首页 理论教育工作角度影响因素分析

工作角度影响因素分析

【摘要】:图2-24刀具装偏对主、副偏角的影响图2-25进给运动对工作角度的影响若工件直径为d,进给量为f,则在本引入中:因为所以一般车削时进给量较小,进给运动引起的η值很小,不超过30′~1°,故可忽略不计。故在设计刀具时,必须考虑η对工作角度的影响,从而给以适当的弥补。

1.刀具安装误差的影响及计算

在实际加工中,由于安装误差的存在,即假定安装条件不满足,必将引起刀具角度的变化。其中,刀尖在高度方向的安装误差将主要引起前角、后角的变化;刀杆中心在水平面内的偏斜将主要引起主偏角、副偏角的变化。

1)刀尖与工件中心线不等高时

当刀尖与工件中心线等高时,切削平面与车刀底面垂直,基面与车刀底面平行。否则,将引起基面方位的变化,即工作基面(Pre)不平行于车刀底面。

如图2-23所示,在车削外表面时若刀尖高于工件中心,则工作前角增大、工作后角减小;若刀尖低于工件中心,则工作前角减小、工作后角增大。

图2-23 刀尖与工件不等高时的前后角

(a)装高;(b)正确;(c)装低

假设工件直径为d,安装时高度误差为h,安装误差引起的前、后角变化值为θ,则

已知:

因为

所以

即外圆车刀刀尖装低1.5mm时,前角减小5°44′、后角增大5°44′,工作前角和工作后角分别为

车削内表面时,情况与车削外表面相反。

不难看出,工件直径越小,高度安装误差对工作角度的影响越明显,由sinθ≈2h/d可以看出,当刀尖高于工件中心的距离(h)较大或者工件直径(d)较小时(如切断工件时,切断刀接近中心时的直径),角度变化值θ较大,甚至趋于90°。而车刀的后角一般磨成6°~12°,在刀尖高于工件中心并出现上述情况时,实际工作后角可能会变成负值。负后角车刀是不能切削的,这也是切断工件时切断刀装高而崩刃的主要原因。当然,如果刀尖低于工件中心,则将会产生振动,或者产生“扎刀”现象。

在实际生产中,也有应用这一影响(车刀装高或装低)来改变车刀实际角度的情况,例如,车削细长轴类工件时,车刀刀尖应略高于工件中心0.1~0.3mm,这时刀具的工作后角稍有减小,并且当后刀面上有轻微磨损时,有一小段后角等于零的磨损面与工件接触,这样能防止振动。

2)车刀中心线与进给方向不垂直时

刀具装偏,即刀具中心不垂直于工件中心,将造成主偏角和副偏角的变化。车刀中心向右偏斜,工作主偏角增大,工作副偏角减小,如图2-24所示;车刀中心向左偏斜,工作主偏角减小,工作副偏角增大。

车刀刀杆的装偏改变了主偏角和副偏角的大小。对一般车削来说,少许装偏影响不是很大,但对切断加工来说,因切断刀安装不正,切断过程中就会产生轴向分力,使刀头偏向一侧,轻者会使切断面出现凹形或凸形,重者会使切断刀折断,故必须引起充分的重视。

2.进给运动的影响及计算

由于进给运动时车刀刀刃所形成的加工表面为阿基米德螺旋面,而切削刃上的选定点相对于工件的运动轨迹为阿基米德螺旋线,故使切削平面和基面发生了倾斜,造成工作前角增大、工作后角减小,如图2-25所示,其角度变化值称为合成切削速度角,用符号η表示。

图2-24 刀具装偏对主、副偏角的影响

图2-25 进给运动对工作角度的影响

若工件直径为d,进给量为f,则

在本引入中:

因为

所以

一般车削时进给量较小,进给运动引起的η值很小,不超过30′~1°,故可忽略不计。但在进给量较大,如车削大螺距螺纹,尤其是多线螺纹时,η值很大,可大到15°左右。故在设计刀具时,必须考虑η对工作角度的影响,从而给以适当的弥补。

无论是横车(如切断、切槽、车端面等),还是纵车(如车削外圆),车刀都会发生上述变化。

需要说明的是,横车时:

并且由于进给时d不断变小(η为一变量),所以工作后角急剧下降,在未到工件中心处时,

工作后角已变为负值,此时刀具不是在切削工件,而是在推挤工件。

纵车时,η为一定值,换算到主剖面中的关系为

所以,从准确意义上来说,上述针对本引入中实例的计算,应该换算到主剖面中进行。练习中之所以这么做,是因为两者计算的结果非常接近。

注意事项:对螺纹车刀而言,进给运动对左右刀刃工作前后角的影响是不同的。对左刀刃,工作前角增大、工作后角减小;对右刀刃,工作前角减小、工作后角增大。