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技術文章
鏜削加工機械刀片基礎知識
點擊次數：665 發布時間：2010-11-20
關于鏜削加工已有許多技術文章，其中一些文章寫得很不錯，但也有一些文章存在明顯的謬誤。為了有效完成這種重要的內孔精加工，必須消除有關鏜削的一些錯誤觀念。</p>
<p> 鏜削是一種用刀具擴大孔或其它圓形輪廓的內徑車削工藝，其應用范圍一般從半粗加工到精加工，所用刀具通常為單刃鏜刀（稱為鏜桿）。</p>
<p> 鏜刀有三個基本元件：可轉位刀片、刀桿和鏜座。鏜座用于夾持刀桿，夾持長度通常約為刀桿直徑的4倍。裝有刀片的刀桿從鏜座中伸出的長度稱為懸伸量（鏜刀的無支承部分）。懸伸量決定了鏜孔的zui大深度，是鏜刀zui重要的尺寸。懸伸量過大會造成刀桿嚴重撓曲，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。</p>
<p> 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鏜刀。靜剛度反映鏜刀承受因切削力而產生撓曲的能力，動剛度則反映鏜刀抑制振動的能力。</p>
<p> 本文的*部分主要分析鏜刀的靜剛度。文中資料來源于作者對鏜刀撓曲的研究。鏜刀的撓曲取決于刀桿材料的機械性能、刀桿直徑和切削條件。</p>
<p>切削力</p>
<p> 作用于鏜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zui大。</p>
<p> 切向力垂直作用于刀片的前刀面，并將鏜刀向下推。需要注意，切向力作用于刀片的刀尖附近，而并非作用于刀桿的中心軸線，這一點至關重要。切向力偏離中心線產生了一個力臂（從刀桿中心線到受力點的距離），從而形成一個力矩，它會引起鏜刀相對其中心線發生扭轉變形。</p>
<p> 進給力是量值第二大的力，其作用方向平行于刀桿的中心線，因此不會引起鏜刀的撓曲。徑向力的作用方向垂直于刀桿的中心線，它將鏜刀推離被加工表面。</p>
<p> 因此，只有切向力和徑向力會使鏜刀產生撓曲。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別約為切向力的25％和50％。但如今，人們認為這種比例關系并非“*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：</p>
<p>Ft＝396000×切削深度×進給率×功率常數</p>
<p>加工不同工件材料時鏜刀所受徑向力的計算公式見表1。</p>
<p>表1 鏜刀徑向力的計算 <br />
工件材料－布氏硬度－徑向力計算公式 <br />
碳鋼，合金鋼，不銹鋼，工具鋼－80～250－Fr＝0.308×Ft <br />
碳鋼，合金鋼，不銹鋼，工具鋼－250～400－Fr＝0.672×Ft <br />
球墨鑄鐵，灰鑄鐵－150～300－Fr＝0.331×Ft</p>
<p>鏜刀的撓曲</p>
<p> 鏜刀類似于一端固定（鏜座夾持部分）、另一端無支承（刀桿懸伸）的懸臂梁，因此可用懸臂梁撓曲計算公式來計算鏜刀的撓曲量
<p> 鏜削是一種用刀具擴大孔或其它圓形輪廓的內徑車削工藝，其應用范圍一般從半粗加工到精加工，所用刀具通常為單刃鏜刀（稱為鏜桿）。</p>
<p> 鏜刀有三個基本元件：可轉位刀片、刀桿和鏜座。鏜座用于夾持刀桿，夾持長度通常約為刀桿直徑的4倍。裝有刀片的刀桿從鏜座中伸出的長度稱為懸伸量（鏜刀的無支承部分）。懸伸量決定了鏜孔的zui大深度，是鏜刀zui重要的尺寸。懸伸量過大會造成刀桿嚴重撓曲，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。</p>
<p> 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鏜刀。靜剛度反映鏜刀承受因切削力而產生撓曲的能力，動剛度則反映鏜刀抑制振動的能力。</p>
<p> 本文的*部分主要分析鏜刀的靜剛度。文中資料來源于作者對鏜刀撓曲的研究。鏜刀的撓曲取決于刀桿材料的機械性能、刀桿直徑和切削條件。</p>
<p>切削力</p>
<p> 作用于鏜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zui大。</p>
<p> 切向力垂直作用于刀片的前刀面，并將鏜刀向下推。需要注意，切向力作用于刀片的刀尖附近，而并非作用于刀桿的中心軸線，這一點至關重要。切向力偏離中心線產生了一個力臂（從刀桿中心線到受力點的距離），從而形成一個力矩，它會引起鏜刀相對其中心線發生扭轉變形。</p>
<p> 進給力是量值第二大的力，其作用方向平行于刀桿的中心線，因此不會引起鏜刀的撓曲。徑向力的作用方向垂直于刀桿的中心線，它將鏜刀推離被加工表面。</p>
<p> 因此，只有切向力和徑向力會使鏜刀產生撓曲。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別約為切向力的25％和50％。但如今，人們認為這種比例關系并非“*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：</p>
<p>Ft＝396000×切削深度×進給率×功率常數</p>
<p>加工不同工件材料時鏜刀所受徑向力的計算公式見表1。</p>
<p>表1 鏜刀徑向力的計算 <br />
工件材料－布氏硬度－徑向力計算公式 <br />
碳鋼，合金鋼，不銹鋼，工具鋼－80～250－Fr＝0.308×Ft <br />
碳鋼，合金鋼，不銹鋼，工具鋼－250～400－Fr＝0.672×Ft <br />
球墨鑄鐵，灰鑄鐵－150～300－Fr＝0.331×Ft</p>
<p>鏜刀的撓曲</p>
<p> 鏜刀類似于一端固定（鏜座夾持部分）、另一端無支承（刀桿懸伸）的懸臂梁，因此可用懸臂梁撓曲計算公式來計算鏜刀的撓曲量