1.3.5 刀具几何参数的选择
刀具的几何参数，对切削变形、切削力、切削温度、刀具寿命等有显著的影响。选择合理的刀具几何参数，对保证加工质量、提高生产率、降低加工成本有重要的意义。所谓刀具合理几何参数，是指在保证加工质量的前提下，能够满足较高生产率、较低加工成本的刀具几何参数。
(齿轮, 齿轮箱, 汽车齿轮, gears, gearboxes 1)前角的选择
增大前角，可减小切削变形，从而减小切削力、切削热，降低切削功率的消耗，还可以抑制积屑瘤和鳞刺的产生，提高加工质量。但增大前角，会使楔角减小、切削刃与刀头强度降低，容易造成崩刃，还会使刀头的散热面积和容热体积减小，使切削区局部温度上升，易造成刀具的磨损，刀具耐用度下降。
选择合理的前角时，在刀具强度允许的情况下，应尽可能取较大的值，具体选择原则如下：
齿轮, 齿轮箱, 汽车齿轮, gears, gearboxes 1)加工塑性材料时，为减小切削变形，降低切削力和和切削温度，应选较大的前角，加工脆性材料时，为增加刃口强度，应取较小的前角。工件的强度低，硬度低，应选较大的前角，反之，应取较小的前角。用硬质合金刀具切削特硬材料或高强度钢时，应取负前角。
2)刀具材料的抗弯强度和冲击韧性较高时，应取较大的前角。如高速钢刀具的前角比硬质合金刀具的前角要大；陶瓷刀具的韧性差，其前角应更小。
3)粗加工、断续切削时，为提高切削刃的强度，应选用较小的前角。精加工时，为使刀具锋利，提高表面加工质量，应选用较大的前角。当机床的功率不足或工艺系统的刚度较低时，应取较大的前角。对于成形刀具和在数控机床、自动线上不宜频繁更换的刀具，为了保证工作的稳定性和刀具耐用度，应选较小的前角或零度前角。
表1.3 为硬质合金车刀合理前角、后角的参考值，高速钢车刀的前角一般比表中的值大5 ° ～ 10 ° 。
(2)后角的选择
增大后角，可减小刀具后刀面与已加工表面间的摩擦，减小磨损，还可使切削刃钝圆半径减小，提高刃口锋利程度，改善表面加工质量。但后角过大，将削弱切削刃的强度，减小散热体积使散热条件恶化，降低刀具耐用度。实验证明，合理的后角主要取决于切削厚度。其选择原则如下：
齿轮, 齿轮箱, 汽车齿轮, gears, gearboxes 1)工件的强度、硬度较高时，为增加切削刃的强度，应选较小后角。工件材料的塑性、韧性较大时，为减小刀具后刀面的摩擦，可取较大的后角。加工脆性材料时，切削力集中在刃口附近，应取较小的后角。
2)粗加工或断续切削时，为了强化切削刃，应选较小的后角。精加工或连续切削时，刀具的磨损主要发生在刀具后刀面，应选用较大的后角．
3)当工艺系统刚性较差，容易出现振动时，应适当减小后角。在一般条件下，为了提高刀具耐用度，可增大后角，但为了降低重磨费用，对重磨刀具可适当减小后角。
为了使制造、刃磨方便，一般副后角等于主后角。表2.4给出了硬质合金车刀合理后角的参考值。
(3)主偏角与副偏角的选择
主偏角与副偏角的作用有以下几点：
齿轮, 齿轮箱, 汽车齿轮, gears, gearboxes 1)减小主偏角和副偏角，可降低残留面积的高度，减小已加工表面的粗糙度值。
2)减小主偏角和副偏角，可使刀尖强度提高，散热条件改善，提高刀具耐用度。
3)但减小主偏角和副偏角，均使径向力增大，容易引起工艺系统的振动，加大工件的加工误差和表面粗糙度值。
主偏角的选择原则与参考值：
工艺系统的刚度较好时，主偏角可取小值，如 кγ = 30 o 一 45 o ，在加工高强度，高硬度的工件时，可取 Kr=10 o 一 30 o ，以增加刀头的强度。当工艺系统的刚度较差或强力切削时，一般取 Kr=60 o — 75 o 。车削细长轴时，为减小径向力，取 кγ = 90 o ～ 93 o 。在选择主偏角时，还要视工件形状及加工条件而定，如车削阶梯轴时，可取 кγ = 90 o ，用一把车刀车削外圆、端面和倒角时，可取 кγ 二 45 o 一 60 o 。
副偏角的选择原则与参考值：
主要根据工件已加工表面的粗糙度要求和刀具强度来选择，在不引起振动的情况下，尽量取小值。精加工时，取 кγ′ 二 5 o 一 10 o ；粗加工时，取 кγ′ 二 10 o ～ 15 o 。当工艺系统刚度较差或从工件中间切入时，可取 кγ′ 二 30 o 一 45 o 。在精车时，可在副切削刃上磨出一段 кγ′ =0 o 、长度为 (1．2—1．5) f (进给量)的修光刃，以减小已加工表面的粗糙度值。
总之，对于主、副偏角在一般情况下，只要工艺系统刚度允许，应尽量选取较小的值。
(4)刃倾角的选择。
刃倾角的作用如下：
齿轮, 齿轮箱, 汽车齿轮, gears, gearboxes 1)影响切屑的流出方向 (如图1.23所示)。当入 s 二 0时，切屑沿主切削刃垂直方向流出；
当入 s >0时，切屑流向待加工表面；当入 s <0时，切屑流向已加工表面。
图 1.23 刃倾角对切屑流出方向的影响
图 1.24 刃倾角对刀尖强度的影响
2)影响刀尖强度和散热条件(如图2.24所示)。当入 s <0时，切削过程中远离刀尖的切削刃处先接触工件，刀尖可免受冲击，同时，切削层公称横截面积在切入时由小到大，切出时由大到小逐渐变化，因而切削过程比较平稳，大大减小了刀具受到的冲击和崩刃的现象。
3)影响切削刃的锋利程度。当刃倾角的绝对值增大时，可使刀具的实际前角增大，刃口实际钝圆半径减小，增大切削刃的锋利性。
倾角的选择原则与参考值：
加工钢件或铸铁件时，粗车取入 s 二— 5 o ～ 0 o ，精车取入 s 二 0 o ～ 5 o ；有冲击负荷或断续切削取入 s 二— 15 o ～— 5 o 。加工高强度钢、淬硬钢或强力切削时，为提高刀头强度取入 s=-30o～-10o。 微量切削时，为增加切削刃的锋利程度和切薄能力，可取入 s=45o—75o。当工艺系统刚度较差 时，一般不宜采用负刃倾角，以避免径向力的增加。
（5）其它几何参数的选择
齿轮, 齿轮箱, 汽车齿轮, gears, gearboxes 1)切削刃区的剖面形式
通常使用的刀具切削刃的刃区形式有锋刃、倒棱、刃带、消振棱和倒圆刃等，如图 2.25所示。
图 1.25 切削刃区的剖面形式
a)锋刃 b)负倒棱 c)刃带 d)消振棱 e)倒圆刃
刃磨刀具时由前刀面和后刀面直接形成的切削刃，称为锋刃。其特点是刃磨简便、切入阻力小，广泛应用于各种精加工刀具和复杂刀具，但其刃口强度较差。沿切削刃磨出负前角（或零度前角、小的正前角）的窄棱面，称为倒棱。倒棱的作用可增强切削刃，提高刀具耐用度。沿切削刃磨出后角为零度的窄棱面，称为刃带。刃带有支承、导向、稳定和消振作用。对于铰刀、拉刀和铣刀等定尺寸刀具，刃带可使制造、测量方便。沿切削刃磨出负后角的窄棱面，称为消振棱。消振棱可消除切削加工中的低频振动，强化切削刃，提高刀具耐用度。研磨切削刃，使它获得比锋刃的钝圆半径大一些的切削刃钝圆半径，这种刃区形式称为倒圆刃。倒圆刃可提高刀具耐用度，增强切削刃，广泛用于硬质合金可转位刀片。
图1.26 前刀面的形式
a)平面型 b)带倒棱型 c)带断屑槽型 d)负前角平面型 e)双平面型
2）刀面形式和过渡刃
①前刀 面形式 常见的刀具前刀面形式有平前刀面、带倒棱的前刀面和带断屑槽的前刀面，如图2.26所示。平前刀面的特点是形状简单、制造、刃磨方便，但不能强制卷屑，多用于成形、复杂和多刃刀具以及精车、加工脆性材料用刀具。由于倒棱可增加刀刃强度，提高刀具耐用度，粗加工刀具常用带倒棱的前刀面。带断屑槽的前刀面是在前刀面上磨有直线或弧形的断屑槽．切屑从前刀面流出时受断屑槽的强制附加变形，能使切屑按要求卷曲折断。 主要用于塑性材料的粗加工及半精加工刀具。
②后刀面形式 几 种常见的后刀面形式如图 2.27所示。后刀面有平后刀画、带消振棱或刃带的后刀面、双重或三重后刀面。平后刀面形状简单，制造刃磨方便，应用广泛。带消振棱的后刀面用于减小振动；带刃带的后刀面用于定尺寸刀具。双重或三重后刀面主要能增强刀刃强度，减少后刀面的摩擦。刃磨时一般只磨第一后刀面。
图 2.27 后刀面形式
a)带刃带的后刀面 b)带消振棱的后刀面 c)双重后刀面
③过渡刃 为增强刀尖强度和散热能力，通常在刀尖处磨出 过渡刃。过渡刃的形式主要有两种 (如图2.28所示)：直线形过渡刃和圆弧形过渡刃。直线形过渡刃能提高刀尖的强度，改善刀具散热条件，主要用在粗加工刀具上。圆弧形过渡刃不仅可提高刀具耐用度，还能大大减小已加工表面粗糙度，因而常用在精加工刀具。
图 2.28 刀具过渡刃形式
a)直线形过渡刃 b) 圆弧形过渡刃
