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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6 m! k+ O" r9 C7 X5 |4 e, |* n
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。# m( F/ N" e/ W% R/ h" j
  1可转位车刀几何角度的设计" @4 x/ R* ?; ?/ v0 P, j
  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。
' m% @8 ^. t4 I! `- U; L6 R  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。
9 q' _  J" j/ T# n" d1 u  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。$ Z( Y; ]% |& `  ~7 b! e' n6 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。* S! _7 e+ R3 w
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
% [* Y( _( h1 e- P' u7 f% v  C3 f4 z
  后角5 @) f; }5 K3 A! y5 G% T, P) V
  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。
% [* Q  P3 f2 @4 J. q8 a* R1 J  造型设计及图纸标注1 _! F( M6 }5 S
  可转位车刀切削参数的图纸标注如图1所示。
) }; X# b  x5 n" J/ z4 ]9 ]/ S* O  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)
4 a' s8 x0 z. r# r4 L  实体造型时刀片旋转的顺序应为:主偏角→刃倾角→法向前角。
6 z4 ~; J3 T* w/ x
  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
4 O, @: h$ G% Q8 d* D0 f9 {' C6 u6 Y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
! d7 x+ L. a+ a6 p/ E, s( e! l1 f! w  h- w9 s: K0 b
tan
gn=tang0cosls
# p: W3 ]9 j6 @5 }/ D  [7 Y! R. N! f# r
实体造型时刀片旋转的顺序应为:主偏角→刃倾角→法向前角。
& \' _1 f+ z  e% S# I4 z4 k
. E! N+ V" r& v2 可转位车刀的铣削加工
+ `' B' y4 h7 C( r: p, h2 `
8 D- t" w: d0 b3 L" }. \6 G7 C, ^' U# M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。
9 f1 i3 Y  c7 ~: t+ D9 ]* ]
* v6 O7 Q0 d* q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。
+ C. X6 r8 P2 m# ]- j
http://tools.newmaker.com/nmsc/u/2008/20081/art_img/200811923231236799.jpg ( P+ z7 I" [' N; l
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。
% d# U8 s( x* F9 O, a
http://tools.newmaker.com/nmsc/u/2008/20081/art_img/200811923235810613.jpg 5 i6 t, P: G3 f
图3 带三个旋转轴平口钳的转轴坐标
tanq=tang0/tanls 1 q5 e7 n' f9 v$ M' P
5 I6 c  n2 [" @" }3 ~& N
tang=(tan2g0+tan2ls)½ 7 t" u7 h& K) Z" E. }8 N2 K

8 D( q/ D9 p0 c- @7 b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)。
0 k1 K& x, x) `4 T& U9 Y( L/ _) d0 ~8 i' T& Y. ]
3 可转位车刀角度的检测 ' M9 v- W( I: G4 V

- S& F9 u7 Y5 e) J1) 主偏角kr的检测 6 ]- p$ F" X: ~6 v. T5 P5 |% Q* J
. |7 n9 _3 y8 D' M
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。 $ e1 \+ O- ^/ B2 F( [$ [

4 L* G5 I4 _# c+ G, V9 Z9 I) n4 a2) 刃倾角ls、后角a0的检测 / @* t% o8 G% h/ N, y

7 V, j1 `. @" G& q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。   y% o& I3 S8 }3 j" S, V7 G3 Q
& |7 ]2 K. c9 S& C
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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