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可转位刀具在金属切削刀具领域的体现
时间:2016-08-10 点击次数:413
可转位刀具在金属切削刀具领域的体现
市场经济不断地推进,现代企业在高目标和低成本的追求过程中,已逐渐改变了传统的“大而全”、“小而全”的模式,取而代之的是以投入zui小的人力、物力获得zui大效益的“主题”生产。体现在金属切削刀具领域,成本已不再是简单的购买刀具的费用,一方面,采用什么样的刀具会影响到产品工艺、机床的选型和配置、生产效率、产品质量等,因而受到越来越多的重视;另一方面,自制刀具是否划算?人力物力的投入也成为企业考虑的问题。企业内部的成本核算推进了生产过程的专业化服务。因此,对一般机械加工企业来说,刀具的配置,更多的是如何选、如何用,而不是在如何设计与制造上。
1.可转位刀具选用的一般原则
可转位刀具按工艺类别已有相应iso标准和gb国家标准,标准以若干位特定的英文字母代码和阿拉伯数字组合,表示该刀具的各项特征及尺寸,在选择之前需确定加工工艺类别,即外圆车削、内孔车削、切槽、铣削、还是其他。
刀片夹紧方式的选择 在国家标准中,一般夹紧方式有上压式(代码为c)、上压与销孔夹紧(代码m)、销孔夹紧(代码p)和螺钉夹紧(代码s)四种,有的公司还有牢固夹紧(代码为d)图1。但这仍不可能包括可转位车刀所有的夹紧方式。例如代号p是用刀片的中心圆柱形销夹紧,而夹紧方式有杠杆式,偏心式等,而且,各刀具商所提供的产品并不一定包括了所有的夹紧方式,因此选用时要查阅产品样本。各夹紧方式适用不同形式的刀片,如无孔刀片常用上压式(c型),陶瓷、立方氮化硼等刀片常用此夹紧方式。d和m型夹紧可靠,适用于切削力较大的场合,如加工条件恶劣、钢的粗加工、铸铁等短屑的加工等。p型前刀面开放,有利于排屑,一般中、轻切削可选用。s型结构简单紧凑,无阻排屑,是沉孔刀片的夹紧方式,可用正前面刀片,适合于轻切削和小孔加工等。
刀片外形的选择 刀片外形与加工的对象、刀具的主偏角、刀尖角和有效刃数等等有关。一般外圆车削常用80°凸三边形(w型),四方形(s型)和 80°棱形( c型)刀片。仿形加工常用55°(d型)、35°(v型)棱形和圆形(r型)刀片。90°主偏角常用三角形(t型)刀片。不同的刀片形状有不同的刀尖强度,一般刀尖角越大,刀尖强度越大,反之亦然。圆刀片(r型)刀尖角zui大,35°菱形刀片(v型)刀尖角zui小(图2)。在选用时,应根据加工条件恶劣与否,按重、中、轻切削针对性地选择。在机床刚性、功率允许的条件下,大余量、粗加工应选用刀尖角较大的刀片,反之,机床刚性和功率小、小余量、精加工时宜选用较小刀尖角的刀片。
 
从切削力考虑,刀尖角越大,在车削中对工件的径向分力越大,越易引起切削振动。
从有效刃数来看,同等条件下,圆形刀片zui多,棱形刀片zui少,zui近又现出了一种80°的四边形刀片(q型),这种刀片比80°棱形刀片的有效刃数增加了一倍。
刀杆头部形式的选择刀杆头部形式按主
偏角和直头、偏头分有15~18种,各形式规定了相应的代码,国家标准和刀具样本中都—一列出,可以根据实际情况选择。有直角台阶的工件,可选大于或等于叨往偏角的刀杆。一般粗车,可选主偏角45°~90°的;精车,可选45°~75°的;中间切入、仿形,可选45°~107.5°的;工艺系统刚性好时可选较小值,工艺系统刚性差时,可选较大值。
刀片后角的选择常用的刀片后角有n(0°)、c(7°)、p(11°)、e(20°)等,一般粗加工,半精加工可用n型。半精加工、精加工可用c型、p型、也可用带断屑槽形的n型刀片。加工铸铁、硬钢可用n型。加工不锈钢可用c型、p型。加工铝合金可用p型、e型等。加工弹性恢复性好的材料可选用较大一些的后角。
一般镗孔刀片,选用c型、p型,大尺寸孔可选用n型。
左右手刀柄的选择有三种选择:r(右手)、l(左手)和n(左右手)。要注意区分左右刀的方向。选择时要考虑机床刀架是前置式还是后置式、前刀面是向上还是向下、主轴的旋转方向以及需要的进给方向等,图5表示了左右手螺纹刀在不同的情况下所得到的不同结果。
刀杆尺寸的选择 刀杆基本尺寸有刀尖高度,刀杆的宽度和长度,在标准尺寸系列中,这些都是相对应的,选择时应与所使用的机床相匹配,使车刀装在卧式车床刀架上的刀尖位置处于车床主轴中心线等高位置,若略低一点可以加垫片解决,但对于数控机床,原则上不得加垫片。刀杆的长度应考虑到刀杆需要的悬伸量,这悬伸量应尽可能小。内孔刀杆还要考虑加工的zui小孔径等等。
切削刃长度的选择 切削刃的长度应根据加工余量来定,zui多是刃长的2/3参加切削。要考虑到主偏角对有效切削刃长度的影响。
刀片精度等级的选择 刀片精度等级根据加工作业,例如精加工、半精加工、粗加工等选择,以便在保证作业任务完成的前提下,降低加工成本。国家标准有a~u共12个精度等级,车削常用等级为g、m、u。一般,精密加工选用高精度的g级刀片;非铁金属材料的精加工,半精加工宜选用g级刀片。淬硬(45hrc以上)钢的精加工也可选用g级刀片。精加工至重负荷粗加工可选用m级、粗加工可选用u级刀片。
刀尖圆弧半径的选择 刀尖圆弧半径不仅影响切削效率,而且关系到被加工表面粗糙度及精度。从刀尖圆弧半径与zui大进给量关系来看,zui大进给量不应超过刀尖圆弧半径尺寸的80%,否则将恶化切削条件,甚至出现螺纹状表面和打刀等问题。因此,选择的刀尖圆弧半径应等于或大于零件车削zui大进给量的1.25倍。当刀尖角小于90°时,允许的zui大进给量应下降。
刀尖圆弧半径还与断屑的可靠性有关。为保证断屑,切削余量和送给量有一个zui小值,当刀尖圆弧半径减小,所得到的这两个zui小值也相应减小,因此,从断屑可靠出发,通常对于小余量、小进给车加工作业应采用小的刀尖圆弧半径,反之宜采用较大的刀尖圆弧半径。
刀尖圆弧半径与进给量在几何学上是形成被加工零件表面粗糙度的两个参数:h≈f²/8rε(式中,h为加工表面轮廓高µm,f为进给量mm/r,rε为刀尖圆弧半径mm)。由此式可知,当被加工零件表面粗糙度与进给量已设定后,就可选择相应的刀尖圆弧半径rε≥f²/8h.
 

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