前角是刀具的重要幾何角度之一,其數(shù)值的大小、正負(fù)對(duì)切削變形、切削力、切削功率和切削溫度均有很大影響,同時(shí)也決定著切削刃的鋒利程度和堅(jiān)固強(qiáng)度,也影響著刀具耐用度和生產(chǎn)效率。
前角的作用具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)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(qiáng)度及散熱情況。增大前角,會(huì)使楔角減小,使切削刃強(qiáng)度降低、散熱體積減小。過分加大前角,可能導(dǎo)致切削刃處出現(xiàn)彎曲應(yīng)力,造成崩刃。
第三,影響切屑形態(tài)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(zhì)量??梢?,前角的大小及正負(fù)不能隨意而定,通常存在一個(gè)使刀具耐用度為最大的前角,稱為合理前角?opt 。
總結(jié):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(zhì)量高。但前角過大,刀具切削部分和切削刃的剛度和強(qiáng)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(gè)最佳數(shù)值。選擇前角的原則是,在達(dá)到刀具壽命要求的條件下,應(yīng)選取較大前角。具體考慮以下幾個(gè)方面因素。
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(shí),得到崩碎切屑,切削刃處受力較大,因此,應(yīng)選取較小前角,以增加切削刃強(qiáng)度。例如,加工中硬鋼時(shí),?0=10°~20°;加工軟鋼時(shí),?0=20°-30°;加工鋁合金時(shí),?0=30°-35°。切削強(qiáng)度、硬度高的材料時(shí),為使刀具有足夠的強(qiáng)度和散熱面積,應(yīng)選取較小前角,甚至是負(fù)前角。例如,用硬質(zhì)合金車刀加工強(qiáng)度很高或硬度很高的淬硬鋼,有時(shí)需要采用負(fù)前角(?0=-20° ? -5°)。材料的強(qiáng)度或硬度越高,負(fù)前角的絕對(duì)值越大。但負(fù)前角會(huì)增大切削力,易引起機(jī)床的振動(dòng)。因此,只有在采用正前角要發(fā)生崩刃,而工藝系統(tǒng)剛性很好時(shí),才采用負(fù)前角。
2. 刀具材料
強(qiáng)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(zhì)合金刀具則采用較小前角。
3. 加工性質(zhì)
粗加工時(shí)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(guī)則,刀具受力大,為保證刀具的強(qiáng)度和沖擊韌性,刀具的前角應(yīng)選取小一些;精加工時(shí)余量明顯減小,切削以提高工件表面質(zhì)量為主,刀具的前角應(yīng)選擇大一些。因此,前角的數(shù)值應(yīng)根據(jù)工件材料的性質(zhì)、刀具材料和加工性質(zhì)要求來確定。
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