刀具的刃口角度怎樣影響其在CNC加工中的折斷風險？

來源：發布時間：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，在切削時能減少切削力。例如，在車削加工中，正前角刀具（如前角為15° - 30°）切入工件材料時，切削變形較小，切削力相對較小。這是因為鋒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，刀具在加工過程中所承受的負載就會降低，從而減少了刀具折斷的風險。

- **刃口強度方面**：然而，前角過大也會導致刃口強度降低。因為較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，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，如果使用前角為30°以上的刀具，由于材料硬度高，切削力大，刃口很可能無法承受而損壞。相反，較小的前角（如0° - 5°）會使刃口強度增加，但切削力也會相應增大，這就需要機床和刀具系統有足夠的剛性來承受較大的切削力，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，刀具磨損就會減緩。這是因為較小的摩擦能使刀具在切削過程中更加順暢地移動，減少了因摩擦產生的熱量和阻力，有利于延長刀具壽命，間接降低刀具折斷的風險。

- **刃口支撐方面**：不過，后角過大同樣會削弱刃口的支撐強度。當后角過大（如超過15°）時，刃口的有效厚度減小，在切削力的作用下，刃口容易發生變形和折斷。尤其是在加工一些有硬質點的材料或者斷續切削的情況下，刃口需要足夠的支撐強度來抵抗切削力的沖擊，過大的后角會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給方向的夾角。主偏角影響切削力的分布方向。例如，在車削外圓時，較小的主偏角（如30° - 45°）會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，刀具容易產生彎曲變形，尤其在加工細長軸類零件時，可能會導致刀具與工件發生干涉，增加刀具折斷的風險。而較大的主偏角（如75° - 90°）可以使徑向切削力減小，有利于加工細長零件，但軸向切削力會增大，對刀具的軸向固定要求更高，否則刀具可能會在軸向力的作用下松動，進而折斷。

- **切削刃參與長度方面**：主偏角還會影響切削刃的參與長度。較小的主偏角會使切削刃參與切削的長度較長，在同等切削條件下，單位長度切削刃上的切削力相對較小，有利于分散切削力，降低刀具折斷的風險。但是如果切削刃過長，在遇到加工中的振動或者不穩定因素時，整個切削刃容易產生共振，導致刀具折斷。相反，較大的主偏角使切削刃參與長度較短，單位長度切削刃承受的切削力較大，容易使刃口局部過載而折斷。

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，切屑流向待加工表面，能使切屑順利排出，減少切屑對刀具的擠壓和摩擦。例如，在銑削加工中，刃傾角為5° - 15°有利于切屑的排出，使刀具在切削過程中的受力更加穩定。同時，刃傾角還會改變切削力的方向，適當的刃傾角可以將部分切削力分解到有利于刀具穩定的方向，降低刀具折斷的風險。

- **刃口沖擊方面**：然而，刃傾角過大（如超過20°）會使刀具刃口在切入和切出工件時受到較大的沖擊力。因為此時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沖擊一樣。在加工有硬質點或者斷續切削的情況下，這種沖擊力可能會導致刃口損壞甚至折斷。

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