刃口强化、刀具几何参数与排屑

尽管近几年物理的进步与应用开发,用金属陶瓷、陶瓷、CBN和PCD制造的刀具仍然是比硬质合金要脆得多,不能经受太多的压力,因此用这些材料制造的刀具必须结合其特点进行设计,即对它加强支撑、分散压力。

这一点很重要。例如,为了要改变磨削力的方向,使力从切削刃往里向着刀体,切削刃必须经过加工——刃口准备。有这样三种刃口准备而且其大小还要适当:T型刃带、强化、T型刃带强化。

T型刃带

就是一个倒棱--在刃口上磨出的窄的平面,以取代较脆弱而锋利的刀刃。刀具设计者的一个重要任务就是要找出最小的平面宽度和能赋予刀刃适当强度和寿命的角度；因为大的宽度和加强刀片的角度无疑会增切削力。

强化

就是圆整一下锋利的刃口。虽然强化不象T型刃带那们有棱有角,但是强化对用于精加工的先进的刀片材料效果很好。这些强化刀具应该用于浅切深、低速进给、并保持切削压力最小。

T型刃带强化

当强化用于倒棱的前面与后面相交处时,也能加强T型刃带。在应用中,微小的剥落发生时(就象用陶瓷刀粗车钢),强化能分散这些点上的压力,没有使倒棱变大而加强了刀具刃口。

刀具设计者除了针对工件确定最适合的刀具刃口外,还必须优化刀具的几何角度和排除切屑能力。通过增加后角来减小切削力和对刀具的压力,也降低了切削区的温度。要使正前角尽可能地大,这样由于较好的剪切作用能减少切削力。宽阔的容屑槽有助于切屑的排除,尤其是对钻削和螺纹加工。

另一个使切削力降低的方法是在高速下切削。为了提高效率,宁可在很高的主轴速度下,把大的进给量减小,而不用增加进给量的方式。此外,现在的铣刀比五年前要精确得多,铣床和车床的机械稳定性、刚性也更高了,因而排除了可能的振动。所有这些都有利于脆的、较硬和耐磨的刀具材料的应用。

应用能抗高温刀具的另一个有利因素是切屑形成有极高的效率。例如切削铸铁,热量使切削区的材料成为可塑体,这样就降低了切削区工件材料的强度。其结果是比普通粗加工金属切除率增加三倍。因为进给速度很高,刀具对金属材料切除得非常快,以至大量的热量停留在切屑中,没有时间传到工件和使它变形。尽管切削温度很高,工件温升却很小,比起在常规用量下切削所得到的工件精度也要高。

用低轴向力精加工也能使工件、夹具、机床静变形最小化。这样的工序要求利用粗齿铣刀,低进给和铣刀高转速。由于夹持工件所需夹紧力小,工装夹具可以简单。对于棱形工件有较宽敞的铣刀通道。

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