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        武漢現代精工車刀幾何參數的選擇

        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 切削熱塑性塑料時刀具幾何參數的選擇(1)車刀的幾何參數①決定前刀面、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.gdz537.com 武漢現代精工機械股份有限公司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.gdz537.com 武漢現代精工機械股份有限公司得非常鋒利。在設計車削熱塑性的車刀時,根據被加工材料的特點,首先要保證加工質量,而后考慮提高生產率和降低成本。(2)前角γ0的選擇 前角γ0是表示前刀面相對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,產生的切削力越小,熱量也少。但是前角過大時,會使刃口強度下降,傳熱截面積減少而致切削區內溫度升高。所以,應根據不同被切削塑料的牌號和所用的刀具材料,以及加工要求(精加工或粗加工)和切削條件來www.gdz537.com 武漢現代精工機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所示是切削有機玻璃時前角對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,作用力由大變小,并且其方向也發生了很大的變化,由作用于待加工表面內部而逐漸轉變為把切屑掀起的力。實際切削www.gdz537.com 武漢現代精工機械股份有限公司中,其最佳方案是使切削力的作用方向和切削運動方向重合,這時的加工質量最好。實驗證明,當進給量f=0.25mm/r時,γ0=20°;f=0.1mm/r時,γ0=20°;或當f=0.05mm/r時,γ0=40°這些組合作用力基本和切削運動方向重合。從作用力方向來分析前角γ0對加工質量的影響,很顯然前角是應選取大些,尤其是進給量小時前角更應大些。前角的大小對切削過程中振幅的大小也有較大的影響。實驗證明,前角越大時振幅越小。振動會使已加工表面質量下降,引起已加工表面的波紋,從這個角度來說,切削時也應當選取較大的前角。實際上,和車削金屬一樣,車削塑料時所選用的前角過大或者過小都不好,應當有個合理的前角γopt。切削各種塑料的合理前角γopt應根據下述原則來選擇。①首先要保證已加工表面質量 如果被切削的塑料熔點低時,則應采用較大前角。否則由于前角小而使切削區域內的溫度高,使被切削的材料變軟,致使已加工表面產生涂抹現象而降低加工質量。例如氟塑料的耐熱溫度為150℃,聚苯乙烯的耐熱溫度為8www.gdz537.com 武漢現代精工機械股份有限公司0℃,聚酰胺類(尼龍-6)的耐熱溫度為55~58℃。盡管氟塑料、聚苯乙烯的強度均比聚酰胺大,但按表面質量的要求,精加工時它們的合理前角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。精加工要求表面質量好,要求刀具刃口鋒利,振動要小,因此合理前角γopt值應大些。粗加工時,由于切除切屑的截面積較大,www.gdz537.com 武漢現代精工機械股份有限公司產生的切削力相對也大,為了不使切削區域內溫度過高,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 硬質合金車刀由于彎曲強度小,抗沖擊韌性差,為了增強刃口強度,應選擇較小的前角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應有區別 車削金屬時,工件材料的強度和硬度對前角影響很大。車削熱塑性塑料時,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,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。有時取γopt=0°,但這時車刀的切屑條件不好,應在保證切削刃成型精度的前提下,設法增大后角??偟恼f來,車削熱塑性塑料選擇前角時,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 車削熱塑性塑料時車刀的幾何參數(3)后角α0的選擇 后角α0是表示車刀后刀面相對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。實際切削時,刀具刃口半徑并非絕對尖銳,如圖2-55所示總是有個半徑ρ。顯然,在M點以上的塑料方能變為切屑,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而成已加工表面。后角小,彈性恢復層同后刀面的摩擦面積增加。它是導致切削刃與后刀面磨損的主要原因之一,也是產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,減少切削熱的產生,提高加工表面質量和刀具的壽命。[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,后角α0越大,則刃口半徑ρ越小,切削刃越鋒利。在同樣的磨鈍標準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,切削刃和刀頭的強度削弱,導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量。后角α0選擇原則:①和前角一樣,首先考慮加工表面質量 后角越大,表面質量越好,在其他因素允許www.gdz537.com 武漢現代精工機械股份有限公司的情況下,應盡量選取較大的后角;②被加工塑料線膨脹系數越大,選用的后角α0應越大,這樣才能減少由于加工表面膨脹而與后刀面產生的強烈摩擦;③粗加工時為了提高刃口強度和散熱面積應選用較小的后角,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于走刀方向傾斜程度的。如圖2-57所示,當車刀的刀尖半徑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計算出輪廓算術平均偏差[插圖]圖2-57 外圓車削時殘留面積[插圖]∴[插圖]若刀尖半徑r>0時,經過運算則可得:由上述推導可見,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,這點對車削細長軸類塑料工件時十分重要。車削細長軸取κr=90°。車削非細長軸工件,推薦按表2-10的數值選取。(5)刃傾角λs的選擇 刃傾角λs是表示主切削刃相對于基面的傾斜量。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,有時纏繞工件而妨礙加工正常進行。為了正常加工,可以根據實際情況變換λs的大小和方向來控制切屑流出方向,達到順利排屑的目的。www.gdz537.com 武漢現代精工機械股份有限公司

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