可转位刀片的转位精度0行星齿轮

可转位刀片的转位精度

可转位刀片的转位精度 2011年12月04日 来源： 对于可转位硬质合金刀片来说，高精度转位通常只在中等精度加工时才需要，这听上去似乎有些矛盾。（本文中，转位精度定义为将刀片换到一新的切削刃后测得的精度。）产生这种矛盾的原因很简单，因为刀片之外有很多因素影响加工精度，所以精确转位对极严格公差的加工是无甚意义的。也就是说，假如加工公差非常紧，以致每次对片转位后都必须作调整的话，则使用普通刀片更为合算。另一方面，假如加工公差非常宽，刀片精度对其影响不大，则使用精密刀片就不值得。只有一个例外，即把工件粗加工至下公差尺寸时（由于下面工序的需要），须采用精密刀片，以免切出尺寸过小而造成报废。影响可转位精度的因素有许多，包括直接与刀片有关和与刀片无关的因素。一、刀杆的磨损或损坏刀杆的问题很容易使刀片失去精度。假如刀片槽因磨损而变大或产生任何形式的变形，则转位后的刀片位置会有较大的差别。二、刀杆的式样不同的刀杆其主偏角也不同，这也能影响转位精度。图1中刀杆A为90°主偏角，与刀杆D相比，转位精度易受刀片误差的影响。当然这种差别是很小的，但与其他误差累积起来也会变得很可观。

图1

三、刀槽角刀杆上的刀片槽也有其公差范围。三角形刀片的刀槽角通常为60°-1°，而正方形刀片则为90°-1°，这个公差范围已被证明对于限制刀片的走动是最恰当的。从对转位精度的影响来看，刀槽角小一度比大一度要好，可参见图2。

图2

左图的刀槽角为+1°，刀片会以其后刀尖为转轴而走动，便得切削刀尖产生大于-1°刀槽角时的移动（右图）。后者的刀片只在其后端摆动，移动只围绕靠近中心的一点进行，切削刀尖则很少转动。当主偏角变大时（由于刀杆式样不一），因刀片槽内的转动而产生的影响也将变大。四、热膨胀钢质刀杆和硬质含金刀片均会受热膨胀，典型牌号的平直碳化钨其线膨胀系数为2.66×10-6 in/in°F（注：1°F＝0.556K）。不使用冷却液时，通常的工作温度达 750°F。在室温下，所选三角刀片的高度为0.19in。因此有：750°F-72°F(室温)678°F温升及2.66x10-6in×678×0.719＝0.0013in.伸长量（0.033mm）假如刀片置于车床刀杆上形成60°主偏角，则当刀片温升至750°F时，工件直径将比切削开始时减少0.0026in．（0.066mm）。钢质刀杆线膨胀系数大约2倍于碳化钨，热膨胀效果仅产生于从刀片到第一个刀杆夹紧螺栓之间的部分。刀杆温升不像刀片那么大，但是刀杆的热膨胀对工作尺寸变化亦有较大影响。

图3

五、刚性机床刚性好坏是一个难以评估，更难以预计的因素。刀片、刀杆、刀架、工件和机床都有“让位”现象，从而使整个系统成为弹性体。要不是因为刀具有磨损现象，一般不要考虑这种弹位变形。但是随着刀具的磨损、切削力就会增加，假如工件是细长袖，增大的切削力会使工件产生偏斜，从而使其直径变大。根据系统的刚性和公差要求，这一因素造成的后果可能重要，也可能不重要。然而，这是一个完全不受刀片精度影响的因素。六、脏物和切屑影响转让精度最重要的因素可能与刀杆或刀片的质量都没什么关系。在加工时，赃物和切屑总是存在的，转位时它们会送到刀片下面。它们所造成的麻烦与清理刀片槽的难易程度成正比，与机床操作者的注意程度成反比。操作者可能认为他清理刀片槽很仔细，但还是很容易在刀片后面留下0.001或0.002in的灰尘或细切屑。这会使刀片相对工件前进了一定量，意味着在车削时有0.002～0.004in的直径减小量。复杂的刀杆难以清理，更使这种状况恶化。七、刀片误差刀片必须按公差制造，所选公差须具经济可行性。若要使公差减小，成本会增加很多。制造厂家通常在成本不致过高的基础上尽可能地用较严的公差。三角形刀片的尺寸和公差根据内切圆直径来分类，正方刀片则按对边之间的尺寸和公差来分类，这是几种测量方式中最具可操作性的。按内切圆公差来分类并不表示它可反映对片的可转位精度，因为其他的刀片尺寸公差在最终精度里也起着重要作用。八、内切圆误差理想的三角刀片是一个顶点为圆弧形的完全等边三角形。然而内切圆的尺寸并不能表明此三角形是否完全等边，因为一个圆能和任意三角形内切。四方刀片应是完全正方形，但是侧面之间的尺寸并不能表示出此正方形是否完美，因为等边的平行四边形其对边尺寸也相等。精制的刀片有很高的几何精度，但少量的差异也是不可避免的。九、刀尖变动刀片的刀尖必须由尺寸一致的圆弧构成，这些圆弧应精确定位，并精确地与刀片各边相切，见图4A。

图4

如果对称性差，可能会导致某些误差；刀尖圆弧太突出或大缩入（图4B）。刀尖圆弧可能偏左或偏右（图4C）。十、刀片与刀座厚度这—点对转位误差的作用不是太大，因为它通过一个角度来产生影响。刀座厚度一般可不考虑，因为在刀杆整个使用寿命期间，更换刀座的次数是很少的。图5表明一块下偏差的刀片被一块上偏差的刀片替换后所产生的变化。刀片顶部的高度增加0.010in，用6°负前角在中心部位切削时刀片对工件的有效进给增加了0.001in。如果刀具为正前角，若把最薄刀片换成最厚，切削深度会减少，如图中所示。

图5

十一、时间的影响图6表明一些主要因素对加工尺寸的影响随切削时间的增加而增加，总效果通常是累加的。“人为”因素包括如转位时未能将刀座清理干净，置放刀片时走动等。有些因素如刀片公差在切削时为常量，但切削刃的磨损、切削力的增加则随切削时间的增加而变大。

图6

结束语不可能建立一个万能公式，用以精确得知何时该使用精密刀片，每一种加工都必须根据各自的特点来加以考虑。但是，这是一个值得研究并会得到回报的领域。