1 刀杆设计
- 当使用无后角刀片时,刀杆除了能设置刃倾角e外还能够设置负前角d,以便在后刀面和加工表面间形成后角,如图2。在本文所介绍的刀杆上设计了前角架和倾角架,使得前角和刃倾角连续可调,见图3。前角架和倾角架可绕相互垂直的空间轴线转动,
- 轴线在刀尖处相交,以使前角和刃倾角的调整不影响刀尖高度。为了将刀杆的受力变形减到最小,刀杆采用了紧凑的结构以提高刚性。
2 实验条件
- 刀具及工件材料 刀具材料是BZN-6000CBN 圆刀片,直径分别为Ø9.5,Ø12.7,Ø23。工件材料为55钢(GB699-88),淬火硬度为HRC50~55。试件中心钻有50mm直径的通孔,以提高淬透性,在整个截面上获得均匀的硬度。 #p#分页标题#e#
- 波纹度测量装置 表面波纹度定义为一种表面纹理,其上叠加有表面粗糙度轮廓。但标准中并未提供波纹度的测量方法。本项目中采用了千分表进行测量。千分表固定在刀台上,见图4,并沿工件表面移动,5mm采样长度内的峰谷值作为波纹度数据。实验中进行了重复测量减小随机误差,以重复测量的平均值作为实验结果。
- 切削参数 在改变前角、刃倾角、切削速度、进给量的四因素实验中使用了装有Ø12.7刀片的SPRT,参数范围为:前角d=-10°, -17°, -30°;刃倾角e=-10°,-14°, -20°, -28°, -40°;切削速度v=100, 137, 187, 256, 350m/min;进给量f=0.1,0.14, 0.2, 0.28, 0.4mm/r。切削深度为0.05mm,保持不变。实验数据采用多元回归的方法进行处理,回归曲线见图5。研究中还针对刀片直径9.5,12.7, 23mm,刃倾角的正负,滚动、滑动轴承的不同进行了波纹度实验,实验结果见图6。
3 分析讨论
4 结 论
- 所研制的CBN-SPRT采用了弹性卡头周边装卡的方式。为避免刀具工件干涉并驱动刀片转动,采用了可调的前角和刃倾角。
- 表面波纹度主要由刀具的转动偏心和振动造成,振动由强迫振动和自激振动组成。
- 过大或过小的前角都会加剧振动、加大波纹度。滚切转速过高过低也会使切削过程稳定性降低,加大波纹。对于装有滚动轴承和Ø12.7刀片的SPRT,当d=-12°,e=-13°, v=256m/min, f=0.14mm/r时得到的波纹度最小。
- 装有小直径刀片、小间隙滑动轴承的SPRT,更容易产生较好的加工质量。
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