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(jī)夾車刀v 6.3 成 形 車 刀 v 刀具:凡是能通過(guò)切削加工方法對(duì)工件進(jìn)行加工的帶刃工具都可稱為刀具。在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中，隨著機(jī)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(lái)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(jiǎn)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(dòng)與半自動(dòng)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(diǎn)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(dòng)，故不適用于工藝系統(tǒng)剛度低的場(chǎng)合。 圖6.1 外圓車刀f fn 直頭外圓車刀: 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(zhǎng)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(shí)測(cè)量工件已加工面的長(zhǎng)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(diǎn)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(zhǎng)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(zhǎng)

4、而截面較小時(shí)，剛度低，容易引起振動(dòng)。 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(duì)位置，可以分為對(duì)稱和不對(duì)稱左偏和右偏兩種，如圖6.4 。 圖6.4 切斷刀(a)左偏 (b)對(duì)稱 （c右偏(a) (b) (c)n f 6.1 車刀的種類和用途v幾種實(shí)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(jī)械夾固式硬質(zhì)合金車刀又分為機(jī)夾可重磨式車刀和可轉(zhuǎn)位式機(jī)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(guò)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(shí)尤其是進(jìn)給抗力較大時(shí)）， 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(kāi)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(qiáng)度高，但焊接應(yīng)力較大，適用于焊接面積相對(duì)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(diǎn)：v(1) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(bào)廢， v 刀桿材料利用率低。v(4) 在制造和刃磨時(shí)，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(jī)夾可重磨式車刀v機(jī)夾可重磨式車刀(如圖6.7、圖6.8所示)是用機(jī)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(jī)構(gòu)等組成。1234 5AAAA12543圖6.8 側(cè)壓式機(jī)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(jī)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(jī)夾可重磨式車刀與硬質(zhì)合金焊接車刀相比有v 優(yōu)點(diǎn):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(shí)還可以回收。v 缺陷:v 在使用過(guò)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(jī)夾車刀v可轉(zhuǎn)位機(jī)夾刀具，是一種把可轉(zhuǎn)位刀片用機(jī)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(jī)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(jī)夾刀具特點(diǎn)：v 在使用過(guò)程中，當(dāng)切削刃磨鈍后，不需刃磨，只需通過(guò)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(jī)夾車刀(

9、簡(jiǎn)稱可轉(zhuǎn)位車刀)是其中的一類，既具有焊接式、機(jī)夾重磨式刀具的優(yōu)點(diǎn)，還具有切削性能和斷屑性能穩(wěn)定、停車換刀時(shí)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(diǎn)。v 因此可轉(zhuǎn)位機(jī)夾刀具應(yīng)用范圍不斷地?cái)U(kuò)大，已成為刀具發(fā)展的一個(gè)重要方向。6.1 車刀的種類和用途6.2 可轉(zhuǎn)位機(jī)夾車刀v1. 可轉(zhuǎn)位刀片的型號(hào)v 硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片已有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB 20791987)，其型號(hào)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(hào)組成。十位代號(hào)不一定全用，但至少要有七位，后三位在必要時(shí)才用。v 型號(hào)中十位代號(hào)所表示的刀片特征見(jiàn)表6-1

10、。 6.2.1 可轉(zhuǎn)位刀片型號(hào)及合理選用表6-1 可轉(zhuǎn)位刀片十位代號(hào)所表示的刀片特征代號(hào)位數(shù)12345678910代號(hào)特征 刀片形狀 刀片法后角 刀片精度 刀片有無(wú)斷屑槽和固定孔 刀片長(zhǎng)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(gè)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(diǎn)后的參數(shù))一個(gè)英文字母 一個(gè)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(wú)斷屑槽和中心固定孔 1515mm 066mm 121.2mm F鋒刃 R右切 A3開(kāi)口式斷屑槽(寬3mm) 6.2 可轉(zhuǎn)位機(jī)夾車刀2

11、. 可轉(zhuǎn)位刀片型號(hào)中主要代號(hào)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(qiáng)度和散熱條件好，同時(shí)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(zhǎng)度越短，因此允許的背吃刀量就越小。v 選擇刀片形狀時(shí)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(jī)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(diǎn)是加工時(shí)背向力小，特別適于工藝系統(tǒng)剛性較差的加工，缺點(diǎn)是刀片刀尖角(60)小，刀尖強(qiáng)度較差，散熱面積小，故刀具壽命較低。為了增強(qiáng)刀尖強(qiáng)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(jī)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(jī)床加工。6.2 可轉(zhuǎn)位機(jī)夾車刀v(2) 有無(wú)斷屑槽和

13、固定孔。v 有無(wú)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(wú)固定孔取決于刀片夾緊方式，若用上壓實(shí)，則無(wú)需帶孔。v(3) 刀片的主要尺寸。v 刀片切削刃長(zhǎng)度取決于作用主切削刃長(zhǎng)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(jī)夾車刀6.2.2 選擇可靠的刀片夾緊結(jié)構(gòu)v1. 對(duì)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(duì)刀尺寸；夾緊牢固可靠，在切削力的沖擊與振動(dòng)下，刀片不會(huì)松動(dòng)移位。v (2) 刀片的松開(kāi)、轉(zhuǎn)位或更換及夾緊等操作要簡(jiǎn)便快捷，這對(duì)于自動(dòng)線刀具尤為重要。v (3) 夾緊結(jié)構(gòu)力求簡(jiǎn)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(jī)夾車刀v2. 刀片的夾緊結(jié)構(gòu)v 常用的可轉(zhuǎn)位機(jī)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(wú)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(jī)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(duì)刀片進(jìn)行夾固，擰動(dòng)螺釘推動(dòng)杠桿繞其支點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，將刀片壓向兩個(gè)定位面并夾緊。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝卸方便，定位精確，且排屑順暢，不會(huì)刮傷夾緊元件，故應(yīng)用較廣，適于在中、小型機(jī)床上使用。如圖6.10 (b) 杠桿式 6.2 可轉(zhuǎn)位機(jī)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(dòng)螺釘帶動(dòng)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(jiǎn)單，夾緊可靠，但由于利用孔的一個(gè)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(jī)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(jiǎn)單，裝卸方便，切屑流出順利，不會(huì)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(gè)定位側(cè)面都貼和，定位精度稍差，在沖擊和振動(dòng)下刀片易松動(dòng)，故通常在中、小型機(jī)床上進(jìn)行連續(xù)切削時(shí)使用。 e如圖6.10(d) 偏心式6.2 可轉(zhuǎn)位機(jī)夾車刀v(5) 綜合式。為了增強(qiáng)夾緊力，避免刀片因振動(dòng)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(tái)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(shí)，壓板產(chǎn)生雙向移動(dòng)而壓緊刀片。其特點(diǎn)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(jī)夾車刀v幾種實(shí)物可轉(zhuǎn)位車刀：6.2 可轉(zhuǎn)位機(jī)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(jì)的。它主要用在普通車床、六角車床、半自動(dòng)及自動(dòng)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(shí)，工件廓形是由刀具切削刃一次切成的，同時(shí)作用切削刃長(zhǎng)，生產(chǎn)率高；工件廓形由刀具截形來(lái)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(zhǎng)。但成形車刀的刀具廓形大多比較復(fù)雜，設(shè)計(jì)、制造比較麻煩，成本較高；由于同時(shí)作用切削刃長(zhǎng)以及其他結(jié)構(gòu)因素，切削性能較差，容易產(chǎn)生振動(dòng)，影響加工質(zhì)量；使用時(shí)對(duì)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(jī)、紡織機(jī)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(jiǎn)單，容易制造，成

19、本低。但可重磨次數(shù)不多。用于加工簡(jiǎn)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(kāi)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(zhǎng)長(zhǎng)的棱體車刀包在一個(gè)圓柱面上而形成。刀體是一個(gè)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(jiàn)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(shí)，切削刃沿工件表面的切線方向切入工件。由于切削刃相對(duì)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(zhǎng)，生產(chǎn)率低。適于加工細(xì)長(zhǎng)、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(guò)專用刀夾安裝在機(jī)床上的。對(duì)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?jiàn)A持結(jié)構(gòu)力求簡(jiǎn)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(guò)銷子1與端面齒環(huán)4相連，以防車刀工作時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。將齒環(huán)與圓體成形車刀一起相對(duì)扇形板5轉(zhuǎn)動(dòng)若干齒，則可粗調(diào)刀尖高度，扇形板同時(shí)與蝸桿9嚙合，轉(zhuǎn)動(dòng)蝸桿就可微調(diào)刀尖高低。在心軸表面上還開(kāi)了一條窄小長(zhǎng)槽，利用螺釘6可避免旋緊螺母7時(shí)心軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，

22、但允許心軸2軸向移動(dòng)。刀夾上的銷子8用來(lái)限制扇形板轉(zhuǎn)動(dòng)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(diǎn)正交平面方向不一致，同時(shí)考慮測(cè)量和重磨方便，前角和后角都不在正交平面內(nèi)測(cè)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(cè)量，并以切削刃上最外緣與工件中心等高點(diǎn)(圖中的1點(diǎn)，該點(diǎn)稱為成形車刀的基點(diǎn))

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(guò)刀具的制造和安裝來(lái)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(shí)，將前刀面與后刀面的夾角磨成90角，在工作時(shí)將刀體的燕尾基準(zhǔn)平面與過(guò)基點(diǎn)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(shí)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(shí)，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(jì)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(diǎn)1處的半徑。v圓體成形車刀不但在制造時(shí)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(gè)以O(shè)0為中心、為半徑的磨刀檢驗(yàn)圓，重磨時(shí)應(yīng)置前刀面于這個(gè)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(diǎn)1位于工件中心等高位置上，其他各點(diǎn)都低于工件中心。由于切削刃上各點(diǎn)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(diǎn)越遠(yuǎn)的點(diǎn)，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(guò)小時(shí)的改善措施

25、v成形車刀后面與工件過(guò)渡表面間的摩擦程度取決于切削刃各點(diǎn)的后角大小，因此要對(duì)切削刃上關(guān)鍵點(diǎn)的后角進(jìn)行驗(yàn)算。v為了簡(jiǎn)化，現(xiàn)以 0、 0的成形車刀為例來(lái)進(jìn)行討論。如圖6.16所示，切削刃上任一點(diǎn)在假定工作平面內(nèi)的后角為與該點(diǎn)主剖面后角為間的關(guān)系為v(6.3)v式中： 切削刃上點(diǎn)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?。划?dāng) 0時(shí)，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(jiǎn)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(huì)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(jì)v1. 廓形設(shè)計(jì)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(jiàn)，在制造和測(cè)量成形車刀時(shí)使用的是NN剖面上的廓形，如圖6.18所示。對(duì)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(duì)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(shí)，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(shí)成形車刀的廓形無(wú)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(shí)，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(duì)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(duì)刀具的廓形深度加以修正設(shè)計(jì)、計(jì)算

28、。fffffffff6.3 成 形 車 刀圖6.18棱體成形車刀的廓形設(shè)計(jì)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(jì)方法v 成形車刀廓形設(shè)計(jì)的方法，主要有圖解法和計(jì)算法。v 圖解法較簡(jiǎn)單，但設(shè)計(jì)精度差；v 計(jì)算法設(shè)計(jì)精度較高但工作量大。近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，計(jì)算法的應(yīng)用也十分廣泛。在此僅以計(jì)算法為例介紹成形車刀的設(shè)計(jì)步驟。v (1) 設(shè)計(jì)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(diǎn)和基點(diǎn)，并進(jìn)行編號(hào)。為了減少設(shè)計(jì)工作量，一般先選擇工件廓形上的轉(zhuǎn)折點(diǎn)(稱為廓形的組

29、成點(diǎn))。如直線廓形可取兩端點(diǎn)作為組成點(diǎn)，而曲線廓形則除兩端點(diǎn)外，尚需根據(jù)工件精度的要求，在曲線中間再取若干點(diǎn)作為組成點(diǎn)。然后依次給各組成點(diǎn)編號(hào)(一般將工件回轉(zhuǎn)體上半徑最小處的點(diǎn)編為1點(diǎn)，稱為基點(diǎn)。這與6.3.2節(jié)中提到的刀具上的基點(diǎn)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(jì)時(shí)可以不必考慮，等其他部分的廓形都設(shè)計(jì)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(diǎn)的軸向尺寸和徑向尺寸。在標(biāo)注尺寸時(shí)，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(jì)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(duì)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(jì)資料查得，也可由式(6.4)計(jì)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(shí)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(shí)取小值，工件為韌性材料時(shí)取大值)；v d 內(nèi)孔直徑，主要根據(jù)心軸的強(qiáng)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(jì)。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(duì)刀具各點(diǎn)的廓形深度P2、P3、P4 進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。v 從圖6.18 看出，P2、P3、P4、可以通過(guò)前刀面上各相應(yīng)點(diǎn)的距離C2、C3、C4、計(jì)算出來(lái)，而C2、C3、C4 、又由前刀面延長(zhǎng)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(jì)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(diǎn)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(diǎn)y的廓形深度的步驟為:sinfyyhrcosyyfyAr1yyCAAcos()yyffPCv完成刀具各點(diǎn)的廓形深度P2、P3、P4、的計(jì)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(jì)。圓體成形車刀的廓形用各點(diǎn)的半徑R2、R3、R4、來(lái)表示，圓體成形車刀的廓形設(shè)計(jì)就是求出刀具廓形上各組成點(diǎn)的半徑R2、R3、R4、 。v 如圖

33、6.19所示，通過(guò)1點(diǎn)作前刀面的延長(zhǎng)線，刀具中心O0與該延長(zhǎng)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(diǎn)的半徑R2、R3、R4、順序?yàn)?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(diǎn)y的廓形深度的步驟為v v v vv v 212BBC022tanhB022sinhR313BBC033tanhB033sinhR1yyBBC0tanyyhB0sinyyhRv 完成刀具各點(diǎn)的半徑R2、R3、R4、的計(jì)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(shí)會(huì)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(jì)時(shí)產(chǎn)生的設(shè)計(jì)計(jì)算誤差(如廓形設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算到一定有效位數(shù)而產(chǎn)生的計(jì)算誤差、作圖時(shí)的度量誤差、刀具本身的雙曲線誤差以及圓弧廓形近似計(jì)算產(chǎn)生的誤差等)、刀具制造刃磨時(shí)產(chǎn)生的加工誤差、刀具使用時(shí)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(gè)復(fù)雜的回轉(zhuǎn)體工件，其成形表面均可分解成許多個(gè)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(shí)，車刀的前刀面是一個(gè)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(guò)0.05mm，在前角大到20時(shí)，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(shí)的誤差來(lái)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(duì)某些精加工用的成形車刀可使其 0；v 設(shè)計(jì)成帶刃傾角 的車刀，把如圖6.20中車刀上的 點(diǎn)位置提高到2點(diǎn)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(duì)切削變形有不利影響，而有 的車刀會(huì)增加工件其他部分的加工誤差，并且設(shè)計(jì)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(shí)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(gè)圓錐體，在 0時(shí)，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