车刀工作角度对零件回转性能的影响

车刀工作角度对零件回转性能的影响

在数值车削加工中，车刀前端高度与加工零件的旋转轴之间没有显著差异，不仅会改变车刀工作的前角和后角大小，还会导致加工零件的径向尺寸误差和形状误差。1刀尖与零件回转中心等高时的车刀角度在一般情况下,车刀都磨有前角和后角,当车刀刀尖与零件回转中心等高时,这时车刀的工作角度等于车刀刃磨角度,如图1所示,工作前角和刃磨前角均为γ0,工作后角和刃磨后角为α0。1.1回转中心的距离如图2(a)所示,工作角度相对于刃磨角度发生了变化。由图2(a)可知:sinθ=LRsinθ=LR可得:θ=arcsin(LR)θ=arcsin(LR)式中:L为车刀刀尖到零件回转中心的距离;R为工件半径。那么,车刀的工作前角为γ0+θ=γ0+arcsin(LR)γ0+θ=γ0+arcsin(LR),车刀的工作后角为α0−θ=α0−arcsin(LR)α0-θ=α0-arcsin(LR)。由此可知,前角变大,后角变小,车刀后刀面与工件的摩擦增大。由上式可以看出,角度的变化与车刀刀尖到零件回转中心的距离和工件半径有关,如图2(b)所示,在车端面时,当工件直径小到一定程度的时候,刀尖就接触不到工件表面,使得无法切削,如果继续切削,不是挤断工件,就是车刀刀刃崩裂,从而影响到零件的加工精度。1.2车刀的工作前角和后角如图3(a)所示,工作角度相对于刃磨角度发生了变化。由图3(a)可知:sinθ=LRsinθ=LR可得:θ=arcsin(LR)θ=arcsin(LR)式中:L为车刀刀尖到零件回转中心的距离;R为工件半径。那么,车刀的工作前角为γ0−θ=γ0−arcsin(LR)γ0-θ=γ0-arcsin(LR),车刀的工作后角为α0+θ=α0+arcsin(LR)α0+θ=α0+arcsin(LR)。由此可知,前角变小,后角变大。由上式可以看出,角度的变化也与车刀刀尖到零件回转中心的距离和工件半径有关,如图3(b)所示,在车端面时,当车刀刀尖移动到工件中心时,发现工件有一小段外圆无法被车掉,这段外圆的半径就等于车刀刀尖到零件回转中心的距离L,由于这段外圆对刀尖有一个作用力,故也容易使车刀刀刃崩裂,从而影响到零件的加工精度。2刀尖和零件的旋转中心不同高度对尺寸精度的影响2.1刀尖与工件回转中心不等高对刀直径的影响数控车床对刀时,要把刀偏值输入到数控系统中,刀偏值就是工件的直径,而且对刀直径和工件直径相等。但当车刀刀尖与零件回转中心不等高时,如图4所示,OC¯¯¯¯¯ΟC¯为工件半径,OB¯¯¯¯¯ΟB¯为对刀半径,显然对刀直径和工件直径不相等。由图4可知,OC¯¯¯¯¯=OA¯¯¯¯¯=R‚OB¯¯¯¯¯=R2−L2−−−−−−−√ΟC¯=ΟA¯=R‚ΟB¯=R2-L2,故对刀误差为R−R2−L2−−−−−−−√R-R2-L2。2.2车刀刀尖与旋转中心不等高对尺寸误差的影响当车刀刀尖与零件回转中心不等高时,由于输入到数控系统中的刀偏值就是工件的直径(直接测量的直径尺寸),所以在车削加工中,不存在直径尺寸误差。根据以上分析,当车刀刀尖与零件回转中心不等高时,尺寸误差主要是对刀误差,如图4所示加工后的工件,轴出现欠切现象,孔会出现过切现象。误差与工件直径和车刀刀尖与零件回转中心的距离的关系,如图5所示。当L值不变时,工件直径D越大,所产生的尺寸误差Δ越小,反之,所产生的尺寸误差Δ越大,而且,同一直径的圆柱所产生的尺寸误差相等,所以单纯靠增加径向进给量来补偿直径误差,不能同时保证台阶轴各段的精度要求。当工件直径D不变时,L值越大,所产生的尺寸误差Δ越大,反之,所产生的尺寸误差Δ越小。3刀尖锋利零件的旋转中心受到不同高度的影响3.1车刀尖与旋转中心不等高对截面尺寸的影响加工圆柱表面时,由于圆柱表面的各个横截面的直径尺寸相等,误差也相等,所以当车刀刀尖与零件回转中心不等高时,对圆柱表面的形状并没有影响。3.2油剂油剂的压削工艺加工圆锥表面时,若车刀刀尖与零件回转中心不等高时,如图4所示,设OB¯¯¯¯¯=R1ΟB¯=R1,则圆锥表面的各个横截面的方程为:R2=R2112+L2。式中L为定值,R1为变量。由方程可知加工圆锥表面时,实际车削出的工件母线是双曲线,如图6所示。所以,加工同一锥度的内外圆锥面配合时,着色检验内外锥面接触比例,通常出现两端接触的现象,这是由车刀刀尖与零件回转中心不等高引起的。3.3相对于心不等高时的接触加工圆弧表面时,若车刀刀尖与零件回转中心不等高时,相差L的距离,则圆弧表面的母线方程为:R2=(Rsinθ)2+h2,工件母线为一个类椭园,如图7所示。4车刀刀尖与零件回转中心不等高对零件尺寸精度的影响通过以上分析可见,在数控车削加工中,若车刀刀尖与零件回转中心不等高,既影响零件的尺寸精度,又影响零件的形状精度。所以,必须使车刀刀尖与零件回转中心等高。4.1标准刀具的制备为保证车刀刀尖与零件回转中心等高,应尽可能地采用与机床配套的标准刀具。由于标准机夹式车刀已经系列化、标准化,能够保证车刀刀尖与零件回转中心等高。一般常用的标准机夹式车刀刀排厚度25mm。4.2旋转中心的调整试切端面法是最直观、较准确的方法,当车刀车到工件端面旋转中心时,不留任何凸台为准,若刀具偏高或偏低可采用增减垫块来进行调整,通过不断增减垫块和试切端面,最终使车刀刀尖与零件回转中心等高。4.3使用专业工具工具使用数控车专业对刀仪,可分为机械对刀仪和光学对刀仪,使