淺談刀具幾何參數在機械加工中的應用

衣艷杰

[摘 要] 在進行機械加工的時候，合理選擇刀具的幾何參數有利于延長刀具的工作壽命，提高其工作質量和生產效率，并幫助企業節省大量的生產成本。簡單分析在機械加工中如何合理選擇刀具的幾何參數。

[關 鍵 詞] 刀具；幾何參數；機械加工

[中圖分類號] G712 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2016）16-0150-01

刀具是進行零件切削工作最重要的設備，刀具的質量與切削工作質量有著直接的關系。在進行機械加工時合理應用刀具幾何參數，有利于提高刀具的切削效率和加工質量，甚至可以延長刀具的工作壽命。在選擇刀具幾何參數的時候，應該根據刀具的類型和作用，選擇合適的參數。

一、刀具幾何參數的簡介

一般的車刀是由兩部分組成，分別是刀頭和刀體，刀頭負責切削工作，而刀體則是機床連接刀片的夾持部分，從而把刀片安裝在機床上。刀具的幾何參數是一個有機整體，各個參數之間既相互聯系，同時又相互制約，不同的幾何參數對于刀具切削性能都有兩面性的影響。而合理的刀具幾何參數，是指在滿足刀具加工質量和工作壽命的前提下，能夠有效提高刀具生產效率，降低生產成本的刀具幾何參數。所以在選擇合理幾何參數的時候，要根據刀具的主要作用進行選擇，避免出現幾何參數不合理導致刀具加工反作用的情況。下列是刀具進行機械加工時所應用的主要幾何參數：

（一）主副刀刃的刃形

主副刀刃的刃形是指切削刀刃的形狀，我國常用的刃形有直線刃、折線刃、圓弧刃、波形刃等。主副刀刃不同的切削刃形會導致切削層橫斷面形狀、切削面積以及刀刃各點角度的數值不同，從而滿足不同要求的切削工作要求。隨著我國機械加工行業的發展，我國近年來刃形發展趨勢是增強刀具刀尖處的強度，提高刀具的抗震能力，同時降低切削加工的負荷，促進刀具熱量傳散，保護刀具，延長刀具的工作壽命。

（二）切削刃的剖面型式

我國常用切削刃的剖面型式主要有鋒刃、負倒棱、倒圓刃、消振棱和刃帶等，其中應用面較為廣泛的是鋒刃，而在實際應用過程中最容易被混淆的是負倒棱和消振棱，所以在選擇切削刃的剖面型式時，應該注意兩者之間的作用和區別，并綜合刀具的主要作用，避免因選擇錯誤的剖面型式而導致刀具工作壽命大大降低。

（三）刀具的幾何角度

刀具的幾何角度主要分為主刀刃和副刀刃的幾何角度，主刀刃的幾何角度有前角、后角、刃傾角以及主偏角，而副刀刃則主要有副后角和副偏角。刀具完整的形狀和結構是由刀具幾何參數決定的，不同的幾何參數之間有著隱形的內在聯系，令不同參數既能夠相互依賴，又可以相互制約，從而形成一個有機的整體。

二、在機械加工中合理應用和選擇刀具幾何參數

（一）根據切削條件合理選擇刀具的幾何參數

在選擇刀具幾何參數的時候，需要根據進行切削過程中所需要的機床、夾具、刀具以及工件的類型和種類，同時整個機械加工工藝系統的切削用量、功率和剛性都會影響刀具幾何參數的影響。舉個例子，當機械加工工藝系統的剛性較差的時候，刀具幾何參數應選擇較大的前角和主偏角，能夠有效降低切削力度，同時還可以預防工件受到沖擊和振動而降低刀具的工作壽命。

（二）加工工件的具體條件

工件的加工條件主要包括了工件的精度和質量、工件毛坯的制作方法以及工件的切削加工性、耐熱性、硬度等多種物理力學性質，根據這些具體條件合理應用刀具幾何參數，能夠有效提高刀具的加工質量和效率，合理延長刀具的工作壽命。

（三）合理選擇刀具幾何角度的原則

在進行切削工作的時候，是否能夠順利完成切削與刀具的幾何角度有極大的關系。在各種刀具幾何角度中，前角、后角、主偏角以及刃傾角對切削效果的影響尤其明顯，所以必須要合理選擇刀具幾何角度，才能夠確保刀具的加工質量和效率。在選擇刀具幾何角度的時候，應該根據不同幾何角度之間的優缺點、切削工作的要求以及工件的加工要求進行選擇。舉個例子，前角變大，刀具的切削能力、切削所產生的熱量和功率就會相對地降低，提高刀具的工作壽命，但同時刀具的切削強度也會相應地降低。當工件的硬度、強度較高的時候，為了確保刀具的切削強度，應該適當降低刀具的前角，當工件屬于塑性材料的時候，前角應該增加，從而降低刀具的切削能力。除了前角，在選擇其他的幾何角度的時候同樣需要根據加工的實際情況進行選擇，才能夠為刀具選擇合理的幾何參數。

隨著我國機械加工行業的不斷發展，企業必須要提高自身的生產效率和加工精準度，并降低自身的加工成本才能夠在社會中生存并不斷發展下去，合理選擇刀具幾何參數能夠幫助加工企業完成以上目標。機械加工操控人員在加工的時候，必須要對刀具幾何參數有深刻的理解，同時熟練掌握選擇合理刀具幾何參數的原則，靈活地在實際的加工中應用，提高刀具的加工質量，合理延長刀具的工作壽命，降低企業的加工成本，同時還可以提高我國機械加工行業的技術水平。

參考文獻：

[1]關波.刀具幾何參數圖像測量技術研究[D].中北大學，2015.

[2]劉曉龍.面向低碳的車削加工刀具幾何參數優化研究[D].大連海事大學，2015.