金屬切削原理和刀具第六章 車刀ppt課件

1、第6章 車 刀v6.1 車刀的種類和用途v 6.2 可轉(zhuǎn)位機夾車刀v 6.3 成 形 車 刀 v 刀具:凡是能通過切削加工方法對工件進(jìn)行加工的帶刃工具都可稱為刀具。在長期的生產(chǎn)實踐中，隨著機械零件的材料、結(jié)構(gòu)和精度等的不斷發(fā)展變化，切削加工的方法越來越呈現(xiàn)出多樣性，切削加工中所用的刀具也隨之發(fā)展形成了結(jié)構(gòu)、類型和規(guī)格頗為復(fù)雜的系統(tǒng)。v 車刀結(jié)構(gòu)簡單，是生產(chǎn)上應(yīng)用最為廣泛的一種刀具。它可以在普通車床、轉(zhuǎn)塔車床、立式車床、自動與半自動車床上完成工件的外圓、內(nèi)孔、端面、切槽或切斷以及部分內(nèi)外成形面等的加工 6.1 車刀的種類和用途v6.1.1 按用途分類v按用途不同，車刀可分為:v 外圓車刀v 端面

2、車刀v 內(nèi)孔車刀v 切斷刀 點擊看車削加工v1. 外圓車刀(圖6.1) v 用于粗車或精車外回轉(zhuǎn)表面(圓柱面或圓錐面)。v 寬刃精車刀: 切削刃寬度大于進(jìn)給量，可以獲得表面粗糙度較低的已加工表面，但由于其副偏角為90，徑向力較大，易振動，故不適用于工藝系統(tǒng)剛度低的場合。 圖6.1 外圓車刀f fn 直頭外圓車刀: 結(jié)構(gòu)簡單，制造較為方便，通用性差，一般僅適用于車削外圓。 90偏刀: 由于主偏角為90，徑向力較小，故適用于加工階梯軸或細(xì)長軸零件的外圓面和肩面。 彎頭車刀IV: 不僅可車削外圓，還可車削端面及倒角，通用性較好。一般主、副偏角均做成45。 6.1 車刀的種類和用途v2. 端面車刀(圖

3、6.2)v 端面車刀專門用于車削垂直于軸線的平面。v 一般端面車刀都從外緣向中心進(jìn)給圖6.2(a)，這樣便于在切削時測量工件已加工面的長度。v 若端面上已有孔，則可采用由工件中心向外緣進(jìn)給的方法圖6.2(b)，這種進(jìn)給方法可使工件表面粗糙度降低。圖6.2 端面車刀留意：端面車刀的主偏角一般不要大于90，否則易引起“扎刀景象，使加工出的工件端面內(nèi)凹圖6.2(c)。 點擊看車端面6.1 車刀的種類和用途v3. 內(nèi)孔車刀(圖6.3)v I 用于車削通孔v 用于車削盲孔v 用于切割凹槽和倒角v 內(nèi)孔車刀的工作條件較外圓車刀差。這是由于內(nèi)孔車刀的刀桿懸伸長度和刀桿截面尺寸都受孔的尺寸限制，當(dāng)?shù)稐U伸出較長

4、而截面較小時，剛度低，容易引起振動。 f f fn圖6.3 內(nèi)孔車刀6.1 車刀的種類和用途v4. 切斷刀和切槽刀v 切斷刀: 用于從棒料上切下已加工好的零件，或切斷較小直徑的棒料，也可以切窄槽。v 按刀頭與刀身的相對位置，可以分為對稱和不對稱左偏和右偏兩種，如圖6.4 。 圖6.4 切斷刀(a)左偏 (b)對稱 （c右偏(a) (b) (c)n f 6.1 車刀的種類和用途v幾種實物車刀：右刃縱切車刀右刃縱切車刀6.1 車刀的種類和用途 6.1.2 按結(jié)構(gòu)分類 按結(jié)構(gòu)不同，車刀大致可分為整體式高速鋼車刀、焊接式硬質(zhì)合金車刀和機械夾固式硬質(zhì)合金車刀又分為機夾可重磨式車刀和可轉(zhuǎn)位式機夾車刀）。

5、v1. 焊接式車刀v 焊接式車刀圖6.5是將一定形狀的硬質(zhì)合金刀片和刀桿通過釬焊連接而成。 圖6.5 硬質(zhì)合金焊接式車刀 6.1 車刀的種類和用途v刀桿材料：中碳鋼制造。v刀桿截面：有矩形、方形、圓形三種。v 矩形截面：一般切削多采用矩形截面。v 方形截面：當(dāng)切削力較大時尤其是進(jìn)給抗力較大時）， v 可采用方形截面。v 圓形截面：多用于內(nèi)孔車刀。 6.1 車刀的種類和用途v刀槽：刀桿上應(yīng)根據(jù)采用的刀片形狀和尺寸開出刀槽(如圖6.6所示)。v通槽如圖6.6(a)所示易加工，用于A1型矩形刀片；v半通槽如圖6.6(b)所示用于帶圓弧的A2、A3、A4等型刀片；v封閉槽如圖6.6(c)所示焊接面積大

6、、強度高，但焊接應(yīng)力較大，適用于焊接面積相對較小的Cl 、C3 型刀片。(a) 通槽 (b) 半通槽 (c) 封閉槽6.1 車刀的種類和用途v硬質(zhì)合金焊接車刀具的特點：v(1) 結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、使用靈活，一般工廠都可自制。v(2) 可以根據(jù)切削條件和加工要求刃磨出所需的形狀和角度， v 硬質(zhì)合金利用較充分。但其切削性能主要取決于工人刃磨 v 的技術(shù)水平，與現(xiàn)代化生產(chǎn)不相適應(yīng)。v(3) 刀桿不能重復(fù)使用，當(dāng)?shù)镀猛暌院?，刀桿也隨之報廢， v 刀桿材料利用率低。v(4) 在制造和刃磨時，由于硬質(zhì)合金和刀桿材料(一般為中碳v 鋼) 的線膨脹系數(shù)不同，易產(chǎn)生焊接熱應(yīng)力、磨刀熱應(yīng)力v 和裂紋。6.1

7、 車刀的種類和用途2. 機夾可重磨式車刀v機夾可重磨式車刀(如圖6.7、圖6.8所示)是用機械夾固的方法將刀片固定在刀桿上，由刀片、刀墊、刀桿和夾緊機構(gòu)等組成。1234 5AAAA12543圖6.8 側(cè)壓式機夾車刀1刀桿；2壓緊螺釘；3楔塊；4刀片；5調(diào)整螺釘常用的刀片夾固方式為上壓式(圖6.7)、側(cè)壓式(圖6.8)和彈性加固式等。 圖6.7 上壓式機夾車刀 1刀桿；2刀片；3壓板；4螺釘；5調(diào)整螺釘6.1 車刀的種類和用途v機夾可重磨式車刀與硬質(zhì)合金焊接車刀相比有v 優(yōu)點:v 刀片不經(jīng)高溫焊接，排除了產(chǎn)生焊接應(yīng)力和裂紋的可能；v 刀桿可以多次重復(fù)使用，使刀桿材料利用率大大提高，刀桿成本下降；

8、v 刀片用鈍后可多次刃磨，不能使用時還可以回收。v 缺陷:v 在使用過程中仍需刃磨，不能完全避免由于刃磨而引起的熱裂紋；v 其切削性能仍取決于工人刃磨的技術(shù)水平；v 刀桿制造復(fù)雜。6.1 車刀的種類和用途3. 可轉(zhuǎn)位機夾車刀v可轉(zhuǎn)位機夾刀具，是一種把可轉(zhuǎn)位刀片用機械夾固的方法裝夾在特制的刀桿上使用的刀具，如圖6.9所示。圖6.9 可轉(zhuǎn)位機夾車刀l刀墊；2刀片；3夾固元件；4刀桿12346.1 車刀的種類和用途v可轉(zhuǎn)位機夾刀具特點：v 在使用過程中，當(dāng)切削刃磨鈍后，不需刃磨，只需通過刀片的轉(zhuǎn)位，即可用新的切削刃繼續(xù)切削。只有當(dāng)可轉(zhuǎn)位刀片上所有的切削刃都磨鈍后，才需要換新刀片。v 可轉(zhuǎn)位機夾車刀(

9、簡稱可轉(zhuǎn)位車刀)是其中的一類，既具有焊接式、機夾重磨式刀具的優(yōu)點，還具有切削性能和斷屑性能穩(wěn)定、停車換刀時間短、完全避免了焊接和刃磨引起的熱應(yīng)力和熱裂紋、有利于合理使用硬質(zhì)合金和新型復(fù)合材料、有利于刀桿和刀片的專業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點。v 因此可轉(zhuǎn)位機夾刀具應(yīng)用范圍不斷地擴大，已成為刀具發(fā)展的一個重要方向。6.1 車刀的種類和用途6.2 可轉(zhuǎn)位機夾車刀v1. 可轉(zhuǎn)位刀片的型號v 硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片已有國家標(biāo)準(zhǔn)(GB 20791987)，其型號由按一定順序排列的、代表給定意義的十位英文字母和數(shù)字代號組成。十位代號不一定全用，但至少要有七位，后三位在必要時才用。v 型號中十位代號所表示的刀片特征見表6-1

10、。 6.2.1 可轉(zhuǎn)位刀片型號及合理選用表6-1 可轉(zhuǎn)位刀片十位代號所表示的刀片特征代號位數(shù)12345678910代號特征 刀片形狀 刀片法后角 刀片精度 刀片有無斷屑槽和固定孔 刀片長度 刀片厚度 刀尖園弧半徑切削刃形狀 切削方向 斷屑槽形式和寬度 表示方法 一個英文字母 兩位阿拉伯?dāng)?shù)字(所表示參數(shù)的整數(shù)部分，不夠兩位的前面加0) 兩位阿拉伯?dāng)?shù)字(舍去小數(shù)點后的參數(shù))一個英文字母 一個英文字母和一位阿拉伯?dāng)?shù)字(寬度的整數(shù)部分) 舉例T三角形 A30 M中等 N無斷屑槽和中心固定孔 1515mm 066mm 121.2mm F鋒刃 R右切 A3開口式斷屑槽(寬3mm) 6.2 可轉(zhuǎn)位機夾車刀2

11、. 可轉(zhuǎn)位刀片型號中主要代號的選擇v(1) 刀片形狀：v 常用的有正三角形、正方形、菱形和圓形等。v 刀片的邊數(shù)多，則刀尖角大，刀尖的強度和散熱條件好，同時由于切削刃多，也使得刀片的利用率高。但在同樣厚度和質(zhì)量的條件下，刀片邊數(shù)越多，則切削刃長度越短，因此允許的背吃刀量就越小。v 選擇刀片形狀時要考慮被加工零件的形狀、工序性質(zhì)、刀片利用率等因素。 6.2 可轉(zhuǎn)位機夾車刀v三角形刀片：用于90外圓車刀、90端面車刀、內(nèi)孔鏜刀。其優(yōu)點是加工時背向力小，特別適于工藝系統(tǒng)剛性較差的加工，缺點是刀片刀尖角(60)小，刀尖強度較差，散熱面積小，故刀具壽命較低。為了增強刀尖強度，可以選擇偏8三角形刀片。這種

12、刀片刀尖角增大為82，故不僅可提高刀具壽命，而且還可以減小已加工表面的殘留面積，降低殘留面積的高度，故有利于改善表面粗糙度。v正方形刀片：適于主偏角為45、60、75的各種外圓車刀、端面車刀和內(nèi)孔鏜刀。它有較大的刀尖角(90)，通用性較好，故使用普遍。6.2 可轉(zhuǎn)位機夾車刀v五邊形、六邊形、八邊形刀片：切削刃數(shù)較多，刀片利用率較高。它們的刀尖角更大，故可提高刀具壽命和改善已加工表面質(zhì)量。但往往受到工件形狀、工藝系統(tǒng)剛性和背吃刀量的限制，故使用范圍不如三角形和正方形刀片廣泛。v其他形狀刀片：如圓形、平行四邊形和菱形刀片，主要用于仿形車削和數(shù)控機床加工。6.2 可轉(zhuǎn)位機夾車刀v(2) 有無斷屑槽和

13、固定孔。v 有無斷屑槽取決于工件材料，鑄鐵等脆性材料的加工不需斷屑槽。有無固定孔取決于刀片夾緊方式，若用上壓實，則無需帶孔。v(3) 刀片的主要尺寸。v 刀片切削刃長度取決于作用主切削刃長度，一般前者不小于后者的1.5倍。刀片的厚度主要取決于切削力的大小，切削力大，則刀片厚度應(yīng)較大；反之則應(yīng)較小。v(4) 斷屑槽型。v 斷屑槽型的選擇取決于工件材料、加工性質(zhì)(粗、精加工)、工序內(nèi)容(加工外圓、內(nèi)孔或端面)、切削用量和工件剛性等。 6.2 可轉(zhuǎn)位機夾車刀6.2.2 選擇可靠的刀片夾緊結(jié)構(gòu)v1. 對刀片夾緊結(jié)構(gòu)的要求v 為保證可轉(zhuǎn)位車刀正常工作，刀片的夾緊結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足：v (1) 刀片在刀槽中的定位

14、精度高，轉(zhuǎn)位或更換刀片后不影響對刀尺寸；夾緊牢固可靠，在切削力的沖擊與振動下，刀片不會松動移位。v (2) 刀片的松開、轉(zhuǎn)位或更換及夾緊等操作要簡便快捷，這對于自動線刀具尤為重要。v (3) 夾緊結(jié)構(gòu)力求簡單、緊湊，這不僅制造容易，還可提高刀具剛性。v (4) 夾緊元件應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化的要求。6.2 可轉(zhuǎn)位機夾車刀v2. 刀片的夾緊結(jié)構(gòu)v 常用的可轉(zhuǎn)位機夾車刀刀片夾緊結(jié)構(gòu)有以下幾種。v (1) 上壓式如圖6.10(a)。這種結(jié)構(gòu)采用夾緊元件從上面將刀片夾緊，夾緊可靠、定位精確，但刀頭尺寸較大，夾緊元件可能妨礙切屑的流出。適用于無孔刀片夾緊和中、重負(fù)荷的切削。如圖6.10 （a上壓式

15、6.2 可轉(zhuǎn)位機夾車刀v(2) 杠桿式如圖6.10(b)所示。該結(jié)構(gòu)利用杠桿原理對刀片進(jìn)行夾固，擰動螺釘推動杠桿繞其支點順時針轉(zhuǎn)動一個角度，將刀片壓向兩個定位面并夾緊。其結(jié)構(gòu)簡單，裝卸方便，定位精確，且排屑順暢，不會刮傷夾緊元件，故應(yīng)用較廣，適于在中、小型機床上使用。如圖6.10 (b) 杠桿式 6.2 可轉(zhuǎn)位機夾車刀v(3) 楔塊式如圖6.10(c)所示。該結(jié)構(gòu)利用斜面夾緊的原理將刀片夾緊，擰動螺釘帶動楔塊下壓，楔塊將刀片向右壓向刀片中間孔的大圓柱銷上。刀桿結(jié)構(gòu)簡單，夾緊可靠，但由于利用孔的一個側(cè)面定位，刀片轉(zhuǎn)位后定位精度不易保證。此外，由于切削熱的影響，將產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，可能造成刀片碎裂

16、和圓柱銷變形。如圖6.10(c) 楔塊式 6.2 可轉(zhuǎn)位機夾車刀v(4) 偏心式如圖6.10(d)所示。該結(jié)構(gòu)利用軸上端部的偏心將刀片夾緊在刀桿上。由于螺紋能自鎖，故夾緊較為可靠。偏心式結(jié)構(gòu)簡單，裝卸方便，切屑流出順利，不會刮傷夾緊元件，但往往只能使刀片靠單面加緊，難以保證兩個定位側(cè)面都貼和，定位精度稍差，在沖擊和振動下刀片易松動，故通常在中、小型機床上進(jìn)行連續(xù)切削時使用。 e如圖6.10(d) 偏心式6.2 可轉(zhuǎn)位機夾車刀v(5) 綜合式。為了增強夾緊力，避免刀片因振動而產(chǎn)生位移，可將上述幾種夾固結(jié)構(gòu)綜合使用。如圖6.10(e)所示是一種利用上壓及斜楔作用而形成的結(jié)構(gòu)，稱壓桿式。壓板左端的凸

17、起圓臺與刀片孔相配合，而壓板右端帶有斜面，與刀桿相應(yīng)的斜面配合起斜楔作用。擰緊螺釘時，壓板產(chǎn)生雙向移動而壓緊刀片。其特點是夾緊力大，刀片定位精度高，夾緊力與切削力方向一致，使用可靠。 如圖6.10(e) 綜合式 6.2 可轉(zhuǎn)位機夾車刀v幾種實物可轉(zhuǎn)位車刀：6.2 可轉(zhuǎn)位機夾車刀6.3 成 形 車 刀v 成形車刀又稱樣板刀，是一種專用刀具，其刃形是根據(jù)工件要求的廓形設(shè)計的。它主要用在普通車床、六角車床、半自動及自動車床上加工內(nèi)外回轉(zhuǎn)體成形表面。v 用成形車刀加工時，工件廓形是由刀具切削刃一次切成的，同時作用切削刃長，生產(chǎn)率高；工件廓形由刀具截形來保證，被加工工件表面形狀、尺寸一致性好，互換性高，

18、質(zhì)量穩(wěn)定；加工精度可達(dá)IT10IT8，表面粗糙度可達(dá)3.26.3；刀具可重磨次數(shù)多，使用壽命長。但成形車刀的刀具廓形大多比較復(fù)雜，設(shè)計、制造比較麻煩，成本較高；由于同時作用切削刃長以及其他結(jié)構(gòu)因素，切削性能較差，容易產(chǎn)生振動，影響加工質(zhì)量；使用時對安裝精度的要求高，安裝調(diào)整比較麻煩。多用于成形回轉(zhuǎn)表面的成批、大量生產(chǎn)中。目前在汽車、拖拉機、紡織機械和軸承制造等行業(yè)里應(yīng)用較多。 6.3.1 成形車刀的種類、用途及裝夾v1. 成形車刀的種類v刀具結(jié)構(gòu)不同，生產(chǎn)中最常用的是下面3種沿工件徑向進(jìn)給的成形車刀，如圖6.11所示。v(1) 平體成形車刀。外形為平條狀，與普通車刀相似，結(jié)構(gòu)簡單，容易制造，成

19、本低。但可重磨次數(shù)不多。用于加工簡單的外成形表面，如螺紋車刀和鏟制成形銑刀的鏟刀等。fffv平體成形車刀圖6.11 成形車刀種類 6.3 成 形 車 刀v(2) 棱體成形車刀。棱柱體的刀頭和刀桿分開制作，大大增加了沿前刀面的重磨次數(shù)，刀體剛性好，但比圓體成形車刀制造工藝復(fù)雜，刃磨次數(shù)少，且只能加工外成形表面。 (b) 棱體成形車刀圖6.11 成形車刀種類 fvff6.3 成 形 車 刀v(3) 圓體成形車刀。它好似由長長的棱體車刀包在一個圓柱面上而形成。刀體是一個磨出了排屑缺口和前刀面，并且?guī)О惭b孔的回轉(zhuǎn)體。它允許重磨的次數(shù)最多，制造也比棱體成形車刀容易，且可加工零件上的內(nèi)、外成形表面；但加工

20、誤差(詳見6.3.4小節(jié))較大，加工精度不如前兩種成形車刀高。 (c) 圓體成形車刀圖6.11 成形車刀種類 ffvff6.3 成 形 車 刀v 另外，除了上述的徑向方向進(jìn)給的成形車刀外，還有切向進(jìn)給的成形車刀，如圖6.12所示。車削時，切削刃沿工件表面的切線方向切入工件。由于切削刃相對于工件有較大的傾斜角，所以切削刃是依次先后切入和切出，始終只有一小段切削刃在工作，從而減小了切削力；但切削行程長，生產(chǎn)率低。適于加工細(xì)長、剛性較差且廓形深度差別小的外成形表面。圖6.12 切向進(jìn)給成形車刀nf6.3 成 形 車 刀v2. 成形車刀的裝夾v通常成形車刀是通過專用刀夾安裝在機床上的。對裝夾的要求是：

21、夾持可靠、剛性好、裝卸容易、調(diào)整方便，并且夾持結(jié)構(gòu)力求簡單和標(biāo)準(zhǔn)化。v如圖6.13所示，棱體成形車刀是以燕尾的底面或與其平行的面作為定位基準(zhǔn)面裝夾在刀夾燕尾槽內(nèi)的，并用螺釘及彈性槽夾緊。圖6.13 棱體成形車刀的裝夾1棱體刀；2夾緊螺栓；3調(diào)節(jié)螺釘；4螺釘；5刀夾 6.3 成 形 車 刀v如圖6.14所示，圓體車刀3以內(nèi)孔為定位基準(zhǔn)面，套裝在帶螺紋的心軸2上，通過銷子1與端面齒環(huán)4相連，以防車刀工作時轉(zhuǎn)動。將齒環(huán)與圓體成形車刀一起相對扇形板5轉(zhuǎn)動若干齒，則可粗調(diào)刀尖高度，扇形板同時與蝸桿9嚙合，轉(zhuǎn)動蝸桿就可微調(diào)刀尖高低。在心軸表面上還開了一條窄小長槽，利用螺釘6可避免旋緊螺母7時心軸一起轉(zhuǎn)動，

22、但允許心軸2軸向移動。刀夾上的銷子8用來限制扇形板轉(zhuǎn)動的范圍。v平體成形車刀裝夾方法與普通車刀相同。圖6.14 圓體成形車刀的裝夾1、8銷子；2心軸；3圓體車刀；4齒環(huán)；5扇形板；6螺釘；7、11夾緊螺母螺栓；9蝸桿；10刀夾6.3 成 形 車 刀6.3.2 成形車刀的前角和后角v1. 前、后角的形成及其大小v成形車刀必須具有合理的前、后角才能有效地工作。由于成形車刀的刃形復(fù)雜，切削刃上各點正交平面方向不一致，同時考慮測量和重磨方便，前角和后角都不在正交平面內(nèi)測量，而規(guī)定在刀具的假定工作平面(垂直于工件軸線的斷面)內(nèi)測量，并以切削刃上最外緣與工件中心等高點(圖中的1點，該點稱為成形車刀的基點)

23、處的假定工作前角和假定工作后角作為標(biāo)注值(如圖6.15所示)。v成形車刀的前角和后角是通過刀具的制造和安裝來形成的。 6.3 成 形 車 刀(a) 棱體成形車刀 (b) 圓體成形車刀圖6.15 成形車刀前角和后角的形成6.3 成 形 車 刀v在制造棱體成形車刀時，將前刀面與后刀面的夾角磨成90角，在工作時將刀體的燕尾基準(zhǔn)平面與過基點1的工件圓周切線傾斜安裝，即可獲得所需的前角和后角。如圖6.15(a)所示。v在制造時將圓體成形車刀的前刀面做成離其中心為的距離如圖6.15(b)所示；安裝刀具時，刀具中心O0比工件中心高出即可形成所需要的前角和后角。h0和H值可由式(6.1)計算v (mm) (6

24、.1)v (mm) (6.2)v式中：成形車刀最大外圓半徑，即基點1處的半徑。v圓體成形車刀不但在制造時要保證值，而且重磨前刀面后也應(yīng)使值不變。為此，通常在刀具端面上刻出一個以O(shè)0為中心、為半徑的磨刀檢驗圓，重磨時應(yīng)置前刀面于這個圓的切平面內(nèi)。0sin()ffhRsinfHR6.3 成 形 車 刀v由圖6.15還可看出，成形車刀切削刃上，只有基點1位于工件中心等高位置上，其他各點都低于工件中心。由于切削刃上各點的切削平面和基面位置不同，因而前角和后角也都不同，離基點越遠(yuǎn)的點，前角越小，后角越大。即f2f1，f2f1 ；而且圓體成形車刀的這種變化更為顯著。v2. 正交平面后角及其過小時的改善措施

25、v成形車刀后面與工件過渡表面間的摩擦程度取決于切削刃各點的后角大小，因此要對切削刃上關(guān)鍵點的后角進(jìn)行驗算。v為了簡化，現(xiàn)以 0、 0的成形車刀為例來進(jìn)行討論。如圖6.16所示，切削刃上任一點在假定工作平面內(nèi)的后角為與該點主剖面后角為間的關(guān)系為v(6.3)v式中： 切削刃上點的主偏角。fsortantansinxfxxrx6.3 成 形 車 刀圖6.16 成形車刀具正交平面后角6.3 成 形 車 刀v 顯然 ，并且 隨的 減小而減小；當(dāng) 0時，不論 等于多少，總有 0。該段切削刃及其后面將與工件產(chǎn)生劇烈摩擦，切削條件惡劣，需采取適當(dāng)措施予以改善，以保證 23。v常用的措施有：v (1)在 0的切

26、削刃上磨出凹槽以保留一條窄小的棱面如圖6.17(a)所示.v (2)磨出 2或 3的副偏角如圖6.17(b)所示，此法可減小摩擦，且刃磨簡單，但仍有一棱面或棱線與工件摩擦。v (3)采用與工件軸線斜裝的成形車刀如圖6.17(c)所示，切削條件會更好。斜角 一般取1520。 oxfxoxrxrxfxoxoxrxr r 6.3 成 形 車 刀圖6.17 正交平面后角為0改善措施6.3 成 形 車 刀6.3.3 徑向成形車刀的廓形設(shè)計v1. 廓形設(shè)計的必要性v 工件上包含軸線的軸向剖面廓形是已知的廓形。為了方便起見，在制造和測量成形車刀時使用的是NN剖面上的廓形，如圖6.18所示。對于棱體成形車刀，

27、就是垂直于主后刀面的NN法向剖面上的廓形；對于圓體成形車刀，就是軸向剖面上的廓形。v 從圖6.18中可以看出，只有當(dāng) 0， 0時，刀具的NN平面上的廓形和工件的軸向剖面廓形才完全相同。此時成形車刀的廓形無需修正，即刀具廓形等于工件廓形。但 0成形車刀是不能進(jìn)行切削工作的，必須具有合理的前角和后角才能有效地工作。顯然，當(dāng) 0、 0或 0、 0時，刀具在NN剖面上的廓形深度P和工件軸向剖面上的廓形深度Pw是不相等的，即PPw，且 、 越大，兩者的差別越大。v 對于普通徑向進(jìn)給的成形車刀，其軸向尺寸和工件的軸向尺寸是相等的，不發(fā)生變化，但廓形深度發(fā)生了變化，所以必須對刀具的廓形深度加以修正設(shè)計、計算

28、。fffffffff6.3 成 形 車 刀圖6.18棱體成形車刀的廓形設(shè)計1、2、3、4工件廓形； 、 、 、 切削刃投影；1、2、3、4刀具廓形12346.3 成 形 車 刀v2. 廓形修正設(shè)計方法v 成形車刀廓形設(shè)計的方法，主要有圖解法和計算法。v 圖解法較簡單，但設(shè)計精度差；v 計算法設(shè)計精度較高但工作量大。近年來隨著計算機的廣泛應(yīng)用，計算法的應(yīng)用也十分廣泛。在此僅以計算法為例介紹成形車刀的設(shè)計步驟。v (1) 設(shè)計成形車刀的廓形前必須做好的準(zhǔn)備工作。v 做出工件廓形的正、俯視圖。v 確定工件廓形上的組成點和基點，并進(jìn)行編號。為了減少設(shè)計工作量，一般先選擇工件廓形上的轉(zhuǎn)折點(稱為廓形的組

29、成點)。如直線廓形可取兩端點作為組成點，而曲線廓形則除兩端點外，尚需根據(jù)工件精度的要求，在曲線中間再取若干點作為組成點。然后依次給各組成點編號(一般將工件回轉(zhuǎn)體上半徑最小處的點編為1點，稱為基點。這與6.3.2節(jié)中提到的刀具上的基點1是一致的)。v留意：在工件廓形上有一些小的倒角、圓角等，在廓形設(shè)計時可以不必考慮，等其他部分的廓形都設(shè)計好以后，再將它們照搬到刀具廓形的相應(yīng)部位即可。6.3 成 形 車 刀v 在工件廓形圖上，標(biāo)出各組成點的軸向尺寸和徑向尺寸。在標(biāo)注尺寸時，須注意有公差的徑向尺寸應(yīng)取其平均值，并以此值進(jìn)行計算。v 根據(jù)工件的材質(zhì)、刀具類型和加工情況，參照(表6-2和表6-3)選取前

30、角和后角。對于圓體成形車刀還需確定其外徑 。v 根據(jù)工件最大廓深 由有關(guān)設(shè)計資料查得，也可由式(6.4)計算。0d0dpm axa01pmax22()1.5dRaedv式中：apmax工件最大廓深，即工件的最大半徑與最小半徑之差；v e考慮有足夠的容屑空間時所需要的距離，可按切削厚度和切屑的卷曲程度選取，一般為3mm12mm (當(dāng)工件為脆性材料時取小值，工件為韌性材料時取大值)；v d 內(nèi)孔直徑，主要根據(jù)心軸的強度和剛度確定，一般取為(0.250.45)d0，據(jù)此取成相近之標(biāo)準(zhǔn)值10、13、16、20、22、27等；v R1 刀具廓形最大半徑。 6.3 成 形 車 刀v(2) 棱體成形車刀的廓

31、形設(shè)計。v 由于普通徑向進(jìn)給的成形車刀的軸向尺寸和工件的軸向尺寸相等，但廓形深度發(fā)生了變化，所以只需對刀具各點的廓形深度P2、P3、P4 進(jìn)行設(shè)計計算。v 從圖6.18 看出，P2、P3、P4、可以通過前刀面上各相應(yīng)點的距離C2、C3、C4、計算出來，而C2、C3、C4 、又由前刀面延長線上A2、A3、A4求出。6.3 成 形 車 刀圖6.18棱體成形車刀的廓形設(shè)計1、2、3、4工件廓形； 、 、 、 切削刃投影；1、2、3、4刀具廓形6.3 成 形 車 刀v根據(jù)圖6.18的幾何關(guān)系，即可按以下順序求出各切削刃點的廓形深度：1sinfhr11cosfArv v v v v v v v v v

32、22sinfhr222cosfAr221CAA22cos()ffPC33sinfhr333cosfAr331CAA33cos()ffPC6.3 成 形 車 刀v從以上各式可知，h及A1為共用的數(shù)值。求切削刃上任意一點y的廓形深度的步驟為:sinfyyhrcosyyfyAr1yyCAAcos()yyffPCv完成刀具各點的廓形深度P2、P3、P4、的計算后，結(jié)合工件的軸向尺寸就可確定棱體成形車刀的廓形。6.3 成 形 車 刀v(3) 圓體成形車刀的廓形設(shè)計。圓體成形車刀的廓形用各點的半徑R2、R3、R4、來表示，圓體成形車刀的廓形設(shè)計就是求出刀具廓形上各組成點的半徑R2、R3、R4、 。v 如圖

33、6.19所示，通過1點作前刀面的延長線，刀具中心O0與該延長線的距離為h0。v前刀面上C2、C3、C4、的求法和棱體成形車刀完全相同。根據(jù)圖6.18中的關(guān)系，得出各刀刃組成點的半徑R2、R3、R4、順序為 01sin()ffhR11cos()ffBR6.3 成 形 車 刀v從以上各式可知，h0和B1為共用的數(shù)值。求刀刃上任意一點y的廓形深度的步驟為v v v vv v 212BBC022tanhB022sinhR313BBC033tanhB033sinhR1yyBBC0tanyyhB0sinyyhRv 完成刀具各點的半徑R2、R3、R4、的計算后，結(jié)合工件的軸向尺寸就可確定圓體成形車刀的廓形。

34、v 以上所述為加工外表面徑向成形車刀廓形的原理，同樣也可用于加工內(nèi)表面的徑向成形車刀。 6.3 成 形 車 刀v 用成形車刀加工成形零件時會產(chǎn)生誤差，從而影響工件的加工精度。v 產(chǎn)生誤差的原因有:刀具設(shè)計時產(chǎn)生的設(shè)計計算誤差(如廓形設(shè)計時計算到一定有效位數(shù)而產(chǎn)生的計算誤差、作圖時的度量誤差、刀具本身的雙曲線誤差以及圓弧廓形近似計算產(chǎn)生的誤差等)、刀具制造刃磨時產(chǎn)生的加工誤差、刀具使用時產(chǎn)生的調(diào)整誤差和安裝誤差等。本節(jié)主要討論雙曲線誤差。6.3.4 工件的雙曲線誤差 v 任何一個復(fù)雜的回轉(zhuǎn)體工件，其成形表面均可分解成許多個單元錐體表面。用幾何學(xué)原理可以證明，錐體表面與平行于軸線但不包含軸線的任何

35、平面的交線均為雙曲線。6.3 成 形 車 刀v當(dāng)用前角 大于0的棱體成形車刀加工錐體表面時，車刀的前刀面是一個平行于工件軸線但不包含軸線的平面MM如圖6.20(a)所示，它與工件錐體表面的交線是一條雙曲線1 v ，若要準(zhǔn)確地切出此錐體表面，就要求車刀切削刃廓形與此雙曲線形狀完全一致。但為了制造和刃磨方便，車刀切削刃都做成直線形圖6.20(a)中的直線 。用這種車刀進(jìn)行切削，就要將工件的錐體表面在中間多切去一些，加工后的工件外形為一內(nèi)凹的雙曲線回轉(zhuǎn)體。工件的內(nèi)凹量稱為雙曲線誤差，由棱體成形車刀產(chǎn)生的誤差叫做第一類雙曲線誤差，一般數(shù)值較小，不超過0.05mm，在前角大到20時，誤差才達(dá)0.lmm。

36、321426.3 成 形 車 刀v圖6.20(a) 棱體成形車刀加工錐面時的誤差來源120lMM準(zhǔn)確的工件形狀直線切削刃切出的工件形狀122213MMNNO1r1r2ff切削刃應(yīng)有的形狀直線0l22214NN6.3 成 形 車 刀v 要消除這種雙曲線誤差，又要使車刀制造方便，仍保持直線切削刃，只有使車刀切削刃位于工件軸向剖面內(nèi)，且與工件錐體表面母線完全重合才行。一般可采用下列兩種方法：v 對某些精加工用的成形車刀可使其 0；v 設(shè)計成帶刃傾角 的車刀，把如圖6.20中車刀上的 點位置提高到2點的位置上，車刀的這段切削刃便與工件錐體母線重合。v 這兩種方法從理論上講都可以消除雙曲線誤差，但 0的車刀對切削變形有不利影響，而有 的車刀會增加工件其他部分的加工誤差，并且設(shè)計制造復(fù)雜，目前應(yīng)用不多。fssf26.3 成 形 車 刀v 用圓體成形車刀加工錐體表面時圖6.20(b)，除產(chǎn)生類似棱體成形車刀所產(chǎn)生的第一類雙曲線誤差外，還由于圓體成形車刀本身也是一個圓錐體，在 0時，它的前刀面和車刀錐體面的交線本身就已經(jīng)是外凸的雙曲線如圖6.20(b)中的曲線