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金属切削基本规律的应用(3)

2018-09-06 00:002570
 ( 三 )主偏角、副偏角和刀尖

  1. 主偏角的功用和选择

  ( 1)主偏角的功用 主偏角主要影响各切削分力的比值,也影响切削层截面形状和工件表面形状。

  当主偏角减小, Ff减小、 Fp增加,从而可能顶弯工件和切削时产生振动。但当偏角减小,进给量f和背吃刀量ap不变时,切削宽度增加,散热条件改善,刀具耐用度提高。

  ( 2)主偏角的选择

  主偏角的选择原则是,在工艺系统刚度允许的前提下,选择较小的主偏角。表 2-16为主偏角的参考值

表 2-16 主偏角的参考值

工作条件

主偏角 κ r

系统刚性大、背吃刀量较小、进给量较大、工件材料硬度高

10 °~ 30°

系统刚性大 、加工盘类零件

30 °~ 35°

系统刚性小 、背吃刀量较大或有冲击

60 °~ 75°

系统刚性小 、车台阶轴、车槽及切断

90 °~ 95°

  2. 副偏角的功用和选择

  ( 1)副偏角的功用

  副偏角主要影响已加工表面的粗糙度,也影响切削分力的比值。副偏角减小,表面粗糙度的值小,但会增大背向力 Fp.

  ( 2)副偏角的选择

  副偏角选择时,主要按加工性质,一般可取 100~ 150,切断刀为保证刀尖强度,可取 10~ 20

  3. 刀尖形式

  图 2-35为刀尖的各种形式。

 

  a) 图为直线型倒角刀尖,也称为过渡刃。一般κ =1/2κr, bε≈ (1/4~ 1/5)ap,这种刀尖用于粗车或强力车刀上

  b) 图为圆弧刃刀尖。刀尖圆弧半径 rε增大,平均主偏角减小,表面粗糙度的值减小,刀具耐用度会提高,但 Fp力增大,切削中会产生振动。

  c) 图为平行刃,也称为修光刃。是在副切削刃近刀尖处磨出一小段κr/=0的平行刀刃。修光刃长度 bε /=(1.2-1.5)f 。修光刃能降低表面粗糙度的值,但bε过大则易引起振动。

  d) 为大圆弧刀尖。其平均主偏角和副偏角均较小,刀具强度和耐用度均较高,工件表面粗糙度值较小。

  (四)刃倾角

  1. 刃倾角的功用

  刃倾角的功用主要是控制切屑流向,使刀刃锋利的同时,改变切削刃的工作状态。

 

  如图 2-36所示为刃倾角对切屑流向的控制。直角切削(λ s =0 0)时,切屑近似地沿切削刃的法线方向流出。而斜角切削(λ s ≠0 0)时,切屑偏离切削刃的法线方向流出。λ s﹤ 0 0时,切削流向已加工表面,因而会划伤已加工表面;λ s﹥ 0 0,切屑流向的改变,使实际起作用的前角增大,增加了切削刃的锋利程度。

  如图 2-37所示,在断续切削的条件下,斜角切削可使切削刃逐渐平稳地切入切出,但当λs﹥ 0时,刀尖会首先接触工件,易崩刃;而λs﹤ 00时,远离刀尖的切削刃先接触工件,既保护了刀尖,又提高了承受冲击的能力。但负的刃倾角会使背向力 F P增大,导致工件变形及切削中产生振动。

  2. 刃倾角的选择

  刃倾角的选择应根据生产条件具体分析,一般情况下可按加工性质选取,精车λ s =0 0~ 5 0;粗车λ s =0 0~ -5 0;断续车削λ s =-30o~ -45o;工艺系统刚性较差时不宜选负的刃倾角。

  五、合理切削用量的选择

  (一)切削用量选择的原则

  确定切削用量时,应是在保证加工质量(表面粗糙和加工精度)要求以及工艺系统刚性允许的情况下,在充分利用机床功率和发挥刀具切削性能时的最大切削量。

  粗加工时,毛坯余量大,工件的几何精度和表面粗糙度等技术要求低,因此应以发挥机床和刀具的切削性能,减少机动时间和辅助时间,提高生产率和提高刀具耐用度,作为选择切削用量的主要依据。

  精加工时,加工余量不大,加工精度高,表面粗糙度值要求小,因此应以提高加工质量作为选择切削用量的主要依据,然后考虑尽可能提高生产率。

  (二)切削用量的选择

  切削用量选择的顺序应是先确定背吃刀量 a p、再确定进给量 f、最后确定切削速度vc。因为在切削用量三要素中,背吃刀量 a p对刀具耐用度的影响最小,而切削速度 vc对刀具耐用度的影响最大。

  1. 背吃刀量 a p的选择

  应选择尽量大的背吃刀量,尽量在一次走刀中,把本工序加工应切除的加工余量切除掉。

  如在粗加工时,当加工余量过大或工艺系统刚性较差时,也可分二次:

  第一次进刀 ap1 a p1 =(2/3~ 3/4)A ( 2-12)

  第二次进刀 a p2 a p2 =(1/3~ 1/4)A ( 2-13)

  式中 A ———— 单边余量( mm)。

  2. 进给量 f的选择

  限制粗加工最大进给量 f的主要因素是刀杆和刀片的强度、进给机构的强度及工艺系统的刚性。表 2-17是硬质合金及高速钢车刀粗车外圆的端面时的进给量。表 2-18为硬质合金刀片强度允许的进给量。

  限制精加工时最大进给量的主要因素是加工表面的表面粗糙度。表 2-19为硬质合金外圆车刀半精加工时的进给量。

  3. 切削速度vc的选择

  粗加工时限制切削速度vc的主要因素是刀具耐用度和机床功率。

  精加工时限制切削速度 vc的主要因素是刀具耐用度。精加工时切削力较小,

  机床功率一般能满足。

  当已确定了背吃刀量 ap和进给量 f后,按合理刀具耐用度 T,求切削度vc时,用以下公式:

 (2-14)

  式中 vc —————切削速度 (m/min);

  T ————— 合理刀具耐用度( min);

  m ————— 刀具耐用度指数(查表 2-9);

  c v ————— 切削速度系数(查表 2-20);

  x v 、 y v ————分别为背吃刀量 a p ,进给量 f对 v c的影响指数(查表 2-20);

  K v ————— 切削速度修正系数(查表 2-21~表 2-24)。

  根据 v c=π d wn/1000计算工件转速 n

  n= ( 1000v c) /(π d w) (2-15)

  式中 n —————工件转速( r/mim);

  v c ————— 切削速度( m/min);

  d w ————— 工件待加工表面直径( mm)。

  根据机床说明书,选择相近较低档的转速 n。

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