1 引言 现代制造技术的发展及数控加工设备的广泛使用,极大地推动了切削技术的进步。随着生产加工过程数控化和自动化的需要,对金属切削刀具提出了高可靠度、高精度、长寿命、快速转位更换、断屑良好等更高要求。自80年代以来,可转位不重磨刀具已被各国广泛应用,但是可转位不重磨刀片及刀具CAD/CAM技术的应用和发展,使刀具结构设计及切削部分的形状种类变得十分繁多,给机械加工和刀具设计人员合理选择刀具带来一定困难。同时,刀片型号的增加也给刀片采购和销售带来不便,为用户快速、高效及正确选择刀具增加困难。为使企业对市场需求迅速做出响应,在切削加工中,快速高效选择刀具成为切削加工系统的客观需求。根据不同加工特征,自动选择所需刀具对实现高度自动化切削加工或无人加工具有十分重要的意义。 2 可转位车刀结构 可转位车刀为广泛使用的机夹式刀具。它的几何参数完全由刀片和刀槽来保证,不受工人技术水平的影响,因此切削性能稳定,适合现代化大批量生产使用。以ISO标准为例,可转位车刀由,10个特征代号组成,其号位顺序见表1。 表1 车刀型号的表示方法 | 号位 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | | 型号 | P | T | G | N | R | 20 | 20 | K | 16 | Q | 1号位表示车刀刀片的夹紧方式(P表示杠杆偏心式夹紧);2号位表示车刀刀片形状(T表示正三角形刀片);3号位表示车刀头部形状(G表示90°偏头外圆车刀);4号位表示车刀刀片法后角(N表示其法后角为0°);5号位表示车刀的切削方向(R表示右切);6号位表示车刀的刀尖高度(20表示车刀刀尖高度为20mm);7号位表示车刀的刀杆宽度(20表示车刀刀杆宽度为20mm);8号位表示车刀的长度(K表示车刀长度为125mm);9号位表示车刀刀片的边长(16表示车刀刀片边长为16.5mm);10号位表示不同测量基准的精密级车刀(Q表示以车刀的外侧面和后端面为测量基准的精密级车刀)。 3 基于加工特征的车刀选择原则及方法 - 车刀选择原则
 图1 车刀的几何参数 | - 加工特征是指零件加工过程中与该加工工序相关的加工信息集成。如外圆车削特征可包括起始直径(加工前的零件直径)、最小完成直径(零件加工后允许的最小直径)、最大完成直径(零件加工完后允许的最大直径)、加工长度、刀尖圆弧半径及工件刚度等特征参数,如图1所示。
- 从图1可以看出,加工特征能比较准确地描述工件的加工要求,而这些要求是选定机床、夹具、刀具及其工艺参数的前提。由于每种加工特征都需输入多个特征参数,为使刀具选择变得简捷方便,这里只对各种加工特征进行定性描述。根据起始直径和零件加工完成直径值将车削加工分为粗加工(半精加工)和精加工两类,根据零件刚度将其分为刚度高和刚度低两类。综合上述要求,将外圆车削加工分为以下四种加工特征:①车削外圆(粗切或半精切,刚度高);②车削外圆(粗切或半精切,刚度低);③车削外圆(精切或半精切,刚度高);④车削外圆(精切或半精切,刚度低)。
- 根据上述定性描述的加工特征来选择刀具。例如,加工特征为车削外圆(粗切或半精切,刚度高)时,因粗加工或半精加工主要是切除多余金属,切削力较大,故应选择稳固的刀片夹紧方式,刀尖角尽可能选择大一些,以增加刀尖强度。由于减小主偏角会导致径向分力F
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