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| 刀具 |
刀具是机械制造中用于切削加工的工具,又称切削工 具。
绝大多数的刀具是机用的,但也有手用的。由于机械制造中使用的刀具基本上都用于切削金属材料,所以“刀具”一词一般就理解为金属切削刀具。切削木材用的刀具则称为木工刀具。 |
刀具按工件加工表面的形式可分为五类:
■ 加工各种外表面的刀具,包括车刀、刨刀、铣刀、外表面拉刀和锉刀等;
■ 孔加工刀具,包括钻头、扩孔钻、镗刀、铰刀和内表面拉刀等;
■ 螺纹加工刀具,包括丝锥、板牙、自动开合螺纹切头、螺纹车刀和螺纹铣刀等;
■ 齿轮加工刀具,包括滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮加工刀具等;
■ 切断刀具,包括镶齿圆锯片、带锯、弓锯、切断车刀和锯片铣刀等等。
此外,还有组合刀具。
按切削运动方式和相应的刀刃形状,刀具又可分为三类:
■ 通用刀具,如车刀、刨刀、铣刀(不包括成形的车刀、成形刨刀和成形铣刀)、镗刀、钻头、扩孔钻、铰刀和锯等;
■ 成形刀具,这类刀具的刀刃具有与被加工工件断面相同或接近相同的形状,如成形车刀、成形刨刀、成形铣刀、拉刀、圆锥铰刀和各种螺纹加工刀具等;
■ 展成刀具是用展成法加工齿轮的齿面或类似的工件,如滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮刨刀和锥齿轮铣刀盘等。/
刀具的结构
1. 结构要素
待加工表面----工件上有待切除的表面。
已加工表面----工件上经刀具切削后产生的表面。
过渡表面(同义词:加工表面)----工件上由切削刃形成的那部分表面,它将在下一个行程,刀具或工件的下一转里被切除,或者由下一个切削刃切除。
前面(同义词:前刀面)----
刀具上切屑流过的表面。它直接作用于被切削的金属层,并控制切屑沿其排出的刀面。
后面(同义词:后刀面)----与工件上切削中产生的表面相对的表面。
主后面(同义词:主后刀面)----刀具上同前面相交形成主切削刃的后面。它对着过渡表面。
副后面(同义词:副后刀面)----刀具上同前面相交形成副切削刃的后面。它对着已加工表面。
主切削刃----起始于切削刃上主偏角为零的点,并至少有一段切削刃拟用来在工件上切出过渡表面的那个整段切削刃。
副切削刃----切削刃上除主切削刃以外的刃,亦起始于切削刃上主偏角为零的点,但它向背离主切削刃的方向延伸。
各种刀具的结构都由装夹部分和工作部分组成。整体结构刀具的装夹部分和工作部分都做在刀体上;镶齿结构刀具的工作部分(刀齿或刀片)则镶装在刀体上。
2. 刀具角度参考系
切削平面----通过切削刃选定点与切削刃相切并垂直于基面的平面。
主切削平面Ps----通过切削刃选定点与主切削刃相切并垂直于基面的平面。它切于过渡表面,也就是说它是由切削速度与切削刃切线组成的平面。
副切削平面----通过切削刃选定点与副切削刃相切并垂直于基面的平面。
基面Pt----通过切削刃选定点垂直于合成切削速度方向的平面。在刀具静止参考系中,它是过切削刃选定点的平面,平行或垂直于刀具在制造、刃磨和测量时适合于安装或定位的一个平面或轴线,一般说来其方位要垂直于假定的主运动方向。
假定工作平面----在刀具静止参考系中,它是过切削刃选定点并垂直于基面,平行或垂直于刀具在制造、刃磨和测量时适合于安装或定位的一个平面或轴线,一般说来其方位要平行于假定的主运动方向。
法平面Pn----通过切削刃选定点并垂直于切削刃的平面。
3. 刀具角度
前角----前面与基面间的夹角。
后角----后面与切削平面间的夹角。
楔角----前面与后面间的夹角。
主偏角----主切削平面与假定工作平面间的夹角,在基面中测量。
副偏角----副切削平面与假定工作平面间的夹角,在基面中测量。
刀尖角----主切削平面与副切削平面间的夹角,在基面中测量。
刃倾角----主切削刃与基面间的夹角,在主切削平面中测量。
刀具的装夹部分有带孔和带柄两类。带孔刀具依靠内孔套装在机床的主轴或心轴上,借助轴向键或端面键传递扭转力矩,如圆柱形铣刀、套式面铣刀等。
带柄的刀具通常有矩形柄、圆柱柄和圆锥柄三种。车刀、刨刀等一般为矩形柄;圆锥柄靠锥度承受轴向推力,并借助摩擦力传递扭矩;圆柱柄一般适用于较小的麻花钻、立铣刀等刀具,切削时借助夹紧时所产生的摩擦力传递扭转力矩。很多带柄的刀具的柄部用低合金钢制成,而工作部分则用高速钢把两部分对焊而成。
刀具的工作部分就是产生和处理切屑的部分,包括刀刃、使切屑断碎或卷拢的结构、排屑或容储切屑的空间、切削液的通道等结构要素。有的刀具的工作部分就是切削部分,如车刀、刨刀、镗刀和铣刀等;有的刀具的工作部分则包含切削部分和校准部分,如钻头、扩孔钻、铰刀、内表面拉刀和丝锥等。切削部分的作用是用刀刃切除切屑,校准部分的作用是修光已切削的加工表面和引导刀具。
刀具工作部分的结构有整体式、焊接式和机械夹固式三种:
■ 整体结构是在刀体上做出切削刃;
■ 焊接结构是把刀片钎焊到钢的刀体上;
■ 机械夹固结构又有两种,一种是把刀片夹固在刀体上,另一种是把钎焊好的刀头夹固在刀体上。
硬质合金刀具一般制成焊接结构或机械夹固结构;瓷刀具都采用机械夹固结构。
刀具切削部分的几何参数对切削效率的高低和加工质量的好坏有很大影响。增大前角,可减小前刀面挤压切削层时的塑性变形,减小切屑流经前面的摩擦阻力,从而减小切削力和切削热。但增大前角,同时会降低切削刃的强度,减小刀头的散热体积。
在选择刀具的角度时,需要考虑多种因素的影响,如工件材料、刀具材料、加工性质(粗、精加工)等,必须根据具体情况合理选择。通常讲的刀具角度,是指制造和测量用的标注角度在实际工作时,由于刀具的安装位置不同和切削运动方向的改变,实际工作的角度和标注的角度有所不同,但通常相差很小。 |
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