車(chē)刀刃磨器的設(shè)計(jì)

宮篤篪

摘?要：車(chē)刀是一種應(yīng)用非常普遍的金屬切削刀具，在現(xiàn)代機(jī)械加工行業(yè)上，車(chē)刀應(yīng)用的頻率是非常高的。車(chē)刀和其它刀具一樣，切削一段時(shí)間后就會(huì)變鈍，此時(shí)必須對(duì)其重磨方可使用。否則，加工精度和生產(chǎn)效率都受到嚴(yán)重的影響。車(chē)刀刃磨機(jī)研究的目的就是提高其刃磨質(zhì)量，降低制造成本，提高生產(chǎn)率;通過(guò)對(duì)車(chē)刀刃磨的控制研究，實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)刀的位置幾何角度自動(dòng)調(diào)整，提高刃磨質(zhì)量和效率，減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，及時(shí)滿足生產(chǎn)的需求。

關(guān)鍵詞：車(chē)刀;車(chē)刀的幾何角度;車(chē)刀的刃磨;車(chē)刀刃器

隨著機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展，特別是數(shù)控加工技術(shù)，柔性加工的廣泛應(yīng)用，對(duì)金屬切削加工必不可少的刀具及其制造也提出了更高的要求。刀具狀態(tài)的好壞直接影響著被加工零件的加工質(zhì)量及其機(jī)械加工效率，為保證零件的加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，降低加工成本，刀具在達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的值時(shí)就應(yīng)進(jìn)行重新刃磨然后才能繼續(xù)使用。車(chē)刀刃磨技術(shù)及控制研究的目的就是提車(chē)刀的刃磨質(zhì)量，降低制造成本提高生產(chǎn)率;通過(guò)對(duì)車(chē)刀刃磨的控制研究，實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)刀的自動(dòng)刃磨和重磨，減工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，及時(shí)滿足生產(chǎn)的需求。

1.刀具切削部分的組成及角度

任何車(chē)刀都是由刀頭（或刀片）和刀體兩部分組成的。刀頭擔(dān)負(fù)切削工作，刀體用來(lái)裝夾車(chē)刀。

1.1車(chē)刀的組成

前刀面：刀具上切屑流過(guò)的表面。

后刀面：分主后刀面和副后刀面。與過(guò)渡表面相對(duì)的刀面稱主后刀面;與已加工表面相對(duì)的刀面叫副后刀面

主切削刃：前刀面和主后刀面的相交部位，擔(dān)負(fù)主要切削工作。

副切削刃：前刀面和副后刀面的相交部位，配合主切削刃完成少量的切削工作。

刀尖：主切削刃和副切削刃的聯(lián)結(jié)部位。為了提高刀具強(qiáng)度將刀尖磨成圓弧型或直線型過(guò)渡刃。一般硬質(zhì)合金刀尖圓弧半徑rε=0.5～1mm。

修光刃：副切削刃近刀尖處一小段平直的切削刃。須與進(jìn)給方向平行，且大于進(jìn)給量。

1.2確定車(chē)刀角度的輔助平面

切削平面：通過(guò)切削刃上某選定點(diǎn)，切于工件過(guò)渡表面的平面。

基面：通過(guò)切削刃上某選定點(diǎn)，垂直于該點(diǎn)切削速度方向的平面。

截面：通過(guò)切削刃上某選定點(diǎn)，同時(shí)垂直于切削平面和基面的平面

1.3車(chē)刀的主要角度及作用

車(chē)刀切削部分共有6個(gè)角度：前角（γо）、主后角（αо）、副后角（αо′）、主偏角（κr）、副偏角（κr′）和刃傾角（λs）。以及兩個(gè)派生角度：契角（βo）和刀尖角（εr）。

在截面內(nèi)測(cè)量的角度：

（1）前角（γо）。前刀面和基面的夾角。影響刃口的鋒利和強(qiáng)度，切削變形和切削力。大，鋒利、減少切削變形、切削省力，切屑順利排出。負(fù)（?。?，增加切削刃強(qiáng)度，耐沖擊。

（2）后角（αо）?。后刀面和切削平面的夾角。在主截面內(nèi)的是主后角（αо），在副截面內(nèi)的是副后角（αо′）。主要減少車(chē)刀后刀面與工件的摩擦。

在基面內(nèi)測(cè)量的角度有：

（3）主偏角（κr）。主切削刃在基面上的投影與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向間的夾角。改變主切削刃和刀頭的受力和散熱。

（4）副偏角（κr′）。副切削刃在基面上的投影與背離進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向間的夾角。減少副切削刃與工件已加工表面的摩擦。

在切削平面內(nèi)測(cè)量的角度：

（5）刃傾角（λs）。主切削刃與基面的夾角?？刂婆判挤较?，負(fù)值時(shí)，增加刀頭強(qiáng)度和保護(hù)刀尖。

派生角：

（6）契角（βo）。在主截面內(nèi)前刀面和后刀面的夾角。

βo=90?-（γо+αо）

（7）刀尖角（εr）?。主切削刃和副切削刃在基面的投影間的夾角。

εr=180?-（κr+κr′）

1.4車(chē)刀角度的初步選擇

前角（γо）

工件材料軟，塑性材料，前角大;工件材料硬，脆性材料，前角小。

粗加工，前角小;精加工，前角大。

車(chē)刀材料的強(qiáng)度、韌性較差，前角小;反之，前角大。

后角（αо）

粗加工，前角小;精加工，前角大。

工件材料軟，前角大;工件材料硬，前角小。

副后角與主后角一般情況下相等。

主偏角（κr）

加工階臺(tái)軸時(shí)，等于或大于90度;中間切入時(shí)45度到60度

副偏角（κr′）

一般采用6到8度，中間切入時(shí)取45度到60度。

刃傾角（λs）

一般車(chē)削時(shí)為0度;粗車(chē)時(shí)為負(fù);精車(chē)時(shí)為正。

2.車(chē)刀刃器的結(jié)構(gòu)分析

我們?cè)O(shè)想用一可以實(shí)現(xiàn)可繞X軸，Y軸，Z軸旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)6個(gè)自由度，該設(shè)想為利用球角控制刀架角度變化，?利用類(lèi)似與十字軸的結(jié)構(gòu)，來(lái)實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)繞X軸的旋轉(zhuǎn)，以及繞Y軸的旋轉(zhuǎn)。當(dāng)手柄轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，使螺母上下移動(dòng)，當(dāng)螺母上下移動(dòng)時(shí)，使滑桿轉(zhuǎn)軸抬高或降低，帶動(dòng)工作臺(tái)面繞Y軸旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度。同理底下手柄帶動(dòng)絲杠螺母使工作臺(tái)面繞X軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。工作臺(tái)面底下的蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)使刀架繞Z軸旋轉(zhuǎn)，因此實(shí)現(xiàn)車(chē)刀在磨前刀面，后刀面，副前刀面及副后刀面，所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。當(dāng)前刀面與后刀面有一定角度時(shí)，X，Y，Z軸是聯(lián)動(dòng)的也可以分別轉(zhuǎn)動(dòng)。

這種機(jī)構(gòu)，在設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮到x軸和y軸的連接部分，也就是十字軸的初步設(shè)計(jì)，該機(jī)構(gòu)十字軸與普通十字軸完全不同，它是由三根軸構(gòu)成的，X滑桿轉(zhuǎn)軸，Y滑桿轉(zhuǎn)軸，和固定轉(zhuǎn)軸，固定轉(zhuǎn)軸要比其他兩軸要粗，固定轉(zhuǎn)軸在和其他兩軸連接處是在中心線開(kāi)了個(gè)槽子和孔，Y軸在連接處是削去兩端圓弧部分使其插入固定轉(zhuǎn)軸的槽中同時(shí)中間也打孔與固定轉(zhuǎn)軸孔的軸線重合，使x軸插入該孔中，實(shí)現(xiàn)當(dāng)工作臺(tái)繞y軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)以y軸軸線為中心旋轉(zhuǎn)，x軸也是一樣的。

刀架板的設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)刀架板時(shí)主要要考慮到刀架板在工作時(shí)是否對(duì)其它零件產(chǎn)生干涉，還有刀架板中刀架的位置，要能切削方便與砂輪有一個(gè)好的位置不至于砂輪闖到磨削裝置上。根據(jù)這些要求我們?cè)O(shè)計(jì)出將刀架部分用一半圓弧凸出使砂輪與磨削裝置有一定距離。我們?cè)O(shè)計(jì)刀架板厚20mm總長(zhǎng)180mm在邊緣處有一半徑為45mm的圓弧突出。

底板的設(shè)計(jì)

底板設(shè)計(jì)中，首先要考慮到板的厚度以及部分細(xì)節(jié)方面的設(shè)計(jì)

（1）再裝絲杠螺母的地方采用厚度為35mm，比其它地方后。這樣要鉆空放入軸承。

（2）在其它地方板厚為15mm?，底板總長(zhǎng)為175mm總寬為165mm。材料為q235

車(chē)刀刃磨器的結(jié)構(gòu)

3.小結(jié)

隨著制造業(yè)的發(fā)展和數(shù)控加工技術(shù)的普及，對(duì)刀具刃磨質(zhì)量要求也越來(lái)越高，刃磨質(zhì)量良好的刀具可以提高刀具耐用度，提高加工質(zhì)量，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)對(duì)于車(chē)刀類(lèi)刀具的刃磨，主要還是通過(guò)刃磨工人在工具磨床上手工刃磨，這種方法不但刃磨效率低，刃磨精度低，而且工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，不能滿足機(jī)械制造加工的需求。而國(guó)外對(duì)刀具的制造發(fā)展很快，有許多功能強(qiáng)大的相關(guān)產(chǎn)品用于刀具的刃磨和制造。該類(lèi)機(jī)床集成化高、設(shè)備昂貴。因此本設(shè)計(jì)針對(duì)現(xiàn)今刀具的刃磨現(xiàn)狀，順應(yīng)機(jī)械制造向自動(dòng)化、柔性化、智能化發(fā)展的趨勢(shì)，提出了一種經(jīng)濟(jì)型的車(chē)刀刃磨設(shè)備的方案，并進(jìn)行相應(yīng)的研究開(kāi)發(fā)。