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武漢現(xiàn)代精工車刀幾何參數(shù)的選擇

Date：2020/3/9 11:26:14 / Read： / Source：本站

由于熱塑性材料和熱固性材料具有不同的加工性能和特性，所以所用刀具的幾何參數(shù)是不同的，下面以車刀為例分別加以討論。2.6.1 切削熱塑性塑料時(shí)刀具幾何參數(shù)的選擇（1）車刀的幾何參數(shù)①?zèng)Q定前刀面、后刀面、副后刀面、主切削刃和副切削刃空間位置的幾何角度，即前角為γ0、后角α0、楔www.bade.org.cn 武漢現(xiàn)代精工機(jī)械股份有限公司v角β0、主偏角κr、副偏角[插圖]和刃傾角λs。②前刀面和后刀面的形狀，是平面、曲面或折面。③切削刃的形狀有直線、折線或曲線。④刃區(qū)形式，在塑料切削中，由于切削力比較小而且材料的回彈性大，所以均采用鋒刃形式。所謂鋒刃即是切削刃刃磨www.bade.org.cn 武漢現(xiàn)代精工機(jī)械股份有限公司得非常鋒利。在設(shè)計(jì)車削熱塑性的車刀時(shí)，根據(jù)被加工材料的特點(diǎn)，首先要保證加工質(zhì)量，而后考慮提高生產(chǎn)率和降低成本。（2）前角γ0的選擇 前角γ0是表示前刀面相對(duì)于基面的傾斜程度的幾何量。前角γ0越大，車刀的前刀面傾斜越大，切屑流出越方便，產(chǎn)生的切削力越小，熱量也少。但是前角過大時(shí)，會(huì)使刃口強(qiáng)度下降，傳熱截面積減少而致切削區(qū)內(nèi)溫度升高。所以，應(yīng)根據(jù)不同被切削塑料的牌號(hào)和所用的刀具材料，以及加工要求（精加工或粗加工）和切削條件來www.bade.org.cn 武漢現(xiàn)代精工機(jī)械股份有限公司選取其合理的前角值。前角γ0的大小也影響刀具對(duì)被加工材料作用力的方向和大小。如圖2-54所示是切削有機(jī)玻璃時(shí)前角對(duì)作用力大小和方向的影響。從圖可見，前角由-20°逐漸增大至40°時(shí)，作用力由大變小，并且其方向也發(fā)生了很大的變化，由作用于待加工表面內(nèi)部而逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榘亚行枷破鸬牧?。?shí)際切削www.bade.org.cn 武漢現(xiàn)代精工機(jī)械股份有限公司中，其最佳方案是使切削力的作用方向和切削運(yùn)動(dòng)方向重合，這時(shí)的加工質(zhì)量最好。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)進(jìn)給量f=0.25mm/r時(shí)，γ0=20°；f=0.1mm/r時(shí)，γ0=20°；或當(dāng)f=0.05mm/r時(shí)，γ0=40°這些組合作用力基本和切削運(yùn)動(dòng)方向重合。從作用力方向來分析前角γ0對(duì)加工質(zhì)量的影響，很顯然前角是應(yīng)選取大些，尤其是進(jìn)給量小時(shí)前角更應(yīng)大些。前角的大小對(duì)切削過程中振幅的大小也有較大的影響。實(shí)驗(yàn)證明，前角越大時(shí)振幅越小。振動(dòng)會(huì)使已加工表面質(zhì)量下降，引起已加工表面的波紋，從這個(gè)角度來說，切削時(shí)也應(yīng)當(dāng)選取較大的前角。實(shí)際上，和車削金屬一樣，車削塑料時(shí)所選用的前角過大或者過小都不好，應(yīng)當(dāng)有個(gè)合理的前角γopt。切削各種塑料的合理前角γopt應(yīng)根據(jù)下述原則來選擇。①首先要保證已加工表面質(zhì)量 如果被切削的塑料熔點(diǎn)低時(shí)，則應(yīng)采用較大前角。否則由于前角小而使切削區(qū)域內(nèi)的溫度高，使被切削的材料變軟，致使已加工表面產(chǎn)生涂抹現(xiàn)象而降低加工質(zhì)量。例如氟塑料的耐熱溫度為150℃，聚苯乙烯的耐熱溫度為8www.bade.org.cn 武漢現(xiàn)代精工機(jī)械股份有限公司0℃，聚酰胺類（尼龍-6）的耐熱溫度為55～58℃。盡管氟塑料、聚苯乙烯的強(qiáng)度均比聚酰胺大，但按表面質(zhì)量的要求，精加工時(shí)它們的合理前角γopt分為：氟塑料選用γopt=10°～15°；聚苯乙烯塑料選用γopt=10°～20°；聚酰胺塑料選用了γopt=30°～45°。②不同的加工要求時(shí)合理前角γopt不同 所謂加工要求是指精加工或是粗加工。精加工要求表面質(zhì)量好，要求刀具刃口鋒利，振動(dòng)要小，因此合理前角γopt值應(yīng)大些。粗加工時(shí)，由于切除切屑的截面積較大，www.bade.org.cn 武漢現(xiàn)代精工機(jī)械股份有限公司產(chǎn)生的切削力相對(duì)也大，為了不使切削區(qū)域內(nèi)溫度過高，其合理前角γopt小些，一般γopt=0°～10°。③不同的刀具材料前角γopt不同 硬質(zhì)合金車刀由于彎曲強(qiáng)度小，抗沖擊韌性差，為了增強(qiáng)刃口強(qiáng)度，應(yīng)選擇較小的前角γopt。高速鋼、合金工具鋼和碳素工具鋼車刀，由于彎曲強(qiáng)度好，抗沖擊性能也好，所以可選擇較大的前角γopt。④塑料品種不同前角γopt應(yīng)有區(qū)別 車削金屬時(shí)，工件材料的強(qiáng)度和硬度對(duì)前角影響很大。車削熱塑性塑料時(shí)，盡管它們的品種不同，但前角變化不大。一般來說，易形成不連續(xù)切屑的塑料，則選擇較小的前角。⑤成型車刀要選擇較小的前角 用成型車刀車削成型塑料工件時(shí)，為了防止車刀刃形畸變，必須取較小的前角才能保證加工精度。有時(shí)取γopt=0°，但這時(shí)車刀的切屑條件不好，應(yīng)在保證切削刃成型精度的前提下，設(shè)法增大后角?？偟恼f來，車削熱塑性塑料選擇前角時(shí)，必須保證車刀刃口的鋒利。精車熱塑性塑料的外圓車刀前角γopt，推薦按表2-11選擇。表2-11 車削熱塑性塑料時(shí)車刀的幾何參數(shù)（3）后角α0的選擇 后角α0是表示車刀后刀面相對(duì)于切削平面的傾斜程度的，主要作用是減小后刀面和已加工表面之間的摩擦。實(shí)際切削時(shí)，刀具刃口半徑并非絕對(duì)尖銳，如圖2-55所示總是有個(gè)半徑ρ。顯然，在M點(diǎn)以上的塑料方能變?yōu)榍行?，只有ac′厚度的塑料被刃口壓下去。刃口切過后被壓下的塑料又彈性恢復(fù)而成已加工表面。后角小，彈性恢復(fù)層同后刀面的摩擦面積增加。它是導(dǎo)致切削刃與后刀面磨損的主要原因之一，也是產(chǎn)生切削熱的主要來源之一。從上述角度來看，增大后角能減少摩擦，減少切削熱的產(chǎn)生，提高加工表面質(zhì)量和刀具的壽命。[插圖]圖2-55 已加工表面形成過程從圖2-55中可見，在前角γ0一定時(shí)，后角α0越大，則刃口半徑ρ越小，切削刃越鋒利。在同樣的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)VBⅠ下，后角大的刀具由開始使用到磨鈍，所磨去的金屬體積增大（圖2-56），這也是增大后角α0可以提高刀具壽命的原因之一。但增大后角α0后，切削刃和刀頭的強(qiáng)度削弱，導(dǎo)熱面積和熔熱體積減小，這是增大后角的不利方面，由于溫度升高影響表面質(zhì)量。后角α0選擇原則：①和前角一樣，首先考慮加工表面質(zhì)量 后角越大，表面質(zhì)量越好，在其他因素允許www.bade.org.cn 武漢現(xiàn)代精工機(jī)械股份有限公司的情況下，應(yīng)盡量選取較大的后角；②被加工塑料線膨脹系數(shù)越大，選用的后角α0應(yīng)越大，這樣才能減少由于加工表面膨脹而與后刀面產(chǎn)生的強(qiáng)烈摩擦；③粗加工時(shí)為了提高刃口強(qiáng)度和散熱面積應(yīng)選用較小的后角，精加工則選用較大的后角。綜合上述可見，在前角γ0一定的情況下，切削塑料的后角α0比切削金屬后角要大，要保證切削刃刃口鋒利。切削熱塑性塑料的刀具后角，推薦加工材料和刀具材料按表2-10中選取。（4）主偏角κr的選擇 主偏角κr是主切削刃在基面上的投影和走刀方向的夾角，它是表示主切削刃相對(duì)于走刀方向傾斜程度的。如圖2-57所示，當(dāng)車刀的刀尖半徑r=0，外圓車刀車削所留下的殘留面積情況。它的高度Rmax為：[插圖]，并由殘留面積△abc計(jì)算出輪廓算術(shù)平均偏差[插圖]圖2-57 外圓車削時(shí)殘留面積[插圖]∴[插圖]若刀尖半徑r>0時(shí)，經(jīng)過運(yùn)算則可得：由上述推導(dǎo)可見，主偏角κr增大，則被加工塑料工件表面粗糙度值Ra也增大。另外，主偏角κr還影響徑向力Fy和軸向力Fz的大小。主偏角κr增大，徑向力Fy減小，這點(diǎn)對(duì)車削細(xì)長軸類塑料工件時(shí)十分重要。車削細(xì)長軸取κr=90°。車削非細(xì)長軸工件，推薦按表2-10的數(shù)值選取。（5）刃傾角λs的選擇 刃傾角λs是表示主切削刃相對(duì)于基面的傾斜量。刃傾角λs可以改變切屑流出的方向。圖2-58是刃傾角λs對(duì)切屑流出方向的影響。切削熱塑性塑料通常形成帶狀切屑，有時(shí)纏繞工件而妨礙加工正常進(jìn)行。為了正常加工，可以根據(jù)實(shí)際情況變換λs的大小和方向來控制切屑流出方向，達(dá)到順利排屑的目的。www.bade.org.cn 武漢現(xiàn)代精工機(jī)械股份有限公司

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