怎样选择刀具的几何参数？ 如何正确的选择刀具的几何参数
刀具几何参数的选择
刀具的切削性能主要是由刀具材料的性能和刀具几何参数两方面决定的。刀具几何参数的选择是否合理对切削力、切削温度及刀具磨损有显著影响。选择刀具的几何参数要综合考虑工件材料、刀具材料、刀具类型及其他加工条件（如切削用量、工艺系统刚性及机床功率等）的影响。
1． 前角
前角是刀具上重要的几何参数之一。增大前角可以减小切削变形，降低切削力和切削温度。但过大的前角使刀具楔角减小，刀刃强度下降，刀头散热体积减小，刀具温度上升，使刀具寿命下降。针对某一具体加工条件，客观上有一个最合理的前角取值。
工件材料的强度、硬度较低时，前角应取得大些，反之应取较小的前角。加工塑性材料宜取较大的前角，加工脆性材料宜取较小的前角。刀具材料韧性好时宜取较大前角，反之取较小前角，如硬质合金刀具就应取比高速钢刀具较小的前角。粗加工时，为保证刀刃强度，应取小前角；精加工时，为提高表面质量，可取较大前角。工艺系统刚性差时，应取较大前角。为减小刃形误差，成形刀具的前角应取较小值。
用硬质合金刀具加工一般钢时，取；加工灰铸铁时，取。
2． 后角
后角的主要功用是减小切削过程中刀具后刀面与工件之间的摩擦。较大的后角可减小刀具后刀面上的摩擦，提高已加工表面质量。在磨钝标准取值相同时，后角较大的刀具，磨损到磨钝标准时，磨去的金属体积较大，即刀具寿命较长（参见图2-42a）。但是过大的后角会使刀具楔角显著减小，削弱切削刃强度，减小刀头散热体积，导致刀具寿命降低。
可按下列原则正确选择合理后角值。切削厚度（或进给量）较小时，宜取较大的后角。粗加工、强力切削及承受冲击载荷的刀具，为保证刀刃强度，宜取较小后角。工件材料硬度、强度较高时，宜取较小的后角；工件材料较软、塑性较大时，宜取较大后角；切削脆性材料，宜取较小后角。对尺寸精度要求高的刀具，宜取较小的后角；因为在径向磨损量取值相同的条件下，后角较小时允许磨掉的金属体积大（图2-42b），刀具寿命长。
车削一般钢和铸铁时，车刀后角通常取为6°~8°。
图2-42 后角与磨损体积的关系
a)VB一定 b)NB一定
3． 主偏角、副偏角
减小主偏角和副偏角，可以减小已加工表面上残留面积的高度，使粗糙度减小；同时又可以提高刀尖强度，改善散热条件，提高刀具寿命；减小主偏角还可使切削厚度减小，切削宽度增加，切削刃单位长度上的负荷下降。另外，主偏角取值还影响各切削分力的大小和比例的分配，例如车外圆时，增大主偏角可使背向力减小，进给力增大。
工件材料硬度、强度较高时，宜取较小主偏角，以提高刀具寿命。工艺系统刚性较差时，宜取较大的主偏角（甚至≥）；工艺系统刚性较好时，则宜取较小主偏角，以提高刀具寿命。
精加工时，宜取较小副偏角，以减小表面粗糙度；工件强度、硬度较高或刀具作断续切削时，宜取较小副偏角，以增加刀尖强度。在不会产生振动的情况下，一般刀具的副偏角均可选较小值（ˊ=）。
4． 刃倾角
改变刃倾角可以改变切屑流出方向，达到控制排屑方向的目的。负刃倾角的车刀刀头强度好，散热条件也好。绝对值较大的刃倾角可使刀具的切削刃实际钝圆半径较小，切削刃锋利。刃倾角不为零时，刀刃是逐渐切入和切出工件的，可以减小刀具受到的冲击，提高切削的平稳性。
加工一般钢和灰铸铁时，粗车取，精车取，有冲击负荷作用时取，冲击特别大时取；加工高强度钢、淬硬钢时，取；工艺系统刚性不足时，为避免背向力过大而导致工艺系统受力变形过大，不宜采用负的刃倾角。
刀具合理几何参数的选择是切削刀具理论与实践的重要课题。中国有句谚语说：“工欲善其事，必先利其器”，刀具正是切削加工的直接作用工具，它的完善程度对切削加工的现状和发展起着决定性的作用。CIRP的一项研究报告指出：“由于刀具材料的改进，刀具的允许切削速度每隔十年几乎提高一倍；由于刀具结构和几何参数的改进，刀具使用寿命每隔十年几乎提高二倍。”这也说明了选择刀具合理几何参数的重要意义。 什么是刀具的合理(或最佳)几何参数呢？ 在保证加工质量的前提下，能够满足刀具使用寿命长、生产效率高、加工成本低的刀具几何参数，称为刀具的合理几何参数。 一般地说，选定刀具几何参数的合理值问题，本质上是多变量函数针对某一目标计算求解最佳值的问题。但是，由于影响切削加工效益的因素很多，而且影响因素之间又是相互作用的，因而建立数学模型的难度甚大。实用的优化或最佳化工作，只能在固定若干因素后，改变少数参量，取得实验数据，并且采用适当方法(例如方差分析法、回归分析法等)进行处理，得出优选结果。 二、刀具合理几何参数的基本内容 刀具的合理几何参数包含以下四个方面基本内容： 1.刃形 刃形即是切削刃的形状。从简单的直线刃发展到折线刃、圆弧刃、月牙弧刃、波形刃、阶梯刃及其他适宜的空间曲线刃，同时也明确了一定的切削加工条件必定对应有某种适宜的刃形。这是刀具几何构形趋于合理的一种标志。刀尖形状的变革，也是刃形变革的内容之一。 刃形直接影响切削层的形状，影响切削图形的合理性；刃形的变化，将带来切削刃各点工作角度的变化。因此，选择合理的刃形，对于提高刀具使用寿命、改善已加工表面质量、提高刀具的抗振性和改变切屑形态等，都有直接的意义。 2.切削刃刃区的剖面型式及参数 切削刃的剖面型式，我们通常将它简称为刃区型式，对切削加工效率、质量和成本有重要的意义。针对不同的加工条件和技术要求，选择合理的刃区型式(如锋刃、前刀面负倒棱刃、后刀面消振棱刃、倒圆刃、零度后角的刃带)及其合理的参数值，是选择刀具合理几何参数的基本内容。 3.刀面型式及参数 IS0标准确立了多棱面前、后刀面的定义，标志着切削刀具刀面型式的发展和多样性。前刀面上的卷屑槽、断屑槽，后刀面的双重刃磨、铲背以及波形刀面等，都是常见的刀面型式。选择合理的刀面型式及其参数值，对切屑的变形、卷曲和折断，对切削力、切削热、刀具磨损及使用寿命，有着直接的影响，其中前刀面的影响和作用更大。 4.刀具角度 刀具角度包括主切削刃的前角γ。、后角α。、主偏角kr、刃倾角λs和副切削刃的副后角α。’、副偏角kr’等。 三、选择刀具合理几何参数的一般性原则 1.要考虑工件的实际情况 选择刀具合理几何参数，要考虑工件的实际情况，主要是工件材料的化学成分、制造方没热处理状态、物理机械性能(包括硬度、抗拉强度、延伸率、冲击韧性、导热系数等)，还有毛坯表层情况、工件的形状、尺寸、精度和表面质量要求等。 2.要考虑刀具材料和刀具结构 选择刀具合理几何参数时，要考虑刀具材料的化学成分、物理机械性能(包括硬度、抗弯强度、冲击值、耐磨性、热硬性和导热系数)，还有刀具的结构型式，是整体式、焊接式或机夹式等。 3.要注意各个几何参数之间的联系 刀具的刃形、刃区、刀面和角度之间是相互联系的，应该综合起来考虑它们之间的作用与影响，分别确定其合理数值。从本质上看，这是一个多变量函数的优化设计问题，若用单因素法难免有很大的局限性。例如，选择前角γ。时，至少要考虑卷屑槽型、有无倒棱及刃倾角λs的正负大小等，联系这些情况，优选合理的前角值，不要割裂它们之间的内在联系，孤立地选择某一参数。 4.要考虑具体的加工条件 选择合理几何参数，也要考虑加工条件，这就是机床、夹具的情况，工艺系统刚度及功率大小，切削用量和切削液性能等。一般地说，粗加工时，着重考虑保证最长的刀具使用寿命，精加工时，主要考虑保证加工精度和已加工表面质量的要求；对于自动线生产用的刀具，主要考虑刀具工作的稳定性，有时需要着重解决断屑问题；机床刚性和动力不足时，刀具应力求锋利(如增大前角和主偏角，减小切削刃钝圆半径等)，以减小切削力和振动。
刀具合理几何参数的选择是切削刀具理论与实践的重要课题。中国有句谚语说：“工欲善其事，必先利其器”，刀具正是切削加工的直接作用工具，它的完善程度对切削加工的现状和发展起着决定性的作用。CIRP的一项研究报告指出：“由于刀具材料的改进，刀具的允许切削速度每隔十年几乎提高一倍；由于刀具结构和几何参数的改进，刀具使用寿命每隔十年几乎提高二倍。”这也说明了选择刀具合理几何参数的重要意义。 什么是刀具的合理(或最佳)几何参数呢？ 在保证加工质量的前提下，能够满足刀具使用寿命长、生产效率高、加工成本低的刀具几何参数，称为刀具的合理几何参数。 一般地说，选定刀具几何参数的合理值问题，本质上是多变量函数针对某一目标计算求解最佳值的问题。但是，由于影响切削加工效益的因素很多，而且影响因素之间又是相互作用的，因而建立数学模型的难度甚大。实用的优化或最佳化工作，只能在固定若干因素后，改变少数参量，取得实验数据，并且采用适当方法(例如方差分析法、回归分析法等)进行处理，得出优选结果。 二、刀具合理几何参数的基本内容 刀具的合理几何参数包含以下四个方面基本内容： 1.刃形 刃形即是切削刃的形状。从简单的直线刃发展到折线刃、圆弧刃、月牙弧刃、波形刃、阶梯刃及其他适宜的空间曲线刃，同时也明确了一定的切削加工条件必定对应有某种适宜的刃形。这是刀具几何构形趋于合理的一种标志。刀尖形状的变革，也是刃形变革的内容之一。 刃形直接影响切削层的形状，影响切削图形的合理性；刃形的变化，将带来切削刃各点工作角度的变化。因此，选择合理的刃形，对于提高刀具使用寿命、改善已加工表面质量、提高刀具的抗振性和改变切屑形态等，都有直接的意义。 2.切削刃刃区的剖面型式及参数 切削刃的剖面型式，我们通常将它简称为刃区型式，对切削加工效率、质量和成本有重要的意义。针对不同的加工条件和技术要求，选择合理的刃区型式(如锋刃、前刀面负倒棱刃、后刀面消振棱刃、倒圆刃、零度后角的刃带)及其合理的参数值，是选择刀具合理几何参数的基本内容。 3.刀面型式及参数 IS0标准确立了多棱面前、后刀面的定义，标志着切削刀具刀面型式的发展和多样性。前刀面上的卷屑槽、断屑槽，后刀面的双重刃磨、铲背以及波形刀面等，都是常见的刀面型式。选择合理的刀面型式及其参数值，对切屑的变形、卷曲和折断，对切削力、切削热、刀具磨损及使用寿命，有着直接的影响，其中前刀面的影响和作用更大。 4.刀具角度 刀具角度包括主切削刃的前角γ。、后角α。、主偏角kr、刃倾角λs和副切削刃的副后角α。’、副偏角kr’等。 三、选择刀具合理几何参数的一般性原则 1.要考虑工件的实际情况 选择刀具合理几何参数，要考虑工件的实际情况，主要是工件材料的化学成分、制造方没热处理状态、物理机械性能(包括硬度、抗拉强度、延伸率、冲击韧性、导热系数等)，还有毛坯表层情况、工件的形状、尺寸、精度和表面质量要求等。 2.要考虑刀具材料和刀具结构 选择刀具合理几何参数时，要考虑刀具材料的化学成分、物理机械性能(包括硬度、抗弯强度、冲击值、耐磨性、热硬性和导热系数)，还有刀具的结构型式，是整体式、焊接式或机夹式等。 3.要注意各个几何参数之间的联系 刀具的刃形、刃区、刀面和角度之间是相互联系的，应该综合起来考虑它们之间的作用与影响，分别确定其合理数值。从本质上看，这是一个多变量函数的优化设计问题，若用单因素法难免有很大的局限性。例如，选择前角γ。时，至少要考虑卷屑槽型、有无倒棱及刃倾角λs的正负大小等，联系这些情况，优选合理的前角值，不要割裂它们之间的内在联系，孤立地选择某一参数。 4.要考虑具体的加工条件 选择合理几何参数，也要考虑加工条件，这就是机床、夹具的情况，工艺系统刚度及功率大小，切削用量和切削液性能等。一般地说，粗加工时，着重考虑保证最长的刀具使用寿命，精加工时，主要考虑保证加工精度和已加工表面质量的要求；对于自动线生产用的刀具，主要考虑刀具工作的稳定性，有时需要着重解决断屑问题；机床刚性和动力不足时，刀具应力求锋利(如增大前角和主偏角，减小切削刃钝圆半径等)，以减小切削力和振动。