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镗削加工基礎知識

2016-12-19 10:13:08      點擊:

       镗削是一種用刀具擴大孔或其它圓形輪廓的内徑車削工藝,其應用範圍一般從半粗加工到精加工,所用刀具通常為單刃镗刀(稱為镗杆)。

  镗刀有三個基本元件:可轉位刀片、刀杆和镗座。镗座用于夾持刀杆,夾持長度通常約為刀杆直徑的4倍。裝有刀片的刀杆從镗座中伸出的長度稱為懸伸量(镗刀的無支承部分)。懸伸量決定了镗孔的最大深度,是镗刀最重要的尺寸。懸伸量過大會造成刀杆嚴重撓曲,引起振顫,從而破壞工件的表面質量,還可能使刀片過早失效。這些都會降低加工效率。

  對于大多數加工應用,用戶都應該選用靜剛度和動剛度盡可能高的镗刀。靜剛度反映镗刀承受因切削力而産生撓曲的能力,動剛度則反映镗刀抑制振動的能力。

  本文的第一部分主要分析镗刀的靜剛度。文中資料來源于作者對镗刀撓曲的研究。镗刀的撓曲取決于刀杆材料的機械性能、刀杆直徑和切削條件。

切削力

  作用于镗刀上的切削力可用一個旋轉測力計進行測量。被測力包括切向力、進給力和徑向力。與其它兩個力相比,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軸線,這一點至關重要。切向力偏離中心線産生了一個力臂(從刀杆中心線到受力點的距離),從而形成一個力矩,它會引起镗刀相對其中心線發生扭轉變形。

  進給力是量值第二大的力,其作用方向平行于刀杆的中心線,因此不會引起镗刀的撓曲。徑向力的作用方向垂直于刀杆的中心線,它将镗刀推離被加工表面。

  因此,隻有切向力和徑向力會使镗刀産生撓曲。已沿用了幾十年的一種經驗算法為:進給力和徑向力的大小分别約為切向力的25%和50%。但如今,人們認為這種比例關系并非“最優算法”,因為各切削力之間的關系取決于特定的工件材料及其硬度、切削條件和刀尖圓弧半徑。
      推薦采用以下公式來計算切向力Ft:

       Ft=396000×切削深度×進給率×功率常數

      加工不同工件材料時镗刀所受徑向力的計算公式:  
      工件材料-布氏硬度-徑向力計算公式
      碳鋼,合金鋼,不鏽鋼,工具鋼-80~250-Fr=0.308×Ft
      碳鋼,合金鋼,不鏽鋼,工具鋼-250~400-Fr=0.672×Ft
      球墨鑄鐵,灰鑄鐵-150~300-Fr=0.331×Ft