众所周知,刀具的切削方式(切削图形)会直接影响切削刃的形状、刀具寿命、加工质量和生产率。回转刀具的切削方法具有工效高、加工质量好、刀具耐用,以及可加工普通切削方式难於加工的一些异形零件等特点,因而日益引起重视,并在生产中逐渐得到了应用。
国外同行在这方面的研发可圈可点,譬如日本三菱金属公司开发出一种适用於干切削的“回转型车刀”,该刀具采用圆形硬质合金涂层刀片,刀片的支援部分装有轴承,在加工中刀具能自动回转,使切削刃始终保持锋利。
而在我国,湖北省十堰市汽车缸套厂也用加工中能自动回转的专用刀具来镗削汽缸套,其专用刀具采用YD10圆形硬质合金刀片,当切削速度为63m/min时,圆形刀片能连续工作,加工表面粗糙度为R6.3~3.2?m。
回转刀具切削法的发展
1.早期的回转刀具切削法
图1 早期的回转刀具切削法
图1所示为最早出现的几种回转刀具切削方法。
图1a是在车床上用回转成形车刀加工手柄等类型的回转体工件。刀具的轴线和工件的轴线互相垂直,工作时工件绕自身轴线作回转的切削运动,刀具则沿工件轴向移动,并绕自身轴线转动,两者的运动犹如齿轮和齿条互相啮合那样,车刀相当於一个齿轮,而工件则可看作是一回转体形状的齿条。
这种车刀的外形实际上是工件廓形成形段的再现。此法能加工长的成形工件,但因刀具制造困难,难以保证所需的廓形精度,所以它主要适用於加工手柄、轴和套筒类尺寸公差要求不严的工件。
图1b为回转式管状车刀。刀具与水平面倾斜成45°角,使排屑容易。在切削力的作用下,管状车刀可由被加工工件的回转运动而获得自身的旋转(自转)运动。由於切削时不断变换切削刃口的位置,因此可延长刀具寿命,也相应提高了生产效率。
图1c系用成对的杯形刀具分别安置在被加工工件的两侧,并使它们的回转轴线与工件轴线配置在同一个平面内,当工件和刀具回转,同时刀具沿工件轴线方向作进给运动时,即能从工件表面上切下切屑,其切削方式与剥香蕉皮的方式十分相似。
图1d是用环状车刀切削外圆柱面的一种高生产率方法,刀具安装在特殊的旋架上。此法在车外圆柱面时由於结构庞大,因此应用较少,但其加工原理在切削内外螺纹(如旋风高速切削螺纹)和镗孔中得到了应用。
镗孔时可将刀具作成杯形,并使其绕自身轴线旋转,且与被加工工件孔的轴线倾斜一定角度安装(图1e),高压冷却液通过Y形供液孔被输送到切削区,以冷却刀具并使切屑易於从孔中排出,此法多用於精镗或滚压大直径的内孔。
图1f为回转刀具在面铣刀上的应用。刀具可正装或斜装在铣刀盘内,一方面随同铣刀盘旋转,同时又绕自身轴线转动。
图1g为用偏心式回转车刀车削外圆,它能使切屑可靠碎断。
图1h可用於车削非圆表面的工件,其切削方式和图1a回转车刀车削成形面相似,但刀具和工件两者的回转速度须相互匹配。
图2 多刃刀具回转切削的几种方法
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