数控车刀的几何参数.

数控车刀的几何参数

一、刀具几何参数

刀具的切削性能主要是由刀具材料的性能和刀具几何参数两方面决定的。刀具几何参数的选择是否合理对切削力、切削温度及刀具磨损有显著影响。选择刀具的几何参数要综合考虑工件材料、刀具材料、刀具类型及其他加工条件（如切削用量、工艺系统刚性及机床功率等）的影响。

刀具组成部分如图1-1所示。

图1-1

主偏角κr——主切削刃在基面上的投影与进给方向的夹角。

刃倾角λs——在切削平面ps内，主切削刃与基面pr的夹角。

还有：副前角γoˊ、副后角αoˊ、副偏角κrˊ、副倾角λsˊ

图1-2

二、刀具几何参数对加工精度的影响

在数控加工中，为降低加工工件表面粗糙度，减缓刀具磨损、提高刀具使用寿命、选择适宜的切削力等因素，通常车刀会存在刀尖圆弧半径r，主偏角kr，车刀刀尖距零件中心高的偏差等刀具几何参数的影响，必定引起被加工零件的轴

向尺寸误差和径向尺寸误差由此使得加工的运行轨迹与被加工零件的形状产生差异。因被加工零件表面形状各异，所以引起的差异也各不相同。

下面依次分析车削加工各类零件表面形状引起的差异以及采取的措施。

1．车刀刀尖圆弧半径对加工圆柱类零件表面的影响

众所周知，被加工零件表面的成形是由车刀与零件表面接触见切点的运行轨迹保证的，对于主偏角kr=90°的车削加工，参见图1.1示，被加工零件表面的轴向尺寸由刀尖圆弧半径点A保证。

图1.1

当（D-d）/2=ap>r时，由图可知，由刀尖圆弧半径引起的轴向尺寸变化量△a为△a=b-a=r

式中：b——零件轴向尺寸；

a——实际轴向位移量；

r——刀尖圆弧半径.

此时，刀具实际轴向位移是长度a为：a=b-△a=b-r

（D-d）/2=ap

△a=BC=

2

p

p

2

2a

-

ra

2

）

(

r=

-

-

p

a

r

此时，刀具实际轴向位移长度a=b-Δa=

2

2

y

y

a

ra

b--

对于主偏角KF＜90°的车削加工，当完成轴向加工即处于图1.1c位置时，被加工零件的已加工表面部由车刀刀尖A保证，零件的加工表面由刀具型面AC 和CE形成。显而易见，当刀具轴向位移长度为a时，则达到零件要求的轴向长度，所以轴向尺寸变化量Δa为：

Δa=b-a=BC+DE

因为BC=rsinKr

DE=CEctgKr=(ap-r+rcos，Kr)ctgKr

所以，Δa=rsinKr+(ap-r+rcosKr)ctgKr

此时，刀具的实际轴向位移长度a为：

a=b-Δa=b-rsinKr+(ap-r+rcosKr)ctgKr.....

当（D-d)/2=ap

由此可得结论：

对于圆柱类零件表面的加工，由于车刀刀尖圆弧半径与车刀主偏角的存在，使得被加工零件的轴向尺寸发生变化，且轴向尺寸的变化量随刀尖圆弧半径的增大而增大，随车刀主偏角的增大而减小，所以，在编制加工程序时，应相应改变其轴向位移长度，刀具几何参数对此类零件的径向尺寸无影响。

2．车刀刀尖圆弧半径对加工单段锥体类零件表面的影响

车削加工中，车刀与被加工零件的位置关系见图1.2。

图1.2

车刀处于初始加1点即为置1时，刀尖圆弧上B＇点与锥体端起点相切，因为编程一般是以车刀刀尖圆弧中心位置为准进行的，所以锥体小端部的轴向尺寸变化量为B＇C＇；完成锥体加工即车刀处于位置11时，刀尖圆弧上B点与锥体相切，而此时必须使刀尖圆弧顶点处于圆柱体部要求的半径位置上，由此分析可知：当刀具位移a时，形成锥体轴向长度b＇，大端半径R=BH，而此时当转入加工圆柱体时，刀尖顶点A形成的零件加工半径R’=EG，锥体部的轴向长度减短，从而使得锥体部轴向长度由b＇变为b，所以锥体轴向变化量△a为：△a =a-b

B＇C＇=BC=rsinα

a=b＇

△a=b＇-b=BF

因为刀尖圆弧同时相切于椎体和圆柱体的B、A两点，由几何关系得：

△a=rcosαtg（α/2）

此时刀具实际轴向位移是长度a为：

a=b= rcosαtg（α/2）

由此可得出结论：对于单段外锥体零件的加工，由于车刀刀尖圆弧半径的存在，锥体的轴向尺寸、径向尺寸均发生变化，且轴向尺寸的变化量随刀尖圆弧半径的增大而增大，随锥体锥角的增大而减小，径向尺寸随刀尖圆弧半径的增大而减小，随锥体增大而减小。

对于单段外锥体零件的加工，由于车刀刀尖圆弧半径的存在，锥体的轴向尺寸，径向尺寸均发生变化，且轴向尺寸的变化量刀尖圆弧半径的增大而增大，径向尺寸随刀尖圆弧半径的增大而减小，随锥体增大减小。

3．车刀刀尖圆弧半径对加工球体类零件的影响

车削加工中，车刀刀尖与被加工零件的位置关系如图1—3所示。

图1-3

设定由内向外走刀，当加工整半球时，刀尖处于位置Ⅰ。由于加工是按刀具圆弧的中心轨迹运行的，所以此时轴向尺寸的变化量均为Δa=b-a=r，而当加工非整半球面时，刀具处于位置Ⅱ，因为此时刀尖圆弧是B点而不是A点与零件相切，所以加工中轴向尺寸的变化量△a为：△a=b-a=EF=r sinα

α——零件球面夹角

此时刀具的实际轴向位移长度a为：

a=b-△a=（R-r）sinα

同理可知，当加工球面时，△a应取负值。

因为在加工中，刀具各点依次陆续进入切削，其轴向尺寸的变化量△a=EF，当完成球体加工面进行端面加工时，则应使刀尖圆弧顶点A与端面相切，此时，轴向应移动EF+AE而非EF，否则必定使得球面的径向尺寸发生变化，并造成零件报废，由此引起的径向尺寸变化量△d为：

△d=2BF=2bcosα

此时球体实际最大直径Dmax为：

Dmax=D-△d=D-2bcosα

因为b＇=b-AE

所以b＇＜b

这在实际加工中应引起足够的重视。

由此可得结论：

对于内球而零件的加工，由于车刀刀尖圆弧半径的存在，使得被加工零件的