王繼城（陜煤集團(tuán)神南產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司，陜西 榆林 719300）

車削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)合理的刀具角度分析

王繼城
（陜煤集團(tuán)神南產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司，陜西 榆林 719300）

摘要：使用車床加工細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，受刀具磨損、變形、振動(dòng)等各種因素的影響，經(jīng)常會(huì)增加廢品率，這極大的增加了加工細(xì)長(zhǎng)軸的成本，因此，在進(jìn)行細(xì)長(zhǎng)軸加工時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際情況選用一套完善的工藝方案，從而保證加工出的細(xì)長(zhǎng)軸滿足生產(chǎn)需求。文章從選擇刀具的角度出發(fā)，分析了車削細(xì)長(zhǎng)軸產(chǎn)生誤差的因素，并提出了車削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)合理的刀具角度。

關(guān)鍵詞：車削；細(xì)長(zhǎng)軸；刀具角度

在進(jìn)行車削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，由于細(xì)長(zhǎng)軸的直徑比較小，剛度也比較差，在車削過(guò)程中，受各種因素的影響，很容易導(dǎo)致細(xì)長(zhǎng)軸在加工過(guò)程中，出現(xiàn)彎曲變形、扭曲變形、振動(dòng)、刀具磨損大、發(fā)熱量大等現(xiàn)象，這不僅會(huì)對(duì)細(xì)長(zhǎng)軸的加工進(jìn)度造成很大的影響，還會(huì)提高廢品率，降低生產(chǎn)效率。由此可見(jiàn)，在加工細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，必須根據(jù)實(shí)際情況選用合理的加工工藝，選用合理的裝夾方法、輔助工具、切削量、刀具角度等完善的方案，從而有效地提高細(xì)長(zhǎng)軸的加工精度，降低廢品率，提高生產(chǎn)效率。在加工細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，刀具角度的選擇對(duì)其加工質(zhì)量有很大的影響，下面就車削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，刀具角度的選擇進(jìn)行分析。

1　軸與刀具受力分析

在車削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，刀具首先要克服摩擦阻力及金屬的變形抗力，摩擦阻力和金屬的變形抗力會(huì)作用在工件及刀具上，但作用力方向相反，大小相等，這些作用的總和稱為切削力，為便于計(jì)算和分析切削力，經(jīng)常會(huì)將切削力分解成三個(gè)相互垂直的分力，如圖1所示。在圖中Fr表示總切削力、Fp表示背向力、Fc表示主切削力、Ff表示給抗力，其中Fp又可以稱為徑向力，F(xiàn)p、Fc、Ff與總切削力Fr的關(guān)系為：

其中徑向力Fp的主要特點(diǎn)是在進(jìn)行切削時(shí)，不會(huì)消耗功率，但會(huì)對(duì)工件造成振動(dòng)、彎曲變形等影響，同時(shí)還會(huì)對(duì)工件的加工質(zhì)量造成影響，徑向力Fp是驗(yàn)算工藝系統(tǒng)剛度的主要依據(jù)，在進(jìn)行細(xì)長(zhǎng)軸加工時(shí)，需要根據(jù)精車、粗車的實(shí)際情況及需求，選擇合理的徑向力，而徑向力的大小與刀具角度的選擇有很大的關(guān)系，因此，在車削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，必須選用合理的刀具角度。

圖1　切削力及分力示意圖

2　刀具角度分析

2.1 刀具主要標(biāo)注角度

在正交平面系中，刀具主要標(biāo)注角度有主偏角Kr、刃傾角λs、前角o、后角αo等，這些角度的正確性對(duì)細(xì)長(zhǎng)軸的加工質(zhì)量有直接的影響。

2.2 粗車刀具角度選擇

采用粗車進(jìn)行加工時(shí)，由于加工量比較大，其切削力也比較大，導(dǎo)致細(xì)長(zhǎng)軸在加工過(guò)程中，也容易受到振動(dòng)、彎曲變形等影響，因此，在粗車加工過(guò)程中，要以減小徑向力Fp為主，根據(jù)公式和Fp=FpfcosKr可以看出，當(dāng)主偏角Kr為90°時(shí)，徑向力Fp為0，此時(shí)細(xì)長(zhǎng)軸不會(huì)受到徑向力作用，其彎曲變形量比較小，但工件完全壓在刀架上，容易發(fā)生甩動(dòng)現(xiàn)象，因此，可以將主偏角Kr控制在75°-88°，此時(shí)細(xì)長(zhǎng)軸的彎曲變形和振動(dòng)能得到有效地控制。同時(shí)為有效地減少?gòu)较蚍至?，可以將刀尖圓弧半徑控制在0.15mm-0.25mm，將刃磨副偏角K控制在8°-12°，當(dāng)刃磨前角控制在15°-30°、車刀前刀面有3.5mm-4.0mm寬的斷槽時(shí)，其切削溫度比較低，卷屑性比較好，同時(shí)將后角αo控制在4°-6°，將刃傾角控制λs在4°-6°，這樣切屑會(huì)流向工件需要加工的表面，這就能有效地降低工件振動(dòng)及彎曲變形。

2.3 精車刀具角度選擇

采用精車進(jìn)行加工時(shí)，由于加工量比較少，其徑向力Fp也比較小，因此，在加工過(guò)程中，需要對(duì)工件表面粗糙度進(jìn)行考慮。一般情況下，精車可以選擇寬刃彈簧刀、彈性刀桿，這樣不僅能保證工件加工的一致性，還能有效地減少振動(dòng)。精車主偏角Kr要小，一般要控制在3°-5°，由于刃口比較鋒利，能產(chǎn)生很薄的切削層，因此，滿足工件表面粗糙度的需求。精車的刃磨大前角γo要控制在25°-30°，后角αo要控制在10°-15°，前刀面斷屑槽需要控制在110°-115°，這樣不僅能為切削排屑提供方便，還能為已完成加工表面的安全提供保障。精車刀具的刀刃寬度需要比進(jìn)給量的2倍大，這樣可以光車細(xì)長(zhǎng)軸，確保工件表面粗糙度符合相關(guān)要求。

結(jié)語(yǔ)

在進(jìn)行細(xì)長(zhǎng)軸加工時(shí)，要想不斷提高產(chǎn)品的加工質(zhì)量及加工效率，有效地降低廢品率，必須有一套完善的加工工藝，控制好加工速度，選擇合理的刀具角度，降低切削力，從而有效地降低工藝系統(tǒng)的振動(dòng)頻率，降低工件振動(dòng)及彎曲變形，確保細(xì)長(zhǎng)軸的加工精度符合相關(guān)要求。

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中圖分類號(hào)：TG71

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A