从金属切削的变形规律可知,前角是切削丝攻上重要的几何参数之一,它的大小直接影响切削力、切削温度和切削功率,影响刃区和刀头的强度、容热体积和导热面积,从而影响丝攻使用寿命和切削加工生产率。
1. 前角的主要功用
(1) 影响切削区域的变形程度。增大丝攻前角,可以减小前刀面挤压切削层时的塑性变形,减小切屑流经前刀面的摩擦阻力,从而减小了切削力、切削热,使丝攻的耐用度提高。
(2) 影响切削刃与刀头的强度、受力性质和散热条件。增大丝攻前角,会使丝攻楔角减小,使切削刃与刀头的强度降低, 刀头的导热面积和容热体积减小;前角过大,有可能导致切削刃处出现弯曲应力,造成崩刃。因此,丝攻前角过大时,丝攻耐用度也会下降。
(3) 影响切屑形态和断屑效果。若减小前角,可以增大切屑的变形,使之易于脆化断裂。
(4) 影响已加工表面质量。增大前角可以抑制积屑瘤和鳞刺的产生,减轻切削过程中的振动,减小前角或者采用负前角时,振幅急剧增大。
可见前角太大、太小都会使丝攻使用寿命显著降低。对于不同的丝攻材料,各有其对应的丝攻最大使用寿命前角,称为合理前角 opt γ 。显然,由于硬质合金的抗弯强度较低,抗冲击韧性差,其 opt γ 也就小于高速钢丝攻的 opt γ 。同理,工件材料不同时,丝攻的合理前角也不同。从实验曲线可以看出,加工塑性材料比加工脆性材料的合理前角值大,加工低强度钢比加工高强度钢的合理前角值大。这是因为切削塑性大的金属材料产生的切屑,在切削过程中,它同前刀面接触长度(刀—屑接触长度)较大,由于塑性变形的缘故,刀—屑之间的压力和摩擦力很大,为了减小切削变形和切屑流动阻力,应取较大的前角。加工材料的强度、硬度较高时,由于单位切削力大,切削温度容易升高,为了提高切削刃强度,增加刀头导热面积和容热体积,需适当减小前角。切削脆性材料时,塑性变形不大,切出的崩碎切屑,与前刀面的接触长度很小,压力集中在切削刃附近,为了保护切削刃,宜取较小的前角。以上所讲的都是保证丝攻最大使用寿命的前角。在某些情况下,这样选定的 optγ 未必是最适宜的,例如在出现振动的情况下,为了减小振动的振幅或消除振动,除采取其他措施
外,有时需增大前角;在精加工条件下,往往需要考虑加工精度和已加工表面粗糙度的要求,来选择某一适宜的前角;有些丝攻需考虑其重磨次数最多这一要求来选择某一前角。