛性很好時,才采用負前角。

              640(2)

                     2. 刀具材料

                     強度和韌性高的刀具材料,切削刃承受載荷和沖擊的能力大,因此,可選取較大的前角。例如,在相同的切削條件下,高速鋼刀具可采用較大前角,而硬質合金刀具則采用較小前角。

                     3. 加工性質

                     粗加工時以切除工件余量為主,量鍛件、鑄件毛坯表面有硬皮,形狀往往不規則,刀具受力大,為保證刀具的強度和沖擊韌性,刀具的前角應選取小一些;精加工時余量明顯減小,切削以提高工件表面質量為主,刀具的前角應選擇大一些。因此,前角的數值應根據工件材料的性質、刀具材料和加工性質要求來確定。

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