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機夾可轉位車刀的結構、幾何參數及切削性能分析

時間:2011-05-20 08:43:21 來源:未知
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圖1 機夾可轉位車刀組成

1 車刀的結構

機夾可轉位車刀是將可轉位硬質合金刀片用機械的方法夾持在刀桿上形成的車刀，一般由刀片、刀墊、夾緊元件和刀體組成(見圖1)。
根據夾緊結構的不同可分為以下幾種形式。
  1. 偏心式(見圖2)
    偏心式夾緊結構利用螺釘上端的一個偏心心軸將刀片夾緊在刀桿上，該結構依靠偏心夾緊，螺釘自鎖，結構簡單，操作方便，但不能雙邊定位。當偏心量過小時，要求刀片制造的精度高，若偏心量過大時，在切削力沖擊作用下刀片易松動，因此偏心式夾緊結構適于連續平穩切削的場合。

    圖2 偏心式夾緊結構組成
    圖3 杠桿式夾緊結構組成
    圖4 楔塊式夾緊結構
  2. 杠桿式(見圖3)
    杠桿式夾緊結構應用杠桿原理對刀片進行夾緊。當旋動螺釘時，通過杠桿產生夾緊力，從而將刀片定位在刀槽側面上，旋出螺釘時，刀片松開，半圓筒形彈簧片可保持刀墊位置不動。該結構特點是定位精度高、夾固牢靠、受力合理、適用方便，但工藝性較差。
  3. 楔塊式(見圖4)
    刀片內孔定位在刀片槽的銷軸上，帶有斜面的壓塊由壓緊螺釘下壓時，楔塊一面靠緊刀桿上的凸臺，另一面將刀片推往刀片中間孔的圓柱銷上壓緊刀片。該結構的特點是操作簡單方便，但定位精度較低，且夾緊力與切削力相反。
不論采用何種夾緊方式，刀片在夾緊時必須滿足以下條件:①刀片裝夾定位要符合切削力的定位夾緊原理，即切削力的合力必須作用在刀片支承面周界內。②刀片周邊尺寸定位需滿足三點定位原理。③切削力與裝夾力的合力在定位基面(刀片與刀體)上所產生的摩擦力必須大于切削振動等引起的使刀片脫離定位基面的交變力。夾緊力的作用原理如表1所示。 ISO符號(車刀)CPMS說明頂面夾緊圓柱孔夾緊頂面和圓柱
孔夾緊沉孔夾緊
表1

2幾何參數和切削性能

可轉位車刀片的形狀有三角形、正方形、棱形、五邊形、六邊形和圓形等，是由硬質合金廠壓模成形，使刀片具有供切削時選用的幾何參數(不需刃磨);同時，刀片具有3個以上供轉位用的切削刃，當一個切削刃磨損后，松開夾緊機構，將刀片轉位到另一切削刃，即可進行切削，當所有切削刃都磨損后再取下，換上新的同類型的刀片。
可轉位車刀片按照用途可分為外圓、端面半精車刀片，外圓精車刀片，內孔精車刀片，切斷刀片和內外螺紋車刀片。此外，刀片又分為帶孔無后角和不帶孔有后角兩種，刀片中的孔是為夾持刀片用，若刀片有后角，刀片在裝人刀槽時，就不需要安裝出后角，若刀片無后角，則在刀片裝人刀槽時，就需要將刀片安裝出一定后角。下面是兩種典型機夾車刀片和車刀的幾何參數。
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  1. 精車機夾車刀刀片：前角g=20°，主后角a=8°~9°，副后角a'=6°～8°，主偏角Kr=90°，副偏角Kr'=5°，刃傾角l=0°～1°，倒刃為-5°×(0.05～0.1)，過渡圓弧半徑R=0.1～0.2mm(見圖5)。
  2. 半精車機夾車刀刀片:前角g=20°，后角a＝6°～7°，主偏角Kr=90°、45°和80°三種，副偏角Kr'=10°和45°兩種，倒刃為-5°×(0.2～0.5)，過渡圓弧半徑R=0.2～0.5mm(見圖6)。

圖5精車刀片刃磨(工作)幾何參數
圖6半精車刀片刃磨(工作)幾何參數
精車機夾車刀一般采用工作前角20°，主后角8°～9°，楔角b≤62°。通過切削實踐可知，增大楔角會使切削抗力增大，反之減小楔角，切削抗力也會減小，在精加工時應采用較小楔角，從而使刀具鋒利，切削輕快。刃傾角通常選為0°～1°，選擇小的刃傾角能使切屑在斷屑槽內向刀體后部排出，以免劃傷已加工表面。副后角、副偏角較小，使副后刀面與工件已加工面有較長的接觸面積，達到修整切削谷峰軌跡、降低表面粗糙度的目的。主偏角為90°，既能降低徑向切削抗力，又能適應多臺階零件的加工。
半精車機夾車刀多用于粗加工和半精加工，切削時多帶有沖擊負荷，對切削時有沖擊負荷的刀具主偏角通常設為45°和80°兩種，切削時不帶沖擊負荷的刀具主偏角通常為90°。主偏角45°和80°的半精車機夾車刀刀尖角為90°，以增強刀尖強度;主偏角為90°的半精車機夾車刀刀尖角為80°。刃傾角為0°～1°，后角為6°～7°，倒刃為-10°×(0.1～0.2)，有時可根據切削實際情況刃磨至0.5mm寬。 名稱定義公式前角可轉位刀具的前角等于刀片與刀桿在正交平面中的前角的代數和g0刀具=g0刀片+g0刀桿后角可轉位刀具的后角等于刀片在正交平面中的后角與刀桿在正交平面中的前角之差a0刀具=a0刀片-g0刀桿刃傾角可轉位刀具的刃傾角等于刀片刃傾角與刀桿刃傾角的代數和ls刀具=ls刀片+ls刀桿主偏角可轉位刀具的主偏角是由刀桿自身的主偏角決定的Kr刀具=Kr刀桿
表2
由上述分析可知，精加工機夾車刀設計的原則是增強刀具鋒利度和獲得較理想的表面質量，半精加工機夾車刀設計的原則是增強刀具強度。由于可轉位車刀的角度是由刀片的角度和刀桿上刀片槽底面的角度綜合而成，因此其值為相關部分幾何角度的代數和。

#p#分頁標題#e#3 結語

通過對機夾可轉位車刀的結構、幾何參數和切削性能的分析可知，刀片及刀體自身的結構參數對整個車刀的切削性能有著至關重要的影響。在實際生產中，刀體的結構參數基本上是不變的，我們只有通過改變刀片的幾何參數來改善機夾可轉位車刀的切削性能，從而使刀具在生產加工中達到最佳的切削狀態。