大刃倾角外圆精车刀的工作原理及应用

河　北　工　业　科　技 第 17 卷　 第 4 期　第 38页 HEBEI JOURNAL OF INDUSTRIAL Vol. 17　No. 4　P . 38 总第 62 期　　　　 2000 年 SCIENCE & T ECHNOLOGY Sum 62　　 　2000 　　文章编号: 1008-1534( 2000) 04-0038-04 大刃倾角外圆精车刀的工作原理及应用 杜　皓 (河北师范大学职业技术学院机械系,河北石家庄　050031) 摘　要:大刃倾角外圆精车刀有着显著的优点——加工表面粗糙度可达 R a0. 4以下,“以 车代磨”大大提高了生产效率。本文阐述了大刃倾角外圆精车刀的工作原理及实际应用实 例。 关键词: 大刃倾角;外圆精车刀; 工作原理 中图分类号: TG 712　　　文献标识码: A 1　大刃倾角外圆精车刀的工作原理 1) 用大刃倾角精车刀加工工件时,若略去 走刀运动的影响, 其加工表面为一单叶双曲面。 由图 1, M 为 BC 上任意一点, M ( x , y , z )在 ZOY 坐标面上投影为 M� ( y , z ) ,则单叶双曲面 的方程式为 Y 2+ Z2- ( x 2 tg�2s + r 2) = 0 ( 1) 式中:　　r 为已加工表面的半径; �s为车刀的刃倾角。 图 1　单线双曲面形成示意图 收稿日期: 1999-11-17;责任编辑:卞铜身 作者简介:杜　皓( 1970年生) ,女,河北蠡县人,助教。 图 2　加工表面轴向截形 令 Y= 0便得加工表面轴向截形的方程式 为 Z= ± x 2tg�2s + r2 ( 2) 方程式( 2)的图形如图 2所示。从图 2可 知, 大刃倾角车刀加工工件时与圆弧刃精车刀 加工工件极为相似。A �B �段为主切削刃, B �点 为“刀尖”, B�D�段为副切削刃。在副切削刃上 从 B�点算起, 长度为 f 2 的一段B �C�为修光刃。 此外,用大刃倾角车刀加工工件时, 刃口锋利, 切屑法向变形小,这些都有利于降低加工表面 粗糙度。 2) 为了表征大刃倾角精车刀的修光作用, 根据图 3便可计算出其所相当的圆弧刃精车刀 的圆弧半径 R刀及加工表面残留面积的计算高 度 H 计。 图 3　大刃倾角外圆精车刀 切削过程简化视图 R刀= Z 2 1 2ap + ap 2 。 式中: Z1可由视图a, b计算出来: Z1= BC tg�s= R 2- r 2 tg�s , 将 Z1代入上式后得: R刀= R 2- r2 2ap tg 2�s+ a p 2 。 ( 3) 用圆弧刀具加工工件外圆时, 加工表面残 留面积的计算高度近似式为:　H �计� f 28R刀 ,将 此式代入( 3)式略去ap 2 项后可得: H �计= f 2 tg 2�s 4( d + ap ) 。 ( 4) 式中:　d 为已加工表面直径, d = 2r 。 与一般的外圆精车刀相比, 大刃倾角外圆 精车刀的加工表面残留面积计算高度要小得 多。 3) 为了降低大刃倾角外圆精车刀的表面 粗糙度, 我们使修光刃在切削过程中产生熨平 作用。方法如下:用法向后角 �N = 0的大刃倾角 车刀, 在加工时使后刀面相对于走刀方向旋转 一个 �f 角, 使主刃产生一个后仰角 , (在切深 剖面内测量的相对走刀方向转动前后的主刃投 影之间的夹角)改变修光刃上各点相对于工件 中心的位置, 因而可以获得较小的副后角甚至 使其为负值,如图4所示。主刃后仰角的大小可 用下式计算: tg = sin�ftg�s 。 ( 5) 图 4　后仰角 的产生示意图 应用实例: 工件为 45号钢, D = 24. 2 mm , 刀具角度: !N= 15°, �N = 0°, �s= 75°;切削用量: n= 1 200 r/ min, ap= 0. 10 mm , f = 0. 08 mm/ r。加工时刀具转动角度 �f = 1°25′,此时主刃的 后仰角 = 0°23′, 故使修光刃段的副后角从+ 0°23′减小到- 0°18′,在修光刃的挤压作用下, 工件表面粗糙度稳定在 Ra 1. 6～R a 0. 8。 2　大刃倾角精车刀的特点 采用大的正刃倾角, 刀尖位于主切削刃的 最高点,切削时,刀刃逐渐切入,使切削平稳,切 屑流向待加工表面, 不易擦伤已加工表面;同时 由于流屑方向改变, 刀具的实际前角显著变大, 使切削力减小,切削轻快。除此之外,大的正刃 倾角车刀切削时,切削速度不再垂直于切削刃, 而是沿着切削刃方向有一个分速度, 刀刃除 “切”之外, 还有“割”的作用, 所以刀很容易切 入, 而且切深小到 0. 01 mm 也能切下来, 也就 是说,大刃倾角外圆精车刀可以实现微量进给, 这一点对硬质合金刀具是有特殊意义的, 因为 一般情况下,硬质合金刀具不易磨的锋利。 总之,使用大刃倾角外圆精车刀可以进行 39　第 4 期　　　　　　　　　　　杜　皓　大刃倾角外圆精车刀的工作原理及应用 高速精车,生产率高, 也可以实现以车代磨,工 件表面粗糙度可达 R a 0. 4以下。 图 5为机械夹固式 75°刃倾角外圆精车刀。 该刀结构特点是: 机械夹固小刀体,刃倾角可根 据不同加工情况和进给量进行调节; 采用机械 夹固式刀片, 可避免因焊接造成的裂纹,刀片耐 用度高。刀杆为 45号钢,刀片材料为 YT 30硬 质合金。 1- 刀片; 2- 刀头; 3- 刀体; 4- 螺钉; 5- 压块; 6- 螺钉 图 5　机械夹固式 75°刃倾角外圆精车刀 3　应用实例 3. 1　加工外圆 图 6　细长轴 　　图 6 为一细长轴工件, 材料为 40Cr ,热处 理硬度 HRC 42,加工余量为 1 mm。原工艺是 在外圆磨床上磨削,一个班磨 2～3根。后来采 用刀片材料为 YW2的 75°大刃倾角高速精车 刀加工, 切削用量: V c = 80 m / min, f = 0. 1 mm/ r , ap= 0. 05～0. 1 mm。结果一个小时就能 车好一根,表面粗糙度达 Ra 1. 6～Ra 0. 8,大大 地提高了生产效率。 3. 2　加工平面 图 7　J44y- 160液化气高压截止阀阀座 　　图 7为石家庄市阀门厂生产的 J44y- 160 液化气高压截止阀阀座, 阀座材料为 35 号钢, 密封面堆焊 CuCrW 硬质合金,密封面表面粗 糙度 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 为R a 1. 6。 原工艺如下: � 粗车; 堆焊 CuCrW 硬质合金; ! 半精 车密封面;∀平面磨床磨密封面; # 研磨机 研磨密封面。 由于该零件在磨床上装夹不方便, 找正也 不易,造成生产率低下,于是采用机夹式硬质合 金 75°大刃倾角精车刀高速车削来代替磨削加 工,“以车代磨”大大地提高了生产效率,降低了 生产成本。 工艺改动如下: � 粗车; 堆焊 CuCrW 硬质合金; ! 用 75°大刃倾角硬质合金( YT30)车刀精车密封 面;∀研磨机研磨密封面。 精车切削用量: V c= 100 m / min, f = 0. 02 mm/ r , ap= 0. 05～0. 1 mm ,新工艺比原工艺少 了一道工序即: 由车——磨——研变为车—— 研,故生产效率成倍地提高,表面粗糙度也完全 能够满足技术要求, 达到 Ra 1. 6。 4　结束语 40 河　北　工　业　科　技　　　　　　　　　　　　　　第 17卷　 按照一般的规律, 工件材料的强度越大,硬 度越高,刀具前角应选择的越小,有时甚至选负 值,然而 75°大刃倾角高速精车刀却使法向前 角、实际前角增大至 70°,仍能进行正常切削。 这才是积极、主动地减少切削力和切削热 的一个根本措施。 用大刃倾角外圆精车刀所加工的表面,其 表面粗糙度可稳定地控制在 Ra 1. 6以下, 加工 效率可提高几倍。但应注意,加工时机床的主轴 间隙要小,活顶尖的精度要高。切削时,如果工 件表面很亮并有微小振动波纹时, 说明刀具后 角过小;如果工件表面颜色较白,刀痕也较明显 时, 说明刀具后角过大, 均应转动刀头调节后 角。为了消除振动,也可以把刃倾角调节得小一 些,并适当增大进给量。 参考文献: [ 1]　金福长 . 车工绝技[ M ] . 北京:中国工人出版社, 1992. The Pr inciples and Applicat ion of Finish T urning T ool w ith Large Edge Rake Angle DU Hao ( Depart ment of Mechanical Eng ineering, Co lleg e of Vacational T echnolg y, Hebei Normal U niver sity , Hebei Shijiazhuang 050031, China ) Abstract: F inish turning to ol w ith lar ge edge rake ang le ha s obvious advantag es—t he finished surfa ce roughness can be within Ra0. 4; turning , instead o f rubbing , is able to increase pr oductivit y. The paper focuses on the pr inci- ples and applicat ional ex amples of finishing turning to ol with lar g e edge rake ang le. Key words : pr inciple; application; larg e edge r ake ang le; finish turning to ol (上接第 34页) 但是指针对于成功地设计 C+ + 程序非常重 要,它能大大提高程序的运行效率,熟练掌握后 就可以编写出颇具特色的应用程序。 参考文献: [ 1]　张基温 . C+ + 程序设计基础[ M ] . 北京:高等教育出版 社, 1996. [ 2]　[美] HERBERT SCHILDT. 凌　涛,王玉琳译 . 最新 C + + 程序设计精解[ M ] . 北京:电子工业出版社, 1996. [ 3]　邱　龙,张　巍 . C+ + 语言入门[ M ] . 北京:清华大学出 版社, 1995. Analysis and Applicat ion of C+ + Pointer FU Li ( Col leg e of Informat ion Science & Eng ineering , Hebei U niversity of Science and T echnolo gy , Heibei Shijiazhuang 050054, China) Abstract: Based on the analy sis of C+ + Po inter and the exper ience in pro gmmming , the author int roduces the methods and skill o f using C+ + pointer in this paper . Key words : po ivder ; v ariable; a rr ay 41　第 4 期　　　　　　　　　　　杜　皓　大刃倾角外圆精车刀的工作原理及应用