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刀具工作角度参考系和刀具工作角度

2019-10-20 00:0010900

  上节所述的刀具角度是在静止角度参考系(即假定参考系)中反映的角度,称为刀具静止角度。而刀具在切削工作时,由于进给运动及刀具安装方式的影响,使刀具工作时反映的角度不等于静止角度。刀具实际切削时反映的角度称为刀具工作角度,它应该在刀具工作参考系中讨论。

  一、刀具工作角度参考系

  刀具工作角度参考系的坐标平面应根据合成切削速度方向来确定。工作参考系中的坐标平面和刀具几何角度,其符号应加注下标“ e ”

  1 .工作基面 P re

  通过切削刃上选定点与合成切削速度方向垂直的平面。如图 1-16 所示。

  2 .工作切削平面 P se

  通过切削刃上选定点与切削刃相切并垂直于工作基面的平面。如图 1-16 所示。

  二、刀具工作角度的计算

  1 .进给量对工作角度的影响

  图 1-16 所示为横向进给时刀具工作角度的变化。

  设切断刀主偏角κ r =90 0 ,前角γ o > 0 0 ,后角α o > 0 0 ,左、右副偏角相等κ rL ′ = κ rR ′ ,左、右副后角相等 α oL =α OR ,刃倾角λ s = 0 0 ,安装时刀刃对准工件中心。

  当不考虑进给运动时,刀具主切削刃上选定点相对于工件运动轨迹为一圆周,主运动方向为过该点的圆周切线方向,此时,切削平面 P s 为过该点切于圆周的平面,基面 P r 是通过切削刃上该点垂直于切削平面同时又平行于刀杆底面的平面。γ f 、α f 为静止前、后角。

  当考虑横向进给运动后,主切削刃上选定点相对于工件的运动轨迹,是主运动和横向进给运动的合成运动轨迹,为阿基米德螺旋线。如图 1-16 所示,其合成运动方向 v e ,是过该点的阿基米德螺旋线的切线方向。工作基面 P re 应垂直于 v e ,工作切削平面 P se 过切削刃上该点并切于阿基米德螺旋线和 v e 重合, 于是 P re P se 相对 P r P s 相应地转动一 个

μ f 角 ( 在假定工作平面中度量,而本例中正交平面与假定工作平面重合,即μ f = μ o ) ,结果使切削刃的工作前角增加,工作后角减少。计算公式如下

              
  式中 f ——进给量 (mm/r);

  dw ——工件待加工表面直径( mm )。

  由式( 1-16 )可知,μ f 值随 f 值的增大而增大,随工件直径的减小而增大,显然切断刀接近工件中心位置时,α fe 非常小,常使刀刃崩刃或工件被挤断。

  当外圆车刀纵向进给时,工作前角和工作后角同样发生变化。这在车削大导程的丝杠或多头螺纹时必须加以注意和考虑的。

  2 .刀具安装高低对工作角度的影响

  如图 1-17 为切断刀安装高低对刀具工作角度的影响。 A 图是刀尖对准工作中心安装,此时基面与车刀底面平行,切削平面与车刀底面垂直,刀具静止角度与工作角度相等; b 图将刀尖安装高于工作中心,则工作基面 P re 平面和工作切削平面 P se 与静止参考系中的基面 P r 和切削平面 P s 发生倾斜,使工作前角γ oe 增大,工作后角α oe 减小; c 图是将刀尖安装得低于工作中心,则工作前角γ oe 减小,工作后角α oe 增大。工作角度与静止角度换算关系如下:

                  
  式中 γ oe ——正交平面内的工作前角;

  α oe ——正交平面内的工作后角;

                  
  θ 0 ——正交平面内 P r P re 的转角。

  由图 1-17 可知:

  式中 h ——刀尖高于或低于工件中心线的灵敏值( mm );

  d w ——工件待加工表面直径( mm )。

  3 .刀杆轴线偏装后对刀具工作角度的影响

  图 1-18 所示,车刀刀杆轴线与进给方向不垂直,工作主偏角κ re 和工作副偏角κ re ′ 将发生变化:


 图 1-17 刀具安装高低对刀具工作角度的影响

            
  式中 G ——假定工作平面 P f 与工作平面 P fe 之间的夹角,在基面内测量。

  在生产实际中,根据工作需要在安装时可以调整主偏角和副偏角的数值。

 

图 1-18 刀杆轴线不垂直于进给运动方向时的工作角度

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