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数控车床所用的刀具
2010-04-28 10:12:05

一、切削刀具(车刀)
    切削加工离不开刀具。刀具是整个机械加工工艺系统中的一个重要环节。在各种刀具中,车刀的结构相对比较简单,具有代表性,下面以车刀为例予以介绍。图1-4为普通外圆车刀的示意图。车刀由夹持部分和切削部分组成。夹持部分称为刀柄,用来把刀具装夹在车床的刀架上,一般采用普通钢材料锻造而得;切削部分俗称为刀头,在车刀上一般为单个刀片。刀片材料一般有高速钢(俗称白钢刀条)和硬质合金两种,用于剥离金属材料。根据刀具切削部分与夹持部分(即刀片与刀柄)连接方式的不同,车刀可以分为焊接刀具和机夹刀具两大类。
    车刀切削部分的主要构成为:
    1.前刀面(Aγ)切削加工而得的切屑经过的刀片表面
    2,主后刀面(Aα)刀具片上与过渡表面相对的表面
    3.副后刀面(Aα`)刀具片上与已加工表面相对的表面
    4.主切削刃(S)前刀面与主后刀面相交而得到的切削刃。用于切出工件上的过渡表面,完成主要的金属切除。主切削刃是主要的加工刃
    5.副切削刃(S`)前刀面与副后刀面相交而得到的切削刃。它的主要作用是配合主切削刃,完成金属材料的剥离工作,形成工件已加工表面
    6.刀尖指主切削刃与副切削刃的连接处。根据刀具所使用的场合不同,刀尖有倒角刀尖和倒圆刀尖两种。
    从以上的分析中,我们可以了解到:车刀的各个组成部分之间都有着密切的联系。实际上,在十几至几十平方毫米的区域内,若干个部分形成了一些角度。这些角度对加工质量和刀具的使用寿命有极大的影响。对刀具进行角度的分析,是刀具设计者和使用者的重要工作内容。
    二、刀具切削部分(刀片)的几何角度
    对刀具几何参数进行确定,需要以一定的参考坐标系和参考坐标平面为基准。我们依然以车刀为例。我们引入一个坐标系,作为刀具几何参数的测量基准。这个坐标系就是如图1-5所示的刀具角度坐标系。在这个坐标系中,有三个相互垂直坐标轴。坐标轴所在的平面也是相互垂直的。
    (1)基面(Pr):这个平面是指通过切削刃上的一个选定点而垂直于主运动方向的平面。对于车刀,这个选定点就是刀尖,而基面就是过刀尖而与刀柄安装平面平行的平面。
    (2)切削平面(Ps):这个平面是指通过切削刃上的一个选定点而垂直于基面的平面。对于一般切削刃为直线的车刀,这个平面就是包含切削刃而与刀柄安装平面垂直平面。
    (3)正交平面(Po):正交平面是指通过切削刃选定点并同时垂直于基面和切削平面的平面。也就是经过刀尖并垂直于切削刃在基面上投影的平面。
    刀具的角度有一些是空间角,根据立体几何知识,空间角应以其在坐标系内某一个平面内的投影来进行度量。因此,刀具所有的几何参数都可以在这个坐标系内的某一个平面内进行测量。
    下面介绍一些车刀的几何角度:
    在正交平面(Po)内测量的角度:
    (1)前角(γ0):前刀面与基面的夹角。当前刀面与切削平面夹角小于90°时,前角为正值;大于90°时,前角为负值。前角对于刀具的切削性能有很大的影响。
    (2)后角(α0):后刀面与切削平面的夹角。当后刀面与基面夹角小于90°时,后角为正值;大于90°时,后角为负值。由于后角的存在,后刀面与加工过渡表面之间的摩擦可以大大减小。
    (3)楔角(β0):前刀面与后刀面之间的夹角。
    β0=90°-(γ0+α0)
    在基面(Pr)内测量的角度:
    (1)主偏角(κγ):主切削平面与假定进给运动方向之间的夹角。主偏角总是为正值。
    (2)副偏角(κγ`):副切削平面与假定进给运动反方向之间的夹角。
    (3)刀尖角(εγ):主切削平面与副切削平面之间的夹角。
    εγ=180°-(κγ+κγ`)
    在切削平面(Ps)内测量的角度:
    (1)刃倾角(λs):指的是主切削刃与基面间的夹角。刃倾角的正负值是这样设定的:当刀尖比车刀刀柄的安装面高时,刃倾角为正值;当刀尖低时,刃倾角为负值。当切削刃平行于刀柄安装面时,刃倾角为0°。这时,切削刃位于基面内。
    以上是对主切削刃的分析。采用同样的方法,也可以定义副切削刃的参考坐标系和参考坐标平面,即定义由副基面(Pr`)、副切削平面(Ps`)和副正交平面(Po`)构成的参考坐标系,进而对副切削刃的各种角度进行分析。