切断刀前刀面的改进

切断刀前刀面的改进

摘要:文章介绍了车床用切断刀前刀面的改进措施。通过前刀面几何形状的改变,可能增强刀关的刚性及延长使用寿命。

关键词:前刀面;形状;刚性;寿命;刃磨方式

金属切削刀具的种类很多,且各不相同。但一把典型的刀具主要由刀头和刀体两大部分组成,刀头部分主要用来完成切削工作,又称切削部分,刀柄部分主要用来把刀夹持在刀架上。而刀具的主要部分主要是指切削部分,它通常是由若干个面、刀刃和刀尖成组。我们把它称为刀具几何参数,合理选择刀具几何参数能保证加工质量、提高生产率和降低成本。具体的参数如下图1所示。

①前刀面:刀具上切屑流过的表面。

②主后刀面:与工件上过渡表面相对的表面。

③副后刀面:与工件已加工表面相对的表面。

④主切削刃:前刀面和主后刀面的相交部位,完成主要的切削工作。

⑤副切削刃:前刀面和副后刀面的相交部位,它配合主切削刃完成少量的切削工作。

⑥刀尖:主切削刃和副切削刃联结部分。为了提高刀尖强度,延长车刀寿命,很多刀具将刀尖磨成圆弧型或直线型。

⑦修光刃:为了减小工件的表面粗糙度,通常在近刀尖处的副刀刃上一小段平直的刀刃,在安装刀具时这一小段平直的刀刃必须与进给方向平行,且长度控制在(1.2~1.5)f(f为切削进给量)以内,才能起到修光的作用。

在以上所述的刀具参数中,前角起了关键性的作用。

1前角的作用

前角的作用特点为:影响刀具的锋利、切削力的大小、切屑的变形;影响刀具的强度、受力和散热;影响工件的加工质量。具体来说增大前角能使切削变形和摩擦减小,故切削力小、切削热少,工件表面质量高。但前角过大,刀具强度降低,散热体积减小,刀具耐用度下降。减小前角,刀具强度提高,切削变形增大,易断屑。但前角过小,会使切削力和切削热增加,刀具耐用度降低。所以在一般情况下,前角的选择原则是:在刀具强度许可的条件下,尽量选用大的前角(为了减少误差,保证工件的加工精度,成形刀应取较小的前角)。

2前刀面形状的种类

车削塑性金属材料时,根据加工要求来可靠地控制切屑的流向、卷曲和折断,是十分重要的问题,处理不当就会影响生产的顺利进行。经常停车清除切屑,会增加辅助时间,使切拉毛工件表面,以及影响操作者的安全等。对自动机床或数控机床,加工中,不断屑甚至会影正常生产。如图2所示,它可以刃磨成直线圆弧形、直线型、全圆弧形等。

3切断刀概述

切断主要是以横向进给为主,前端是主切削刃,两侧是两条副切削刃,为了减少工件材料的浪费,使刀具能切到工件的中心,切断刀的主切削刃通常刃磨得比较窄,刀头较长,因此相对于其它刀具来说,强度及刚性较差。图3为高速钢切断刀的几何参数。

切断刀使用。切断刀主要用于切断工件,它的使用如上图4所示。

切断刀的刃磨。切断刀的刃磨是车工的基本技能之一,相对于外圆车刀的刃磨难度更大。特别前刀面的刃磨,前刀在刃磨质量的好坏直接会影响到刀具的切削性能与使用寿命。如图5所示。

如图5所示切断刀的断屑槽不宜刃磨太深,一般为0.75~1.5 mm,如图5(a)。断屑槽刃磨太深,其刀头强度差,容易折断。如图5(b),更不能把前刀面磨成低或磨成台阶形。如图5(c),这种刀切削不顺利,排屑较困难、切削负荷大,刀头强度变差,容易折断。

4切断刀前刀面的改进

①采用传统的刃磨方式进行刃磨的切断刀前刀面(如图6、图7所示)。

刃磨和研磨比较困难,而且难于保证刃磨后前刀面的平面度;刀具在刃磨时往往容易把槽刃磨得较深,削弱了刀头的强度;刀具磨损后可重磨次数相对少,刀具使用寿命相对短;由于槽刃磨得较深,在加工过程中往往容易用引起扎刀。

②采用改进刃磨方式进行刃磨的切断刀前刀面(如图8、图9所示)。分析了以上采用传统的刃磨方式进行刃磨的切断刀前刀面,从而提出改变切断刀前刀面形状来达到要求的方案。

改进后的切断刀经过反复的试验和在生产中的应用,得到的优点如下:

①径向前角相对比较小,加强了切断刀的刚性。

②这样的车刀容易刃磨和研磨,刃磨时容易用达到面平刃直且锋利。

③由于刀具面平刃直且锋利,在;加工过程中不容易引起振动。

④车刀在切削时实际是进行刮削切削,可使切屑成纸片状。

⑤刀具磨损后可重磨次数多。

通过对改进后的切断刀进行切削效果对比试验后,结果如表1所示。进一步验证了改进后的切断刀优点显著,有推广应用价值。

5切断刀前刀面刃磨方法的改进对其它刀具前刀

面的延伸

对于切断刀前刀面的改进方法不仅可以应用在切断刀上,还可以应用在其它的刀具,如外螺纹车刀、内螺纹车刀,如果应用在这些刀具除了能具备切断刀上的所有优点外,还可提高所加工的螺纹形状精度,如图10、11所示。

参考文献:

[1] 刘培德,余新萍.金工实习[M].北京:高等教育出版社,2003.