对车刀切削部分有哪些要求

对车刀切削部分有哪些要求
对车刀切削部分有哪些要求

对车刀切削部分有哪些要求
摘要:合理选择车刀几何角度,有利于改善加工条件,提高工件加工质量,延长刀具与设备的使用寿命.现从车刀几何角度在切削过程中对切削力、切削热和刀具耐用度的影响角度,分析车刀几何角度选择的一般原则. 关键词:几何角度切削力切削热耐用度 车刀的几何角度表示了车刀切削部分各几何要素之间,或它们与参考平面之间构成的两面角或线、面之间的夹角.它们分别决定着车刀的切削刃和各刀面的空间位置.科学合理地选择车刀的几何角度,有利于改善加工条件,提高工件加工质量,延长刀具与设备的使用寿命.本文从车刀几何角度对切削力、切削热和刀具耐用度影响等角度,分析车刀几何角度选择的一般原则. 一、车刀的六个几何角度及含义 刀具的切削性能、锋利程度、强度、排屑等主要是由刀具的几何角度决定的.车刀的几何角度中前角、后角、主偏角和刃倾角是主切削刃上四个最基本的角度. 二、车刀几何角度对切削力的影响 在金属切削时,刀具切入工件,将多余材料从工件上切除会产生强烈的力的作用,这些力统称为切削力.切削力主要来源于被加工材料在发生弹性和塑性变形时的抗力、刀具与切屑及工件表面之间的摩擦力.根据切削力产生的作用效果的不同,可将切削力分解成三个相互垂直方向的分力.它们分别是:主切削力F,进给抗力F和切深抗力F;其中,F是切削总力F沿主运动切向分解而得;F也叫轴向力,它是F沿工件轴向的分力;F也叫径向力,它是F沿着工件径向的分力,当机床或工艺系统刚度不足时,易引起振动. (一)前角对切削力的影响 前角增大,刀尖锋利,金属塑性变形减小,沿前刀面的摩擦力减小,因此切削力减小. 前角的增大,对切削分力F、F的影响程度也不一样,当主偏角K较大时,对F的影响较明显,而当主偏角K较小时,则对F的降低幅度更大些. (二)主偏角对切削力的影响 主偏角的改变,会改变各切削分力间的比例,从而改变了各分力的大小.实践证明,主偏角对主切削力的影响较小,对进刀抗力F和走刀抗力F的影响较大;根据切削力分解公式:F=FcosK;Fx=FsinK分析,主偏角减小,则轴向力增大,径向力减小;主偏角增大,使F减小,F增大,这有利于减轻工件的变形和系统的振动.(往往采用较大主偏角的车刀切削细长轴类零件,来减小径向分力F,就是这个道理) 但当工艺系统刚性较差时,主偏角减小,轴向力增大,易引起振动,因此,在选择主偏角时也要考虑此问题. (三)刃倾角λ对切削力的影响 刃倾角λ对主切削力F影响较小,但对进给抗力F和切深抗力F的影响较大.当λ减小时,使刀具受到的正压力的方向发生了变化,从而改变了切削合力F及其分力F的作用方向,使F增大,F减小.由此可见,从切削力角度分析,切削时不宜选用过大的负刃倾角,否则会增大F的作用而产生振动,从而影响加工质量. 三、车刀几何角度对切削热的影响 车削过程所消耗的能量,除了极少部分用以形成新表面外,绝大部分都转换为热能,以切削热的形式表现出来,使工艺系统的温度升高.分析可知,车削时热量主要来源于切屑的变形功和前、后刀面的摩擦功.这些热量产生后又将通过切屑、工件、刀具和周围介质传出,使产热与散热达到动态平衡状态.影响切削热与切削温度的因素很多,这里分析车刀几何角度对其产生的影响. (一)前角对切削温度的影响 前角增大,使切削力下降,切屑的变形和工艺系统的摩擦减轻,使产生的切削热减少,从而降低了切削温度.事实上,切削温度的高低不仅取决于工艺系统产生热量的多少,还受工艺系统散热条件的影响. (二)主偏角对切削温度的影响 减小主偏角时,使切削宽度增大,切削厚度减小,切削变形和摩擦减轻,同时,切削宽度增大后,散热条件改善,又有利于降低切削温度.因此,当工艺系统刚性足够时,采用小的主偏角切削,是降低切削温度、提高刀具的耐用度的一个重要措施,尤其是切削难加工材料时效果更显著. 四、车刀几何角度对刀具耐用度的影响 刀具的耐用度就是用来衡量刀具连续切削时间长短的参量,是指刀具从开始使用至达到磨损限度为止所用的连续的切削时间,它是衡量刀具切削性能的重要指标.由于刀具几何角度对耐用度的影响较大,合理选择刀具几何角度,可以大幅度提高刀具的耐用度. (一)前角对刀具耐用度的影响 适当增大前角,有利于减少切削力,降低切削温度,使刀具的耐用度提高.但是,如果前角增大到一定值以后,会使刀刃强度下降,散热条件逐渐变差,而且刀刃易于产生破损,耐用度反而会下降. (二)主偏角对刀具耐用度的影响 适当减小主偏角,能降低摩擦,提高刀具强度,改善散热条件,使刀具耐用度升高.当然,随着主偏角和副偏角的减小,会使系统的切深抗力F增大,当系统刚性不足时,会引起振动而影响加工质量. 五、车刀几何角度的选择原则 车刀的几何角度对车刀的切削性能有很重要的影响,科学合理的选择车刀的几何角度,应以保证加工质量,满足刀具的耐用度,提高生产率为目的.(粗加工、半精加工时,应提高生产率和满足刀具的耐用度;精加工时应保证加工的质量)同时,还应考虑车刀几何角度对切削过程中的切削力、切削热和刀具耐用度的影响,合理选择车刀的几何角度. (一)车刀前角选择原则 前角主要影响切削过程中的变形和摩擦、刀具强度,改变散热条件,影响刀具的耐用度.选择前角时,应该综合考虑材料和加工工艺的要求.1.在刀具强度允许的条件下,尽量选用大前角.2.被加工的材料导热系数低,应该选择小前角车刀,以改善散热效果,提高车刀的耐用度.3.在加工高强度材料时,为了防止车刀的破损,常采用负前角,以提高车刀的使用寿命. (二)车刀后角的选择原则 后角主要影响切削时的摩擦和刀具强度.1.当工件材料的强度、硬度较高时,宜取较小后角,以提高刀具强度;2.当工艺系统刚性较差时,应适当减小后角,防止系统产生振动;3.当加工精度要求较高时,应采用小后角. (三)主偏角的选择原则 主偏角主要影响刀具强度、耐用度和工艺系统加工稳定性.1.在工艺系统刚性不足时,常取较大主偏角,以减小切削力.2.在加工高强度、高硬度材料时,取较小主偏角以提高刀具的耐用度.3.副偏角影响工件的表面质量和刀具强度,在系统不易产生振动和摩擦的条件下,应选择较小的副偏角. 注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文. 本文为全文原貌 车刀几何角度对切削过程的影响与角度选择原则 裴旭