干切削刀具设计要点及应用 3.1　干车(铣)

刀具设计要点

干切削刀具通常以月牙洼磨损为主要失效原因，这是因为加工中刀具与切屑接触区域
的温度升高所致。因此，通常应使刀具有大的前角和刃倾角。但前角增大后，刀刃强度会
受影响，此时应配合以适宜的负倒棱或前刀面加强单元，使刀尖和刃口有足够体积的材
料和较合理的方式承受切削热和切削力，减缓冲击和月牙洼扩展，使刀尖和刃口可在较
长的切削时间里保持足够的强度。此外，配合大的刀尖前角和刀尖后角，可使刀具刃口楔
角增大，减少刀具与已加工表面之间的接触长度，有效降低后刀面的磨损和破损几率。

图 1

　干铣刀片的几何形状

图 2

　干切削和普通切削的加工过程比较

采用如图 1 所示的几何形状刀片，可大大减小刀具与切屑之间的接触面积，使切屑带
走大量热量。图 2 为干切削和普通车、铣的加工过程示意图。由图可见，当切屑流过普通刀
片前刀面时，由于接触面积大，传入刀具的热量多，从而产生月牙洼磨损，降低刀具寿
命；而采用图 1 所示的刀片，刀具前刀面上有加强棱，刀具与切屑的接触面积也大大减
小，绝大部分热量被切屑带走，切削温度可比普通刀片降低约 400℃，同时也增大了剪
切角，使刀具寿命显著提高，可允许采用更高的切削速度，提高了生产效率，若保持普
通的切削速度，则刀具寿命可提高 3～4 倍。

对于陶瓷刀具，由于脆性较大，因此，可以选用 T 型或双 T 型棱面，或者研磨，或几
种方法组合。如美国 Valenite 公司推荐将 0.5×30°的 T 型棱面用于 Al2O3+TiC 刀片，干式加
工淬硬钢，并尽量采用大的余偏角。根据不同刀片几何形状，半精车时的刀具余偏角为-5
～30°，常用的刀片几何形状是正方形、三角形和 80°菱形。

对 CBN 刀具，倒棱太大，加工淬硬钢时，在刀具与工件接触处产生高温使刃口很快磨
损。因此，一般不采用大倒棱，刃口可采用斜面或倒圆及负前角，尽可能大的余偏角。建
议取值范围为：(15°～25°)×0.25mm 的 T 型倒棱，再进行 0.01～0.03mm 的研磨。
3.2　干式螺纹加工刀具设计要点