（1）前角的作用 前角有正前角與負(fù)前角之分，其大小影響切削變形和切削力的大小、刀具耐用度及加工表面質(zhì)量高低。取正前角的目的是為了減少切屑被切下時(shí)的彈塑性變形和切屑流出時(shí)與前面的摩擦阻力，從而減少切削力和切削熱，使切削輕快，提高刀具壽命，并提高已加工表面質(zhì)量，所以應(yīng)盡可能采用正前角。但前角過大時(shí)，會(huì)削弱刃部的強(qiáng)度并降低散熱能力，反而會(huì)使刀具壽命降低。是刀具前角對(duì)刀具壽命的影響曲線。由下圖可看出，在一定的切削條件下，用某種材料的刀具加工某種材料的工件時(shí)，總有一個(gè)使刀具獲得最高壽命的前角值，這個(gè)前角就叫合理前角。合理前角可以是正前角，也可以是負(fù)前角。

刀具的合理前角

取負(fù)前角的目的是提高切削刃強(qiáng)度和抗沖擊能力，負(fù)前角刀具的前面受壓力，刃部相對(duì)比較結(jié)實(shí)，特別是在切削硬或脆性材料時(shí)，刃口強(qiáng)度好，但切削時(shí)刀具鋒利程度降低，切削變形和摩擦阻力增大，切削力和切削功率也增加。所以，負(fù)前角刀具通常在脆性刀具材料加工高強(qiáng)度高硬度工件材料而切削刃強(qiáng)度不夠、易產(chǎn)生崩刃時(shí)才采用。

正前角與負(fù)前角概念如圖a所示，前面與基面平行時(shí)前角為零；前面與切削平面間夾角小于90°時(shí)前角為正；前面與切削平面間夾角大于90°時(shí)前角為負(fù)。同樣后面與基面間夾角小于90°時(shí)后角為正，大于90°時(shí)后角為負(fù)。圖b所示刃傾角的正負(fù)判別，切削刃與基面平行時(shí)，刃傾角為零，刀尖相對(duì)底平面處于最高點(diǎn)時(shí)，刃傾角為正，處于最低點(diǎn)時(shí)，刃傾角為負(fù)。

刀具角度正負(fù)

a）正前角和負(fù)前角概念 b）刃傾角的正角判別

合理選擇前角參數(shù)應(yīng)考慮的影響因素有：

1）刀具材料：對(duì)于刀具材料（包括涂層處理）來講，刀具材料抗彎強(qiáng)度和韌性較高時(shí)，前角就可以越大。如高速鋼刀具的前角比硬質(zhì)合金刀具大5°～10°。陶瓷刀具的強(qiáng)度和韌性較差，前角的選擇要充分注意增加切削刃強(qiáng)度，常取負(fù)值（多在-15°～-4°），以改善刀具受力時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)。立方氮化硼由于脆性大，一般都采用負(fù)前角高速切削。

2）加工對(duì)象：工件材料的強(qiáng)度、硬度較低，塑性好時(shí)，應(yīng)選較大前角；加工工件的強(qiáng)度、硬度高時(shí)，應(yīng)取較小前角，甚至取零或負(fù)前角。

硬質(zhì)合金刀具前角值的選用

3）具體加工條件：在粗加工、斷續(xù)加工、有硬質(zhì)點(diǎn)的鑄件或鍛件粗或半精加工時(shí)，刀具將承受較大的切削力和切削溫度，加工余量也不均勻，宜取較小前角；精加工時(shí)，切削余量小，提高已加工表面質(zhì)量是主要因素，故可加大前角，使刀刃銳利。

4）當(dāng)機(jī)床-工件-刀具工藝系統(tǒng)剛度較差或機(jī)床功率不足時(shí)，應(yīng)取較大前角，以減少切削力和切削功率，防止振動(dòng)。

5）前角的合理數(shù)值還與前面形狀及刃區(qū)參數(shù)有關(guān)。例如，帶負(fù)倒棱的刀具允許較大的前角；大前角刀具常與負(fù)刃傾角相匹配來保證切削刃強(qiáng)度和抗沖擊能力。

（2）前面形狀及刃區(qū)剖面形式 前面有平面形、曲面形、帶倒棱形等。正確選擇前面形狀及刃區(qū)參數(shù)，可防止刀具崩刃、提高刀具壽命。

常見的前面形狀及其應(yīng)用

（續(xù)）

刀具刃區(qū)剖面形式是刀具刃口微觀狀態(tài)的重要體現(xiàn)，具體分為鋒刃、負(fù)倒棱刃、消振棱刃、鈍圓刃等形式。

1）鋒刃：鋒刃是指刃磨前面和后面直接形成的切削刃，比較銳利。但它并不是絕對(duì)銳利的，而在刃磨后自然形成一個(gè)切削刃鈍圓半徑r_n，其值取決于刀具材料、刃磨工藝和楔角的大小，并且在切削過程中隨著磨損而有增大的趨勢，刀具表面粗糙度越大，增加速度也越大。鋒刃刀具廣泛用于各類精切刀具、成形刀具和展成法加工刀具等。

鋒刃刀具刃口參數(shù)

2）負(fù)倒棱刃：負(fù)倒棱就是沿切削刃磨出很窄的負(fù)前角棱面（又稱第一前面）。采用負(fù)倒棱刃是增加刀刃強(qiáng)度的有效措施，可提高刃口表面質(zhì)量。下圖是前角γ_o1小于或等0°的倒棱刃區(qū)形式。倒棱寬度小于進(jìn)給量f時(shí)，切削鋼料，切削力F_c增加不超過8%。負(fù)倒棱對(duì)背向力F_p影響較大，當(dāng)γ_o1=-30°～-20°時(shí)，F_p增大75%，且易引起振動(dòng)。

倒棱刃區(qū)形式

負(fù)倒棱刀具廣泛用于硬質(zhì)合金粗車刀、半精車刀、銑刀和刨刀，以及陶瓷、氮化硅、CBN等材料的加工。

負(fù)倒棱刀具參數(shù)的選擇

3）消振棱刃：消振棱刃可增強(qiáng)刀刃，提高刃口表面質(zhì)量。切削過程中，當(dāng)因機(jī)床或工件系統(tǒng)的剛度不足而引起低頻自振時(shí)，由于消振棱可產(chǎn)生阻尼力，從而能消減振動(dòng)。它還具有擠壓熨平加工表面的作用，可提高已加工表面質(zhì)量和刀具壽命。消振棱刃適用于粗、精車刀、刨刀和螺紋刀具等。

消振棱刃刀具參數(shù)選擇

4）鈍圓刃：該種刃口形式是直接通過刀片鈍化處理或切削刃在負(fù)倒棱的基礎(chǔ)上進(jìn)一步鈍圓處理而成，如圖所示，前者為圓弧刃口或瀑布刃口，后者為倒棱倒圓刃口。

鈍圓刃

a）圓弧刃口 b）瀑布刃口 c）倒棱倒圓刃口

鈍圓切削刃的鈍圓半徑比鋒刃直接形成的要大一些。切削刃進(jìn)行鈍圓處理時(shí)，能研磨掉切削刃上的小缺口，可增強(qiáng)刀刃，延長刀具壽命，也可起一定的擠壓熨平和消振作用，有利于提高加工表面質(zhì)量。適合于各種粗、精加工的硬質(zhì)合金刀具和可轉(zhuǎn)位刀片等。

鈍圓切削刃的鈍圓半徑r_n≤f/3。根據(jù)其鈍圓半徑不同，可分為輕型鈍圓（r_n約為0.02～0.03mm）、中型鈍圓（r_n約為0.05～0.1mm）和重型鈍圓（r_n約為0.1～0.15mm）。

倒棱倒圓及瀑布刃口形式的刀具刀尖強(qiáng)度大，切削刃抗沖擊性能強(qiáng)，可用于高效率的加工，可進(jìn)行斷續(xù)、槽型和黑皮加工等，適用于重型或超重型切削等。