從金屬切削的變形規(guī)律可知,前角是切削絲攻上重要的幾何參數(shù)之一,它的大小直接影響切削力、切削溫度和切削功率,影響刃區(qū)和刀頭的強度、容熱體積和導(dǎo)熱面積,從而影響絲攻使用壽命和切削加工生產(chǎn)率。
1. 前角的主要功用
(1) 影響切削區(qū)域的變形程度。增大絲攻前角,可以減小前刀面擠壓切削層時的塑性變形,減小切屑流經(jīng)前刀面的摩擦阻力,從而減小了切削力、切削熱,使絲攻的耐用度提高。
(2) 影響切削刃與刀頭的強度、受力性質(zhì)和散熱條件。增大絲攻前角,會使絲攻楔角減小,使切削刃與刀頭的強度降低, 刀頭的導(dǎo)熱面積和容熱體積減??;前角過大,有可能導(dǎo)致切削刃處出現(xiàn)彎曲應(yīng)力,造成崩刃。因此,絲攻前角過大時,絲攻耐用度也會下降。
(3) 影響切屑形態(tài)和斷屑效果。若減小前角,可以增大切屑的變形,使之易于脆化斷裂。
(4) 影響已加工表面質(zhì)量。增大前角可以抑制積屑瘤和鱗刺的產(chǎn)生,減輕切削過程中的振動,減小前角或者采用負(fù)前角時,振幅急劇增大。
可見前角太大、太小都會使絲攻使用壽命顯著降低。對于不同的絲攻材料,各有其對應(yīng)的絲攻最大使用壽命前角,稱為合理前角 opt γ 。顯然,由于硬質(zhì)合金的抗彎強度較低,抗沖擊韌性差,其 opt γ 也就小于高速鋼絲攻的 opt γ 。同理,工件材料不同時,絲攻的合理前角也不同。從實驗曲線可以看出,加工塑性材料比加工脆性材料的合理前角值大,加工低強度鋼比加工高強度鋼的合理前角值大。這是因為切削塑性大的金屬材料產(chǎn)生的切屑,在切削過程中,它同前刀面接觸長度(刀—屑接觸長度)較大,由于塑性變形的緣故,刀—屑之間的壓力和摩擦力很大,為了減小切削變形和切屑流動阻力,應(yīng)取較大的前角。加工材料的強度、硬度較高時,由于單位切削力大,切削溫度容易升高,為了提高切削刃強度,增加刀頭導(dǎo)熱面積和容熱體積,需適當(dāng)減小前角。切削脆性材料時,塑性變形不大,切出的崩碎切屑,與前刀面的接觸長度很小,壓力集中在切削刃附近,為了保護(hù)切削刃,宜取較小的前角。以上所講的都是保證絲攻最大使用壽命的前角。在某些情況下,這樣選定的 optγ 未必是最適宜的,例如在出現(xiàn)振動的情況下,為了減小振動的振幅或消除振動,除采取其他措施
外,有時需增大前角;在精加工條件下,往往需要考慮加工精度和已加工表面粗糙度的要求,來選擇某一適宜的前角;有些絲攻需考慮其重磨次數(shù)最多這一要求來選擇某一前角。