可转位刀片的转位精度

可转位刀片的转位精度

对于可转位硬质合金刀片来说，高精度转位通常只在中等精度加工时才需要，这听上去

似乎有些矛盾。（本文中，转位精度定义为将刀片换到一新的切削刃后测得的精度。）

产生这种矛盾的原因很简单，因为刀片之外有很多因素影响加工精度，所以精确转位对

极严格公差的加工是无甚意义的。也就是说，假如加工公差非常紧，以致每次对片转位后都必须作调整的话，则使用普通刀片更为合算。

另一方面，假如加工公差非常宽，刀片精度对其影响不大，则使用精密刀片就不值得。

只有一个例外，即把工件粗加工至下公差尺寸时（由于下面工序的需要），须采用精密

刀片，以免切出尺寸过小而造成报废。

影响可转位精度的因素有许多，包括直接与刀片有关和与刀片无关的因素。

一、刀杆的磨损或损坏

刀杆的问题很容易使刀片失去精度。假如刀片槽因磨损而变大或产生任何形式的变形，

则转位后的刀片位置会有较大的差别。

二、刀杆的式样

不同的刀杆其主偏角也不同，这也能影响转位精度。

图1中刀杆A为90°主偏角，与刀杆D相比，转位精度易受刀片误差的影响。当然这种差别是很小的，但与其他误差累积起来也会变得很可观。

图1

三、刀槽角

刀杆上的刀片槽也

有其公差范围。三

角形刀片的刀槽角

通常为60°-1°，而

正方形刀片则为9

0°-1°，这个公差范

围已被证明对于限

制刀片的走动是最

恰当的。从对转位

精度的影响来看，

刀槽角小一度比大

一度要好，可参见

图2。

左图的刀槽角为+

1°，刀片会以其后

刀尖为转轴而走

动，便得切削刀尖

产生大于-1°刀

槽角时的移动（右

图）。后者的刀片

只在其后端摆动，

移动只围绕靠近中

心的一点进行，切

削刀尖则很少转

动。当主偏角变大时（由于刀杆式样不一），因刀片槽内的转动而产生的影

响也将变大。‘ 四、热膨胀

钢质刀杆和硬质含金刀片均会受热膨胀，典型牌号的平直碳化钨其线膨胀系数为2.66× 10-6in/in°F（注：1°F＝0.556K ）。不使用冷却液时，通常的工作温度达 750°F。在室温 下，所选三角刀片的高度为0.19in 。

因此有： 750°F

－72°F（室温）

图2 图

3

678°F温升

及2.66×10-6in×678×0.719＝0.0013in.伸长量（0.033mm）

假如刀片置于车床刀杆上形成60°主偏角，则当刀片温升至750°F时，工件直径将比切

削开始时减少0.0026in．（0.066mm）。

钢质刀杆线膨胀系数大约2倍于碳化钨，热膨胀效果仅产生于从刀片到第一个刀杆夹紧

螺栓之间的部分。刀杆温升不像刀片那么大，但是刀杆的热膨胀对工作尺寸变化亦有较大

影响。

五、刚性

机床刚性好坏是一个难以评估，更难以预计的因素。刀片、刀杆、刀架、工件和机床都

有“让位”现象，从而使整个系统成为弹性体。

要不是因为刀具有磨损现象，一般不要考虑这种弹位变形。但是随着刀具的磨损、切削

力就会增加，假如工件是细长袖，增大的切削力会使工件产生偏斜，从而使其直径变大。

根据系统的刚性和公差要求，这一因素造成的后果可能重要，也可能不重要。然而，这

是一个完全不受刀片精度影响的因素。

六、脏物和切屑

影响转让精度最重要的因素可能与刀杆或刀片的质量都没什么关系。在加工时，赃物和

切屑总是存在的，转位时它们会送到刀片下面。它们所造成的麻烦与清理刀片槽的难易程度成正比，与机床操作者的注意程度成反比。

操作者可能认为他清理刀片槽很仔细，但还是很容易在刀片后面留下0.001或0.002in的

灰尘或细切屑。这会使刀片相对工件前进了一定量，意味着在车削时有0.002～0.004in的直径减小量。复杂的刀杆难以清理，更使这种状况恶化。

七、刀片误差

刀片必须按公差制造，所选公差须具经济可行性。若要使公差减小，成本会增加很多。

制造厂家通常在成本不致过高的基础上尽可能地用较严的公差。

三角形刀片的尺寸和公差根据内切圆直径来分类，正方刀片则按对边之间的尺寸和公差

来分类，这是几种测量方式中最具可操作性的。按内切圆公差来分类并不表示它可反映对片的可转位精度，因为其他的刀片尺寸公差在最终精度里也起着重要作用。

八、内切圆误差

理想的三角刀片是一个顶点为圆弧形的完全

等边三角形。然而内切圆的尺寸并不能表明

此三角形是否完全等边，因为一个圆能和任

意三角形内切。

四方刀片应是完全正方形，但是侧面之间的

尺寸并不能表示出此正方形是否完美，因为

等边的平行四边形其对边尺寸也相等。

精制的刀片有很高的几何精度，但少量的差

异也是不可避免的。 九、刀尖变动

刀片的刀尖必须由尺寸一致的圆弧构成，这些圆弧应精确定位，并精确地与刀片各边相 切，见图4A 。

如果对称性差，可能会导致某些误差；

刀尖圆弧太突出或大缩入（图4B ）。

刀尖圆弧可能偏左或偏右（图4C ）。

十、刀片与刀座厚度

这—点对转位误差的作用不是太大，因为它通过一个角度来产生影响。刀座厚度一般可 不考虑，因为在刀杆整个使用寿命期间，更换刀座的次数是很少的。

图5表明一块下偏差的刀片被一块上偏差的刀片替换后所产生的变化。刀片顶部的高度

增加0.010in ，用6°负前角在中心部位切削时刀片对工件的有效进给增加了0.001in 。如果刀 具为正前角，若把最薄刀片换成最厚，切削深度会减少，如图中所示。

A

B

C 图

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