刀具的刃口角度怎樣影響其在CNC加工中的折斷風(fēng)險(xiǎn)？

來(lái)源：發(fā)布時(shí)間：2025-01-15

1. **前角的影響**

- **切削力方面**：刀具前角是刀具前面與基面間的夾角。較大的前角可以使切削刃鋒利，在切削時(shí)能減少切削力。例如，在車(chē)削加工中，正前角刀具（如前角為15° - 30°）切入工件材料時(shí)，切削變形較小，切削力相對(duì)較小。這是因?yàn)殇h利的切削刃能夠更輕松地切入材料，就像用鋒利的刀切東西比鈍刀更省力一樣。這樣一來(lái)，刀具在加工過(guò)程中所承受的負(fù)載就會(huì)降低，從而減少了刀具折斷的風(fēng)險(xiǎn)。

- **刃口強(qiáng)度方面**：然而，前角過(guò)大也會(huì)導(dǎo)致刃口強(qiáng)度降低。因?yàn)檩^大的前角使得刃口變得較薄，在承受較大的切削力或者遇到加工中的沖擊時(shí)，刃口容易崩壞甚至折斷。比如在粗加工高硬度材料（如淬火鋼）時(shí)，如果使用前角為30°以上的刀具，由于材料硬度高，切削力大，刃口很可能無(wú)法承受而損壞。相反，較小的前角（如0° - 5°）會(huì)使刃口強(qiáng)度增加，但切削力也會(huì)相應(yīng)增大，這就需要機(jī)床和刀具系統(tǒng)有足夠的剛性來(lái)承受較大的切削力，否則刀具也容易折斷。

2. **后角的影響**

- **刀具磨損和摩擦方面**：后角是刀具后面與切削平面間的夾角。合適的后角可以減少刀具后面與已加工表面之間的摩擦。例如，在銑削加工中，后角為8° - 12°的刀具在切削過(guò)程中，刀具后面與工件已加工表面的接觸面積較小，摩擦力小，刀具磨損就會(huì)減緩。這是因?yàn)檩^小的摩擦能使刀具在切削過(guò)程中更加順暢地移動(dòng)，減少了因摩擦產(chǎn)生的熱量和阻力，有利于延長(zhǎng)刀具壽命，間接降低刀具折斷的風(fēng)險(xiǎn)。

- **刃口支撐方面**：不過(guò)，后角過(guò)大同樣會(huì)削弱刃口的支撐強(qiáng)度。當(dāng)后角過(guò)大（如超過(guò)15°）時(shí)，刃口的有效厚度減小，在切削力的作用下，刃口容易發(fā)生變形和折斷。尤其是在加工一些有硬質(zhì)點(diǎn)的材料或者斷續(xù)切削的情況下，刃口需要足夠的支撐強(qiáng)度來(lái)抵抗切削力的沖擊，過(guò)大的后角會(huì)使刃口難以承受這些沖擊而折斷。

3. **主偏角的影響**

- **切削力分布方面**：主偏角是主切削刃在基面上的投影與進(jìn)給方向的夾角。主偏角影響切削力的分布方向。例如，在車(chē)削外圓時(shí)，較小的主偏角（如30° - 45°）會(huì)使切削力在徑向方向的分力增大，軸向方向的分力減小。這種情況下，刀具容易產(chǎn)生彎曲變形，尤其在加工細(xì)長(zhǎng)軸類零件時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致刀具與工件發(fā)生干涉，增加刀具折斷的風(fēng)險(xiǎn)。而較大的主偏角（如75° - 90°）可以使徑向切削力減小，有利于加工細(xì)長(zhǎng)零件，但軸向切削力會(huì)增大，對(duì)刀具的軸向固定要求更高，否則刀具可能會(huì)在軸向力的作用下松動(dòng)，進(jìn)而折斷。

- **切削刃參與長(zhǎng)度方面**：主偏角還會(huì)影響切削刃的參與長(zhǎng)度。較小的主偏角會(huì)使切削刃參與切削的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，在同等切削條件下，單位長(zhǎng)度切削刃上的切削力相對(duì)較小，有利于分散切削力，降低刀具折斷的風(fēng)險(xiǎn)。但是如果切削刃過(guò)長(zhǎng)，在遇到加工中的振動(dòng)或者不穩(wěn)定因素時(shí)，整個(gè)切削刃容易產(chǎn)生共振，導(dǎo)致刀具折斷。相反，較大的主偏角使切削刃參與長(zhǎng)度較短，單位長(zhǎng)度切削刃承受的切削力較大，容易使刃口局部過(guò)載而折斷。

4. **刃傾角的影響**

- **切屑排出和切削力方向方面**：刃傾角是主切削刃與基面之間的夾角。刃傾角為正值時(shí)，切屑流向待加工表面，能使切屑順利排出，減少切屑對(duì)刀具的擠壓和摩擦。例如，在銑削加工中，刃傾角為5° - 15°有利于切屑的排出，使刀具在切削過(guò)程中的受力更加穩(wěn)定。同時(shí)，刃傾角還會(huì)改變切削力的方向，適當(dāng)?shù)娜袃A角可以將部分切削力分解到有利于刀具穩(wěn)定的方向，降低刀具折斷的風(fēng)險(xiǎn)。

- **刃口沖擊方面**：然而，刃傾角過(guò)大（如超過(guò)20°）會(huì)使刀具刃口在切入和切出工件時(shí)受到較大的沖擊力。因?yàn)榇藭r(shí)刃口的切入和切出角度比較陡峭，就像用刀斜著切入物體比垂直切入更容易受到?jīng)_擊一樣。在加工有硬質(zhì)點(diǎn)或者斷續(xù)切削的情況下，這種沖擊力可能會(huì)導(dǎo)致刃口損壞甚至折斷。

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