高速切削自滾切刀具
在高速切削技術(shù)的發(fā)展過程中,高速切削機床、高速刀具系統(tǒng)和高速切削工藝是其中三項主要技術(shù),而刀具技術(shù)起到了非常關(guān)鍵的作用。隨著切削速度的大幅提高携狭,對切削刀具材料继蜡、刀具幾何參數(shù)、刀體結(jié)構(gòu)以及切削工藝參數(shù)等都提出了不同于傳統(tǒng)切削速度下的更高要求逛腿。由于高速切削時產(chǎn)生的切削熱和對刀具的磨損比普通速度時高得多稀并,所以高速切削技術(shù)發(fā)展的一個重要障礙就是刀具材料的耐高溫和耐磨損問題。對刀具材料的要求主要包括以下幾方面:①高硬度、高強度和耐磨損梗力;②韌性好瘦肥,抗沖擊能力強;③高的熱硬性和化學(xué)穩(wěn)定性筷品;④抗熱沖擊能力強等挟伯。
盡管目前的刀具材料已由早期的高速鋼、硬質(zhì)合金發(fā)展到陶瓷絮眨、立方氮化硼(CBN)和金剛石拇支,并且開發(fā)和應(yīng)用了刀具涂層技術(shù)和燒結(jié)層壓技術(shù),但同時滿足上述要求還是很困難的低白,而且CBN唬爹、金剛石等刀具的價格也很高『ǚ颍可見一味地追求刀具材料的發(fā)展與進(jìn)步押赋,不是最優(yōu)的選擇。自滾切刀具從刀具結(jié)構(gòu)入手若又,巧妙地使刀具增加了一個運動單元仙冕,改善了刀具的工作狀態(tài),極大地提高了刀具材料的耐高溫吉捶、抗磨損能力夺鲜。
1.自滾切刀具的基本原理
自滾切刀具采用圓形刀片,在切削過程中靠工件和刀具間的相對運動驅(qū)使刀片繞自身軸線不停地旋轉(zhuǎn)呐舔。以車削加工為例币励,刀片的安裝方式一種是以圓刀片的端面作前刀面,周面作后刀面珊拼,稱為Ⅰ型自滾切刀具(前者刃傾角為正食呻,后者刃傾角為負(fù));另一種是以圓刀片的周面作前刀面澎现,端面作后刀面仅胞,稱為Ⅱ型自滾切刀具。
由于自滾切刀具的刀片增加了一個切削運動單元剑辫,它不僅具有斜角切削的特點干旧,而且后刀面的棱帶對工件表面還有滾壓作用,所以自滾切刀具的切削特點就是“滾”與“切”相結(jié)合妹蔽。它的很多切削概念都不同于普通刀具椎眯,必須加以修正。
2.自滾切刀具的兩個重要概念
(1)刃傾角
自滾切刀具的刃傾角是決定切削性能的重要參數(shù)绎疟,也是使切削運動增加一個運動單元的先決條件咒舰。刃傾角對工作前、后角、流屑角埂帜,甚至對切削速度都有直接的影響懊据。
Ⅰ型刀具的軸線在XZ平面內(nèi)的傾斜使刀片產(chǎn)生了角度λ跑科,我們稱其為安裝刃傾角接纽。若將圓弧刀刃上主偏角為零的點命名為刀尖,則安裝刃傾角λ即為刀尖點的刃傾角猪破。對Ⅱ型刀具而言鄙吗,雖然安裝刃傾角和刀尖都很不直觀,但經(jīng)簡要的推導(dǎo)也可得到滓乡。
事實上上述對刃傾角的理解僅僅是停留在幾何意義上疙鹃,并不全面。由于刃傾角既是刀刃切線與基面間的幾何參數(shù)咆下,更是影響工件沿刀刃切向赵颅、法向相對速度的“運動參數(shù)”。對滾切刀具而言暂刘,當(dāng)切削過程不穩(wěn)定或刀片回轉(zhuǎn)的阻力發(fā)生變化時饺谬,甚至當(dāng)?shù)镀男D(zhuǎn)是靠外加動力驅(qū)使時(此為驅(qū)動式滾切刀具),刀片的旋轉(zhuǎn)均不同于理想狀態(tài)下單純受工件驅(qū)使的情況谣拣,切削刃上各點的真實刃傾角都會有變化募寨。因此,一些學(xué)者還提出了工作刃傾角森缠、等效刃傾角等概念拔鹰,本文在此就不展開論述。
(2)切削速度
自滾切刀具切削速度的概念與普通刀具不同贵涵。以Ⅰ型刀具車削加工為例列肢,V(工件表面線速度)稱為名義切削速度,它是與普通刀具對比以及計算機床轉(zhuǎn)速的重要參數(shù)宾茂;Vr稱為相對切削速度瓷马,是將滾切刀具等效為普通刀具的切削速度分量,是自滾切刀具后刀面上的摩擦速度跨晴。當(dāng)不考慮刀片回轉(zhuǎn)的摩擦阻力時裂怕,可得Vr=Vcosλ。上述Vr實際只是刀尖處的相對切削速度曹是。
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