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技術(shù)文章
鏜削加工機(jī)械刀片基礎(chǔ)知識
點(diǎn)擊次數(shù)：683 發(fā)布時(shí)間：2010-11-20
關(guān)于鏜削加工已有許多技術(shù)文章，其中一些文章寫得很不錯(cuò)，但也有一些文章存在明顯的謬誤。為了有效完成這種重要的內(nèi)孔精加工，必須消除有關(guān)鏜削的一些錯(cuò)誤觀念。</p>
<p> 鏜削是一種用刀具擴(kuò)大孔或其它圓形輪廓的內(nèi)徑車削工藝，其應(yīng)用范圍一般從半粗加工到精加工，所用刀具通常為單刃鏜刀（稱為鏜桿）。</p>
<p> 鏜刀有三個(gè)基本元件：可轉(zhuǎn)位刀片、刀桿和鏜座。鏜座用于夾持刀桿，夾持長度通常約為刀桿直徑的4倍。裝有刀片的刀桿從鏜座中伸出的長度稱為懸伸量（鏜刀的無支承部分）。懸伸量決定了鏜孔的zui大深度，是鏜刀zui重要的尺寸。懸伸量過大會(huì)造成刀桿嚴(yán)重?fù)锨鹫耦?，從而破壞工件的表面質(zhì)量，還可能使刀片過早失效。這些都會(huì)降低加工效率。</p>
<p> 對于大多數(shù)加工應(yīng)用，用戶都應(yīng)該選用靜剛度和動(dòng)剛度盡可能高的鏜刀。靜剛度反映鏜刀承受因切削力而產(chǎn)生撓曲的能力，動(dòng)剛度則反映鏜刀抑制振動(dòng)的能力。</p>
<p> 本文的*部分主要分析鏜刀的靜剛度。文中資料來源于作者對鏜刀撓曲的研究。鏜刀的撓曲取決于刀桿材料的機(jī)械性能、刀桿直徑和切削條件。</p>
<p>切削力</p>
<p> 作用于鏜刀上的切削力可用一個(gè)旋轉(zhuǎn)測力計(jì)進(jìn)行測量。被測力包括切向力、進(jìn)給力和徑向力。與其它兩個(gè)力相比，切向力的量值zui大。</p>
<p> 切向力垂直作用于刀片的前刀面，并將鏜刀向下推。需要注意，切向力作用于刀片的刀尖附近，而并非作用于刀桿的中心軸線，這一點(diǎn)至關(guān)重要。切向力偏離中心線產(chǎn)生了一個(gè)力臂（從刀桿中心線到受力點(diǎn)的距離），從而形成一個(gè)力矩，它會(huì)引起鏜刀相對其中心線發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。</p>
<p> 進(jìn)給力是量值第二大的力，其作用方向平行于刀桿的中心線，因此不會(huì)引起鏜刀的撓曲。徑向力的作用方向垂直于刀桿的中心線，它將鏜刀推離被加工表面。</p>
<p> 因此，只有切向力和徑向力會(huì)使鏜刀產(chǎn)生撓曲。已沿用了幾十年的一種經(jīng)驗(yàn)算法為：進(jìn)給力和徑向力的大小分別約為切向力的25％和50％。但如今，人們認(rèn)為這種比例關(guān)系并非“*算法”，因?yàn)楦髑邢髁χg的關(guān)系取決于特定的工件材料及其硬度、切削條件和刀尖圓弧半徑。推薦采用以下公式來計(jì)算切向力Ft：</p>
<p>Ft＝396000×切削深度×進(jìn)給率×功率常數(shù)</p>
<p>加工不同工件材料時(shí)鏜刀所受徑向力的計(jì)算公式見表1。</p>
<p>表1 鏜刀徑向力的計(jì)算 <br />
工件材料－布氏硬度－徑向力計(jì)算公式 <br />
碳鋼，合金鋼，不銹鋼，工具鋼－80～250－Fr＝0.308×Ft <br />
碳鋼，合金鋼，不銹鋼，工具鋼－250～400－Fr＝0.672×Ft <br />
球墨鑄鐵，灰鑄鐵－150～300－Fr＝0.331×Ft</p>
<p>鏜刀的撓曲</p>
<p> 鏜刀類似于一端固定（鏜座夾持部分）、另一端無支承（刀桿懸伸）的懸臂梁，因此可用懸臂梁撓曲計(jì)算公式來計(jì)算鏜刀的撓曲量
<p> 鏜削是一種用刀具擴(kuò)大孔或其它圓形輪廓的內(nèi)徑車削工藝，其應(yīng)用范圍一般從半粗加工到精加工，所用刀具通常為單刃鏜刀（稱為鏜桿）。</p>
<p> 鏜刀有三個(gè)基本元件：可轉(zhuǎn)位刀片、刀桿和鏜座。鏜座用于夾持刀桿，夾持長度通常約為刀桿直徑的4倍。裝有刀片的刀桿從鏜座中伸出的長度稱為懸伸量（鏜刀的無支承部分）。懸伸量決定了鏜孔的zui大深度，是鏜刀zui重要的尺寸。懸伸量過大會(huì)造成刀桿嚴(yán)重?fù)锨鹫耦?，從而破壞工件的表面質(zhì)量，還可能使刀片過早失效。這些都會(huì)降低加工效率。</p>
<p> 對于大多數(shù)加工應(yīng)用，用戶都應(yīng)該選用靜剛度和動(dòng)剛度盡可能高的鏜刀。靜剛度反映鏜刀承受因切削力而產(chǎn)生撓曲的能力，動(dòng)剛度則反映鏜刀抑制振動(dòng)的能力。</p>
<p> 本文的*部分主要分析鏜刀的靜剛度。文中資料來源于作者對鏜刀撓曲的研究。鏜刀的撓曲取決于刀桿材料的機(jī)械性能、刀桿直徑和切削條件。</p>
<p>切削力</p>
<p> 作用于鏜刀上的切削力可用一個(gè)旋轉(zhuǎn)測力計(jì)進(jìn)行測量。被測力包括切向力、進(jìn)給力和徑向力。與其它兩個(gè)力相比，切向力的量值zui大。</p>
<p> 切向力垂直作用于刀片的前刀面，并將鏜刀向下推。需要注意，切向力作用于刀片的刀尖附近，而并非作用于刀桿的中心軸線，這一點(diǎn)至關(guān)重要。切向力偏離中心線產(chǎn)生了一個(gè)力臂（從刀桿中心線到受力點(diǎn)的距離），從而形成一個(gè)力矩，它會(huì)引起鏜刀相對其中心線發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。</p>
<p> 進(jìn)給力是量值第二大的力，其作用方向平行于刀桿的中心線，因此不會(huì)引起鏜刀的撓曲。徑向力的作用方向垂直于刀桿的中心線，它將鏜刀推離被加工表面。</p>
<p> 因此，只有切向力和徑向力會(huì)使鏜刀產(chǎn)生撓曲。已沿用了幾十年的一種經(jīng)驗(yàn)算法為：進(jìn)給力和徑向力的大小分別約為切向力的25％和50％。但如今，人們認(rèn)為這種比例關(guān)系并非“*算法”，因?yàn)楦髑邢髁χg的關(guān)系取決于特定的工件材料及其硬度、切削條件和刀尖圓弧半徑。推薦采用以下公式來計(jì)算切向力Ft：</p>
<p>Ft＝396000×切削深度×進(jìn)給率×功率常數(shù)</p>
<p>加工不同工件材料時(shí)鏜刀所受徑向力的計(jì)算公式見表1。</p>
<p>表1 鏜刀徑向力的計(jì)算 <br />
工件材料－布氏硬度－徑向力計(jì)算公式 <br />
碳鋼，合金鋼，不銹鋼，工具鋼－80～250－Fr＝0.308×Ft <br />
碳鋼，合金鋼，不銹鋼，工具鋼－250～400－Fr＝0.672×Ft <br />
球墨鑄鐵，灰鑄鐵－150～300－Fr＝0.331×Ft</p>
<p>鏜刀的撓曲</p>
<p> 鏜刀類似于一端固定（鏜座夾持部分）、另一端無支承（刀桿懸伸）的懸臂梁，因此可用懸臂梁撓曲計(jì)算公式來計(jì)算鏜刀的撓曲量