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[推荐] 可转位车刀几何角度的设计、加工及检测

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发表于 2008-12-21 22:46:37 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自: 中国山东聊城

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可转位车刀几何角度的设计、加工及检测
  a  {6 E# s. y3 X9 `( j随着数控机床的普及,可转位车刀的应用范围日益扩大。可转位车刀在加工中转位迅速,尺寸稳定,刀片磨损后可快速更换,因此可显著提高加工效率,节省工具费用。
( n% r' X6 u" N7 I  1可转位车刀几何角度的设计6 R; V8 O* W. [; H, r  @
  可转位车刀刀片槽的空间位置主要由主偏角kr、刃倾角ls和前角g0确定。: l5 o0 Q6 Y" Z5 g! |6 n* U: N
  主偏角kr主偏角对可转位车刀的寿命影响较大。一般来说,减小主偏角可提高刀具工作寿命。但当工艺系统或被加工工件刚性不足时,减小主偏角会增大径向力,从而加大变形挠度,引起加工振动,降低加工精度和加工表面质量,同时影响刀具寿命,因此,应针对不同的加工条件选择不同的主偏角。设计刀具时的主偏角推荐值见表1。3 s' p+ a1 A/ x! M% d! ^/ e5 `
  刃倾角ls刃倾角对可转位车刀的切削性能也有较大影响。切削时,刃倾角的大小影响切屑流出方向。精车时,为避免切屑流向并擦伤已加工表面,刃倾角常取正值。此外,刃倾角的大小还会影响切削刃锋利程度。设计刀具时,刃倾角的推荐值见表2。( _. i: N1 d& x( x8 s0 m$ s: k
  前角g0前角的大小直接影响刀刃的强度和锋利程度。增大前角可减小切屑变形,使切削更为轻快,并提高刀具寿命。但前角太大会削弱切削刃强度,易于崩刃,反而会缩短刀具寿命。影响可转位车刀前角选择的因素较多,其设计推荐值见表3。在可转位车刀设计中,刀片自身的前角也是一个重要参数,应予重点考虑。/ O! V5 o  c' E3 y1 G, }2 X, ?
表1可转位车刀主偏角推荐值
加工条件
主偏角kr推荐值
粗车
工艺系统刚性较好
45°~75°
工艺系统刚性较差
75°~90°
精车
工艺系统刚性较好
45°
工艺系统刚性较差
60°~75°
加工细长轴、薄壁件
90°~95°
工件中间切入、仿形加工
45°~60°,90°~95°
表2可转位车刀刃倾角推荐值
加工条件
刃倾角ls推荐值
精车
0°~5°
粗车
-5°~0°
断续切削
-5°~0°
加工淬硬钢
-5°~-10°
表3可转位车刀前角推荐值
工件材料
前角g0推荐值
粗车
精车
低碳钢
13°~20°
20°~25°
碳素结构钢(正火)
10°~15°
13°~17°
碳素结构钢(调质)
5°~10°
8°~13°
合金结构钢(正火)
8°~13°
10°~15°
合金结构钢(调质)
5°~8°
5°~10°
灰铸铁(HT15-32、20-40)
5°~10°
5°~10°
高强度钢
-5°
-5°
表4可转位车刀后角推荐值
工件材料
后角推荐值
普通钢
5°~12°
普通铸铁
6°~8°
高强度钢
10°~15°
耐磨铸铁
8°~12
& t, _* K. [6 w% X/ ^. ~
  后角
3 A" a4 D2 N# I# `$ u  后角主要用于减小切削过程中后刀面与过渡表面之间的摩擦。设计可转位车刀时,需要对后角与前角进行综合考虑,选定刀片后角后,再根据刀片槽前角确定刀片槽后角。可转位车刀后角的设计推荐值见表4。
: ^2 L; z, c. M7 b  造型设计及图纸标注
6 q4 j: }5 h# c, S8 y6 P: b" ^  可转位车刀切削参数的图纸标注如图1所示。& G* X3 }  D( Y2 R" P- U
  用AutoCAD2000的实体功能设计可转位车刀时,首先根据加工条件选择刀片,然后减去刀片本身的前角和后角,即可确定设计可转位车刀所需全部参数。进行实体造型设计时,不能完全按照所需刃倾角和前角来旋转刀片,而应将其换算为法向前角,换算公式为tangn=tang0cosls(1)
/ K7 e4 v- {7 C2 z% [  实体造型时刀片旋转的顺序应为:主偏角→刃倾角→法向前角。
' a  C. }% p% G5 s
  图1可转位车刀切削参数的图纸标注
 楼主| 发表于 2008-12-21 22:49:23 | 显示全部楼层 来自: 中国山东聊城

可转位车刀几何角度的设计、加工及检测

可转位车刀几何角度的设计、加工及检测, Y2 k% \; E- @9 G  W
用AutoCAD2000的实体功能设计可转位车刀时,首先根据加工条件选择刀片,然后减去刀片本身的前角和后角,即可确定设计可转位车刀所需全部参数。进行实体造型设计时,不能完全按照所需刃倾角和前角来旋转刀片,而应将其换算为法向前角,换算公式为 4 |2 {+ V* z0 d8 K
; t* e% m2 z- {  X
tan
gn=tang0cosls
2 U4 K# f. n. T+ t8 q2 y
+ j8 |  B0 a0 F$ a- }实体造型时刀片旋转的顺序应为:主偏角→刃倾角→法向前角。
$ y; _! d' z% H) q% H. }2 Z0 R$ U5 f# F
2 可转位车刀的铣削加工
8 b8 z. V: H. F# A7 s/ \
3 E/ r; K2 W! O% d用数控铣床加工可转位车刀,可较好保证刀具制造的尺寸精度,但加工成本较高;用普通铣床加工可转位车刀,虽然成本较低,但通常只能加工前角、刃倾角均为0°的简单车刀。笔者通过对可转位车刀设计和加工的大量实践,总结出在普通铣床上加工带复合角度(即刃倾角和前角均不为0°)可转位车刀的工艺方法。 0 Z; Q% K( `' w

" T" R5 N! [2 [# [6 N在普通铣床上小批量加工可转位车刀时,最好使用万能平口钳作为
夹具。万能平口钳所带旋转轴越多,加工越方便,但平口钳结构较大时刚性相对较差。采用带四个旋转轴的万能平口钳(见图2)夹持加工可转位车刀时,首先夹紧车刀,转动轴1,形成车刀的主偏角;再转动轴3,形成车刀的刃倾角;然后转动轴2,形成车刀的法向前角。此时刀片槽底面与工作台平面平行。根据选定的车刀片,再转动轴4,使刀片槽的一边与工作台水平轴平行,此时即可对车刀进行铣削加工。加工完一个后墙后,转动轴4,再加工其它刀片槽后墙。 6 @6 Z  V, r" ~! k1 V
http://tools.newmaker.com/nmsc/u/2008/20081/art_img/200811923231236799.jpg ; A" t& t5 d( R4 Q) |  f
图2 带四个旋转轴平口钳的转轴坐标
若采用带三个旋转轴的万能平口钳(见图3)夹持加工可转位车刀,则旋转顺序与采用四轴平口钳时不同,应首先转动轴1,转动角度按式(2)计算;然后转动轴2,转动角度按式(3)计算;此时刀槽底面与机床水平面平行,即可按前述方法转动轴3并开始铣削加工。
  J/ E' D! r8 a1 v
http://tools.newmaker.com/nmsc/u/2008/20081/art_img/200811923235810613.jpg
% h6 h1 n+ p" e: a+ r- {  x图3 带三个旋转轴平口钳的转轴坐标
tanq=tang0/tanls
' T% V/ e9 W5 n4 L0 g# t. }8 f: f' o8 K1 U7 w9 M
tang=(tan2g0+tan2ls)½
3 y6 U/ y6 ?& e* `6 }. e0 y8 U  \. ~
在普通铣床上大批量加工可转位车刀时,可采用分别放置于车刀两侧面和底面的垫铁来调整角度,亦可将垫铁固定于平口钳上(此时使用只有一个旋转轴的平口钳夹持工件即可)。
* a2 L5 g% V& \0 Z4 U
' ~# @) E& B& u/ `3 可转位车刀角度的检测 & Z& d, n. t. t. \

$ x# G& _) u  E, n" l  d6 R: `7 t! W1) 主偏角kr的检测
0 O) p. o/ `' i3 }. e; y3 k+ u! C" E& F
将可转位车刀置于万能工具显微镜上,测量车刀侧基面与主切削刃之间的夹角f,然后根据公式kr=90°-f 即可计算出主偏角kr。
* ^$ S" L* a; o  m8 u
2 t  x4 d6 S, Q# [6 e2) 刃倾角ls、后角a0的检测 $ g% p! K8 F7 A  H$ }

  C0 w; G; ^( H将可转位车刀置于平板上,用万能角度尺直接测量刃倾角ls和后角a0。检测ls时,应沿主切削刃方向测量;检测a0时,首先沿垂直于主切削刃方向测量出an,再根据公式tana0=tanancosls计算出a0。 8 a8 B" W# _4 r) T/ W: o# z5 E
/ _7 m% |8 ^! v5 W+ q; O/ b
可转位车刀其它尺寸的检测可参照普通车刀的检测方法。
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