如下圖所示,刀尖圓弧是由交叉線主切削刃和側(cè)切削刃形成的,也稱為刃圓半徑。
在切削過程中,為了提高刀尖強度和降低機床表面粗糙度,刀尖處通常存在圓弧過渡刃。另外,一般免修磨刀片都有一定半徑的圓弧作為過渡。即使對于專門磨尖的車削刀尖,它仍然具有一定的拱形倒角。任何車削尖端上都不存在絕對的拐角。
通過圖1的比較可以看出,刀尖半徑和每轉(zhuǎn)進給量對工件表面粗糙度影響最大。要達到理論表面粗糙度要求,正確的刀尖半徑和進給量必須被選擇。下圖是這三個元素取值關(guān)系的參考表。一般情況下,刀尖圓角半徑以進給速度的三到四倍為宜。
F | 拉 | |||||
r | 0.4 | 0.8 | 1.2 | 1.6 | 2.0 | |
1.6 | 0.07 | 0.1 | 0.12 | 0.14 | 0.16 | |
3.2 | 0.1 | 0.14 | 0.18 | 0.2 | 0.23 | |
6.3 | 0.14 | 0.2 | 0.25 | 0.28 | 0.32 | |
12.5 | 0.2 | 0.28 | 0.35 | 0.4 | 0.45 | |
25 | 0.28 | 0.4 | 0.49 | 0.56 | 0.63 |
r 拐角半徑 mm
f 每轉(zhuǎn)最大進給量。毫米
Ra 粗糙度 μm
對于刀尖半徑和每轉(zhuǎn)進給量的選擇,也可以通過理論經(jīng)驗公式(1)來確定。
拉=f2/r*125
其中:
Ra(μm)——表面粗糙度;
f(mm/rev)——每轉(zhuǎn)進給量;
r(mm)——刀尖圓弧半徑;
125——常數(shù)。
將刀尖半徑設(shè)定值和進給量(1)代入,即可計算出理論表面粗糙度和表面粗糙度。
例:刀尖圓弧半徑為0.8mm,進給速度為
0.2 mm/r,將理論表面粗糙度代入公式(1)。
Ra=0.22/0.8*125=6.25μm
理論表面粗糙度為:6.25μm
值得注意的是,如果半徑太大,會因刀具與工件接觸過多而產(chǎn)生振動。相反,如果半徑太小,尖端就會變?nèi)醪⒑芸炷p。需要經(jīng)常重新銳利。因此,圓角半徑一般為0.3~0.4mm。
圓角半徑(邊緣半徑)補償
數(shù)控車床加工時,需要對拐角半徑進行補償。
編程時,通常將刀尖視為一個點,但實際中存在圓角。當(dāng)平行或垂直于軸線的表面,如端面、外徑、內(nèi)徑等,按照理論尖端點編程的程序進行加工時,不會出現(xiàn)誤差。
但在實際加工中,會出現(xiàn)過切、多切的情況。我們將討論以下兩種情況:
- 車削端面及內(nèi)外圓柱面
下圖顯示了圓弧的尖端及其方向。用于編程和對刀的刀尖點是理想的刀尖點。由于刀尖圓弧的存在,實際切削點是刀刃圓弧與切削表面的切點。車削端面時,刀尖圓弧的實際切削點與理想刀尖點的Z坐標相同;使用車外孔和內(nèi)孔時,實際切削點與理想刀尖點的X坐標值相同。因此,車削端面和內(nèi)外圓柱面時無需進行刀尖半徑補償。
2)加工錐面、圓弧面時車削錐面、圓弧面
當(dāng)加工路徑與機床軸線不平行時,實際切削點與理想刀尖點在X、Z坐標方向上存在位置偏差。刀尖半徑對加工精度的影響如下圖所示。如果使用理想的刀尖點進行編程,將會減少切削或過切,從而導(dǎo)致加工誤差。刀尖圓弧半徑越大,加工誤差越大。
在車刀的實際加工中,由于工藝或其他要求,刀尖往往不是理想的點,而是圓弧。加工與坐標軸平行的圓柱和端面輪廓時,刀尖圓弧不影響其尺寸和形狀,但加工圓錐、圓弧等非坐標方向輪廓時,刀具切削點在刀刃圓弧處。如果向上改變,刀尖的圓弧會引起尺寸和形狀誤差,導(dǎo)致切削次數(shù)減少或增多。這種由于刀尖不是理想點而是圓弧引起的加工誤差,可以通過刀尖半徑補償功能來消除。