修光刃刀片的應(yīng)用

發(fā)布日期：2012-08-29 蘭生客服中心瀏覽：4592

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隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的形成和不斷完善，產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也越來(lái)越激烈。在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，如何降低制造成本是提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。產(chǎn)品的成本一般應(yīng)包括原材料費(fèi)、工具消耗費(fèi)、機(jī)床磨損折舊費(fèi)、水電費(fèi)、人工工資和其他管理費(fèi)等。這些大都和單位時(shí)間的產(chǎn)品制造個(gè)數(shù)有關(guān)，因此，提高產(chǎn)品加工效率是降低產(chǎn)品成本的最有效措施。

圖1

1. 修光刃刀片的概念與特征

圖1給出了修光刃的概念。其中圖1a表示標(biāo)準(zhǔn)刀尖半徑和已加工表面的幾何形狀。根據(jù)表面粗糙度Ra定義，在車(chē)削加工的場(chǎng)合Ra就是刀尖形狀復(fù)印在工件已加工表面所形成“山”的高度。一般表面粗糙度可由經(jīng)驗(yàn)公式給出。

Ra=	f_n²

	8r_e

式中: f_n——進(jìn)給量

r_e——刀尖半徑

減小進(jìn)給量或增加刀尖半徑均可減小表面粗糙度值，但前者會(huì)降低生產(chǎn)效率，而后者會(huì)使切削力增大。

不減小進(jìn)給量而又要降低表面粗糙度值，只有減小副偏角的角度(目的是削平“山頂”的高度)。修光刃刀片就是基于這種思想而開(kāi)發(fā)出來(lái)的高效加工用刀片。它的基本設(shè)計(jì)思想是在標(biāo)準(zhǔn)刀片的最大允許刀尖半徑公差范圍內(nèi)調(diào)整刀尖的幾何形狀，使其近似于橢圓形狀。

圖1b表示的是修光刃刀片以與標(biāo)準(zhǔn)刀片同樣的進(jìn)給量進(jìn)行切削時(shí)所形成的已加工表面形狀。此時(shí)其加工效率與標(biāo)準(zhǔn)刀片相同，但表面粗糙度值減小一半。圖1c表示的是修光刃刀片以2倍標(biāo)準(zhǔn)刀片的進(jìn)給量進(jìn)行切削時(shí)所形成的已加工表面形狀。與圖1b相對(duì)應(yīng)，此時(shí)是表面粗糙度值相同，但加工效率提高一倍。

因此，使用修光刃刀片的優(yōu)點(diǎn)就在于實(shí)現(xiàn)了“加工時(shí)間減半，表面質(zhì)量倍增”。另外，有些場(chǎng)合可以省掉磨削工序，即實(shí)現(xiàn)了“以車(chē)代磨”。

2. 修光刃刀片與標(biāo)準(zhǔn)刀片在已加工表面粗糙度方面的性能比較

假設(shè)普通標(biāo)準(zhǔn)刀片的刀尖形狀為理想圓，修光刃刀片的刀尖形狀為理想橢圓，依據(jù)圖2可分別求出使用兩種刀片時(shí)已加工表面粗糙度的理論值。

標(biāo)準(zhǔn)刀片時(shí)，Ras＝r_e－[r_e²-	f_n²	]^½

	4

修光刃刀片時(shí)，，Raw＝r_e－[r_e²-(	r_e·f_n	)²]^½

	r_b+r_e

圖2
圖3	圖4
圖5	圖6

把修光刃刀片幾何槽型按用途大致分類(lèi)主要有兩種。一種是用于半精加工以提高生產(chǎn)加工效率為目的；另一種是用于精加工以減少表面粗糙度值為目的。例如山特維克可樂(lè)滿公司的WM和WF槽型，瓦爾特的NM和NF槽型。

圖3和圖4分別是半精加工和精加工場(chǎng)合時(shí)的修光刃刀片與標(biāo)準(zhǔn)刀片在表面粗糙度方面的性能比較。可以看出在同等切削條件下用修光刃片WM、WF加工的零件的表面粗糙度值與標(biāo)準(zhǔn)刀片PM、PA相比要小一半以上，進(jìn)給量越大這種效果越明顯。換一個(gè)角度來(lái)看，在保證同等表面粗糙度的前提下，使用修光刃刀片可以把進(jìn)給量提高2倍以上。以圖4的PF與WF為例，當(dāng)前者進(jìn)給量f_n=0.1mm/r時(shí)，表面粗糙度Ra為5µm。后者在維持表面粗糙度Ra=5µm不變的條件下，其進(jìn)給量可以提高到f_n=0.3mm/r。充分證明了修光刃刀片所具有的“加工時(shí)間減半，表面質(zhì)量倍增”性能。

3. 修光刃刀片與標(biāo)準(zhǔn)刀片在切削力上的比較

由于修光刃刀片在刀尖半徑形狀上做了調(diào)整，因此客戶比較關(guān)心的問(wèn)題是修光刃刀片在切削力上同標(biāo)準(zhǔn)刀片相比有什么不同。

圖5是精加工用修光刃刀片與標(biāo)準(zhǔn)刀片在切削力上的比較。其中Fpf和Fwf分別代表標(biāo)準(zhǔn)刀片和修光刃刀片的切削力。表明切削力隨著進(jìn)給量的增加而增加。只是前者的切削力比后者略大。大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，修光刃刀片的切削力要比標(biāo)準(zhǔn)刀片高出5%～10%。因此，只要被加工工件沒(méi)有剛度不足的問(wèn)題，一般不需要考慮切削力的影響。此外，修光刃刀片主要用于半精加工和精加工工序，所以一般地也不存在機(jī)床動(dòng)力方面的問(wèn)題。

圖6是切削力與進(jìn)給量之間的關(guān)系。其中Fpm和Fwm分別為標(biāo)準(zhǔn)刀片及修光刃刀片的切削力。其所呈現(xiàn)的規(guī)律與圖5完全類(lèi)似。

4. 切屑處理

根據(jù)切削理論可知，進(jìn)給量增加切屑截面的面積也增加，切屑從前刀面被排出時(shí)的彎曲變形就加大，因此切屑也比較容易被折斷。因?yàn)樾薰馊械镀瑒偤每梢蕴岣哌M(jìn)給量，所以從切屑處理的角度來(lái)講也是十分有利的。特別是，內(nèi)圓車(chē)削時(shí)使用修光刃刀片可以很容易地將切屑排出工件內(nèi)部，這樣不僅提高了加工質(zhì)量而且減少了因切屑纏刀引起的停機(jī)事故，具有深刻意義。

5. 應(yīng)用修光刃刀片的注意事項(xiàng)

使用修光刃刀片所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益是十分明顯的。但是由于修光刃刀尖半徑形狀具有特殊形狀，所以在使用上應(yīng)當(dāng)注意下面的幾個(gè)問(wèn)題。

選擇合理的主偏角修光刃刀片之所以能夠減少表面粗糙度值是因?yàn)樗鼡碛薪咏愣鹊母逼恰５�，這個(gè)副偏角取決于刀片的形狀和刀柄的主偏角的大小。主偏角發(fā)生變化的話，副偏角同時(shí)也要發(fā)生改變。這就意味著“修光”的效果將降低或者失去。以山特維克可樂(lè)滿公司或瓦爾特公司的WNMG/CNMG修光刃刀片為例，其主偏角應(yīng)為95°。
倒棱面上修光刃沒(méi)有“修光”作用一般地修光刃刀片只在平行于工件軸線方向(外圓車(chē)削或內(nèi)圓車(chē)削)和垂直于工件軸線方向上(車(chē)端面)具有“修光”作用，在其他方向上“修光”作用將減少甚至失去。比如 45°的倒棱面上就沒(méi)有“修光”作用，表面粗糙度與使用標(biāo)準(zhǔn)刀片時(shí)幾乎相同。這是因?yàn)橐鸭庸け砻嫱都饨佑|的部分剛好為刀尖圓弧的中心部，而這一部分的修光刃刀尖半徑同普通標(biāo)準(zhǔn)刀尖半徑幾乎相同的緣故(以WNMG和CNMG為例)。因此在倒棱時(shí)應(yīng)當(dāng)選擇和標(biāo)準(zhǔn)刀片相同的進(jìn)給量。
另外，在使用DNM.和TNM.形狀修光刃刀片時(shí)還應(yīng)注意，在加工倒模面(或仿形面)時(shí)不僅得不到“修光”的效果，而且工件會(huì)被多切除掉，影響工件的形狀和尺寸精度。因此應(yīng)當(dāng)進(jìn)行必要的補(bǔ)償。不同的工具廠具有不同形狀的修光刃設(shè)計(jì)，因此具體加工時(shí)，最好參考廠家的產(chǎn)品目錄。
加工細(xì)長(zhǎng)桿修光刃刀片的切削力要比標(biāo)準(zhǔn)刀片高出5%～10%，所以工件有產(chǎn)生“讓刀”或者發(fā)生顫振的危險(xiǎn)。因此修光刃刀片不宜用于細(xì)長(zhǎng)桿工件的加工，對(duì)此應(yīng)當(dāng)十分留意。
加工延性金屬加工低碳鋼、銅、鋁等延性金屬時(shí)，加工表面經(jīng)常出現(xiàn)類(lèi)似于擦傷那樣的不光澤面。這主要有兩個(gè)原因，一個(gè)可能是積屑瘤引起的，另一個(gè)可能是修光刃引起的(刀尖與工件接觸長(zhǎng)度比標(biāo)準(zhǔn)刀片長(zhǎng))。但通過(guò)提高切削速度可以解決這個(gè)問(wèn)題。
合理選擇進(jìn)給量使用修光刃刀片時(shí)應(yīng)盡量選擇大的進(jìn)給量。理由是上面所提到的修光刃刀片與工件的接觸圓弧比較長(zhǎng)，進(jìn)給量過(guò)小就會(huì)導(dǎo)致擦傷已加工表面形成不光澤的表面。因此，選擇大的進(jìn)給量不僅可以避免這個(gè)問(wèn)題，而且對(duì)切屑處理也有利。