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武汉现代精工车刀几何参数的选择

Date:2020/3/9 11:26:14 / Read: / Source:本站

由于热塑性材料和热固性材料具有不同的加工性能和特性,所以所用刀具的几何参数是不同的,下面以车刀为例分别加以讨论。2.6.1 切削热塑性塑料时刀具几何参数的选择(1)车刀的几何参数①决定前刀面、后刀面、副后刀面、主切削刃和副切削刃空间位置的几何角度,即前角为γ0、后角α0、楔www.d-pharma.net bobo官网v角β0、主偏角κr、副偏角[插图]和刃倾角λs。②前刀面和后刀面的形状,是平面、曲面或折面。③切削刃的形状有直线、折线或曲线。④刃区形式,在塑料切削中,由于切削力比较小而且材料的回弹性大,所以均采用锋刃形式。所谓锋刃即是切削刃刃磨www.d-pharma.net bobo官网得非常锋利。在设计车削热塑性的车刀时,根据被加工材料的特点,首先要保证加工质量,而后考虑提高生产率和降低成本。(2)前角γ0的选择 前角γ0是表示前刀面相对于基面的倾斜程度的几何量。前角γ0越大,车刀的前刀面倾斜越大,切屑流出越方便,产生的切削力越小,热量也少。但是前角过大时,会使刃口强度下降,传热截面积减少而致切削区内温度升高。所以,应根据不同被切削塑料的牌号和所用的刀具材料,以及加工要求(精加工或粗加工)和切削条件来www.d-pharma.net bobo官网选取其合理的前角值。前角γ0的大小也影响刀具对被加工材料作用力的方向和大小。如图2-54所示是切削有机玻璃时前角对作用力大小和方向的影响。从图可见,前角由-20°逐渐增大至40°时,作用力由大变小,并且其方向也发生了很大的变化,由作用于待加工表面内部而逐渐转变为把切屑掀起的力。实际切削www.d-pharma.net bobo官网中,其最佳方案是使切削力的作用方向和切削运动方向重合,这时的加工质量最好。实验证明,当进给量f=0.25mm/r时,γ0=20°;f=0.1mm/r时,γ0=20°;或当f=0.05mm/r时,γ0=40°这些组合作用力基本和切削运动方向重合。从作用力方向来分析前角γ0对加工质量的影响,很显然前角是应选取大些,尤其是进给量小时前角更应大些。前角的大小对切削过程中振幅的大小也有较大的影响。实验证明,前角越大时振幅越小。振动会使已加工表面质量下降,引起已加工表面的波纹,从这个角度来说,切削时也应当选取较大的前角。实际上,和车削金属一样,车削塑料时所选用的前角过大或者过小都不好,应当有个合理的前角γopt。切削各种塑料的合理前角γopt应根据下述原则来选择。①首先要保证已加工表面质量 如果被切削的塑料熔点低时,则应采用较大前角。否则由于前角小而使切削区域内的温度高,使被切削的材料变软,致使已加工表面产生涂抹现象而降低加工质量。例如氟塑料的耐热温度为150℃,聚苯乙烯的耐热温度为8www.d-pharma.net bobo官网0℃,聚酰胺类(尼龙-6)的耐热温度为55~58℃。尽管氟塑料、聚苯乙烯的强度均比聚酰胺大,但按表面质量的要求,精加工时它们的合理前角γopt分为:氟塑料选用γopt=10°~15°;聚苯乙烯塑料选用γopt=10°~20°;聚酰胺塑料选用了γopt=30°~45°。②不同的加工要求时合理前角γopt不同 所谓加工要求是指精加工或是粗加工。精加工要求表面质量好,要求刀具刃口锋利,振动要小,因此合理前角γopt值应大些。粗加工时,由于切除切屑的截面积较大,www.d-pharma.net bobo官网产生的切削力相对也大,为了不使切削区域内温度过高,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 硬质合金车刀由于弯曲强度小,抗冲击韧性差,为了增强刃口强度,应选择较小的前角γopt。高速钢、合金工具钢和碳素工具钢车刀,由于弯曲强度好,抗冲击性能也好,所以可选择较大的前角γopt。④塑料品种不同前角γopt应有区别 车削金属时,工件材料的强度和硬度对前角影响很大。车削热塑性塑料时,尽管它们的品种不同,但前角变化不大。一般来说,易形成不连续切屑的塑料,则选择较小的前角。⑤成型车刀要选择较小的前角 用成型车刀车削成型塑料工件时,为了防止车刀刃形畸变,必须取较小的前角才能保证加工精度。有时取γopt=0°,但这时车刀的切屑条件不好,应在保证切削刃成型精度的前提下,设法增大后角。总的说来,车削热塑性塑料选择前角时,必须保证车刀刃口的锋利。精车热塑性塑料的外圆车刀前角γopt,推荐按表2-11选择。表2-11 车削热塑性塑料时车刀的几何参数(3)后角α0的选择 后角α0是表示车刀后刀面相对于切削平面的倾斜程度的,主要作用是减小后刀面和已加工表面之间的摩擦。实际切削时,刀具刃口半径并非绝对尖锐,如图2-55所示总是有个半径ρ。显然,在M点以上的塑料方能变为切屑,只有ac′厚度的塑料被刃口压下去。刃口切过后被压下的塑料又弹性恢复而成已加工表面。后角小,弹性恢复层同后刀面的摩擦面积增加。它是导致切削刃与后刀面磨损的主要原因之一,也是产生切削热的主要来源之一。从上述角度来看,增大后角能减少摩擦,减少切削热的产生,提高加工表面质量和刀具的寿命。[插图]图2-55 已加工表面形成过程从图2-55中可见,在前角γ0一定时,后角α0越大,则刃口半径ρ越小,切削刃越锋利。在同样的磨钝标准VBⅠ下,后角大的刀具由开始使用到磨钝,所磨去的金属体积增大(图2-56),这也是增大后角α0可以提高刀具寿命的原因之一。但增大后角α0后,切削刃和刀头的强度削弱,导热面积和熔热体积减小,这是增大后角的不利方面,由于温度升高影响表面质量。后角α0选择原则:①和前角一样,首先考虑加工表面质量 后角越大,表面质量越好,在其他因素允许www.d-pharma.net bobo官网的情况下,应尽量选取较大的后角;②被加工塑料线膨胀系数越大,选用的后角α0应越大,这样才能减少由于加工表面膨胀而与后刀面产生的强烈摩擦;③粗加工时为了提高刃口强度和散热面积应选用较小的后角,精加工则选用较大的后角。综合上述可见,在前角γ0一定的情况下,切削塑料的后角α0比切削金属后角要大,要保证切削刃刃口锋利。切削热塑性塑料的刀具后角,推荐加工材料和刀具材料按表2-10中选取。(4)主偏角κr的选择 主偏角κr是主切削刃在基面上的投影和走刀方向的夹角,它是表示主切削刃相对于走刀方向倾斜程度的。如图2-57所示,当车刀的刀尖半径r=0,外圆车刀车削所留下的残留面积情况。它的高度Rmax为:[插图],并由残留面积△abc计算出轮廓算术平均偏差[插图]图2-57 外圆车削时残留面积[插图]∴[插图]若刀尖半径r>0时,经过运算则可得:由上述推导可见,主偏角κr增大,则被加工塑料工件表面粗糙度值Ra也增大。另外,主偏角κr还影响径向力Fy和轴向力Fz的大小。主偏角κr增大,径向力Fy减小,这点对车削细长轴类塑料工件时十分重要。车削细长轴取κr=90°。车削非细长轴工件,推荐按表2-10的数值选取。(5)刃倾角λs的选择 刃倾角λs是表示主切削刃相对于基面的倾斜量。刃倾角λs可以改变切屑流出的方向。图2-58是刃倾角λs对切屑流出方向的影响。切削热塑性塑料通常形成带状切屑,有时缠绕工件而妨碍加工正常进行。为了正常加工,可以根据实际情况变换λs的大小和方向来控制切屑流出方向,达到顺利排屑的目的。www.d-pharma.net bobo官网

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