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镗削加工基础知识

2016-12-19 10:13:08      点击:

       镗削是一种用刀具扩大孔或其它圆形轮廓的内径车削工艺,其应用范围一般从半粗加工到精加工,所用刀具通常为单刃镗刀(称为镗杆)。

  镗刀有三个基本元件:可转位刀片、刀杆和镗座。镗座用于夹持刀杆,夹持长度通常约为刀杆直径的4倍。装有刀片的刀杆从镗座中伸出的长度称为悬伸量(镗刀的无支承部分)。悬伸量决定了镗孔的最大深度,是镗刀最重要的尺寸。悬伸量过大会造成刀杆严重挠曲,引起振颤,从而破坏工件的表面质量,还可能使刀片过早失效。这些都会降低加工效率。

  对于大多数加工应用,用户都应该选用静刚度和动刚度尽可能高的镗刀。静刚度反映镗刀承受因切削力而产生挠曲的能力,动刚度则反映镗刀抑制振动的能力。

  本文的第一部分主要分析镗刀的静刚度。文中资料来源于作者对镗刀挠曲的研究。镗刀的挠曲取决于刀杆材料的机械性能、刀杆直径和切削条件。

切削力

  作用于镗刀上的切削力可用一个旋转测力计进行测量。被测力包括切向力、进给力和径向力。与其它两个力相比,切向力的量值最大。

  切向力垂直作用于刀片的前刀面,并将镗刀向下推。需要注意,切向力作用于刀片的刀尖附近,而并非作用于刀杆的中心轴线,这一点至关重要。切向力偏离中心线产生了一个力臂(从刀杆中心线到受力点的距离),从而形成一个力矩,它会引起镗刀相对其中心线发生扭转变形。

  进给力是量值第二大的力,其作用方向平行于刀杆的中心线,因此不会引起镗刀的挠曲。径向力的作用方向垂直于刀杆的中心线,它将镗刀推离被加工表面。

  因此,只有切向力和径向力会使镗刀产生挠曲。已沿用了几十年的一种经验算法为:进给力和径向力的大小分别约为切向力的25%和50%。但如今,人们认为这种比例关系并非“最优算法”,因为各切削力之间的关系取决于特定的工件材料及其硬度、切削条件和刀尖圆弧半径。
      推荐采用以下公式来计算切向力Ft:

       Ft=396000×切削深度×进给率×功率常数

      加工不同工件材料时镗刀所受径向力的计算公式:  
      工件材料-布氏硬度-径向力计算公式
      碳钢,合金钢,不锈钢,工具钢-80~250-Fr=0.308×Ft
      碳钢,合金钢,不锈钢,工具钢-250~400-Fr=0.672×Ft
      球墨铸铁,灰铸铁-150~300-Fr=0.331×Ft