刀具对工件表面质量的影响.docx

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刀具对工件表面质量的影响

技师评审论文

专业：

数控车工

刀具对工件表面质量的影响

姓　名：

孙卫国

班级：

074101

学号：

27

指导老师：

陈兵

单　位:

盐城技师学院数控系邮编:

224002

2010-02-05

刀具对工件表面质量的影响

摘要：

数控车床和不同机床相比较，虽然零件的加工质量已大大提高，但随着生产的发展和更高的质量要求，仍需要在数控加工的过程中，对个种不利于零件质量的因素进行分析，并采取相应的措施，以便充分地发挥数控加工的优势，获取最佳的效果。

关键词：

刀尖圆弧半径刀尖中心高

一、影响零件加工质量的因素

在数控机床加工中，影响零件加工质量的因素很多，并贯穿整个加工过程。

如机床主体（含机械附件）、刀具（含预调）、夹具、程序编制与校验等方面的诸多因素，都会影响到零件加工后的尺寸、形状以及位置精度和表面质量。

这里着重分析与刀具有关的一些因素对零件加工质量的影响

1．选择车刀类型的影响

这里主要介绍数控车削加工经常用的尖形车刀和圆弧型车刀，其影响分别如下。

（1）尖形车刀尖形车刀以直线型切削刃为特征，尖形车刀圆弧半径极小，对零件轮廓形状反应灵敏，刃磨及控制其几何形状（含断屑槽）都十分方便，也能适应部分机床对刀尖磨耗而进行的自动补偿，有利于刀具的冷却等。

但尖形车刀同时也具有刀尖强度差，易于磨耗及损坏，零件加工表面的质量（粗糙度）容易受到机床振动及刀尖产生的明显刀痕影响，以及在车削类似图1所示零件时，不便控制其精车时所要求均匀分布的加工余量，从而影响到零件多方面的精度。

图1

（2）圆弧形车刀圆弧形车刀有刀刃宽刀头强度高；不易磨损，便于对跨多个象限的圆弧轮廓、或对一些特殊形状轮廓进行均匀切削深度的加工，特别是圆弧刀刃具有宽刃和渐进修光作用，故主要用于精加工，以保证零件的尺寸、形状等精度和表面质量。

2．刀尖圆弧半径的影响

各种尖形车刀（外圆、内孔、切断及矩形车槽刀等）的刀尖，都必然存在一个近似的刀尖圆弧，其刀尖圆弧半径的大小对圆柱、圆锥及球体等工件的编程、对刀及工件的尺寸，都将产生不同程度的影响。

我们知道，工件表面的成形是由车刀与工件表面接触点的远动轨迹来保证的，因为车刀的刀尖存在圆弧，其刀尖与工件间的接触点则显得有些模糊。

现如图2所示，设其被加工工件表面的轴向尺寸由车刀的刀尖圆弧顶点A保证，并按此分析。

图2

图3

图4

（1）当车刀主偏角，为90度时

设r≤（D-d）/2=ap,,由图2可知其轴向尺寸位移误差△h为：

△h＝h1-h=r

式中h1-----------图样给定的轴向尺寸

h------------实际的轴向尺寸

这时,车刀位移的实际轴向尺寸为:

h=h1-△h=r

设r>（D-d）/2=ap由图3可知其轴向尺寸位移误差△h为:

△h=BC

这时，车刀位移的实际轴向尺寸为：

h=h1-△h

（２）当车刀主偏角小于９０，并位于图4所示位置时，如车刀位移尺寸为h该轴向实际尺寸即已达到图样要求的尺寸h1,则其轴向尺寸位移误差△h为：

△h=h1-h=BC+DE

因为　　　ＢＣ＝rsinKr,ＢＯ=rcosKr

ＤＥ＝ＣＥctgKr

＝（ａｐ-ｒ+ＢＯ）ctgKr

＝（ａｐ-ｒ+rcosKr）ctgKr

所以△h=rsinkr+（ap-r+rcoskr）ctgkr

这时，车刀位移的实际轴向尺寸为：

h=h1-△h=h1-rsinKr-（ap-r+cosKr）ctgKr

另外，当ap小于r、kr小于９０时，仍符合对图3作的分析，其轴向尺寸位移误差及实际的轴向尺寸计算式均同前所列。

（３）刀尖圆弧半径对车削圆柱表面产生影响的结论　由于车刀刀尖圆弧半径的存在和主偏角大小的变化，影响到工件尺寸发生变化，其结论是：

轴向尺寸位移误差将随刀尖圆弧半径的增大而增大，又随车刀主偏角的减小而增大，但对工件的径向尺寸无影响。

３．刀尖中心高度的影响　　

除控制原理外，数控车床加工的切削原理与普通车床加工的原理相同，车刀的刀尖中心高度将对车端面、切断、车圆柱形表面的直径、圆锥形表面（母线）的形状及车削其他成形面时，均会产生不同程度的影响。

（１）对圆柱轴直径的影响

车削加工中，当车刀的刀尖不与工件的回轴线等高时，必定会引起工件径向尺寸发生的变化。

1）刀尖中心高对实际轴径的影响　　如图5所示，当加工轴径为Ｄa的表时，刀尖的正确位置应在图示Ａ点处，由于这时刀尖低于正确位置而处在图示Ｂ点处，受其中心高误差△Ｈ的影响，Ｘ坐标轴位移已经达到径向位置时，而轴径却为Db　：

这时，因为中心高误差而引起工件轴径的△Ｄ为：

△Ｄ＝２（Ｒb-Ｒa）

图5刀尖中心高的影响

2）刀尖中心高误差的确定　　知道了刀尖中心高的实际误差，即可计算出其轴径的误差大小，从而为在编程中调整Ｘ坐标轴方向（径向）的位移量提供了依据。

确定△Ｈ的方法：

先车一外圆柱表面并测量其轴径Ｄb，然后在负Ｘ坐标轴方向进给一个设定的半径差△比如，再车一次外圆并测量其轴径Ｄa，如果测得的Ｄa为，Ｄa＝Ｄb-２△r，则说明刀尖的中心高与工件的回转轴线等高，即△Ｈ＝０；如果测得Ｄ不等于Ｄb-２△r，则说明存在中心高误差.

图6

图7

（２）对圆锥表面的影响　

　车削圆锥表面时，如果车刀的刀尖不与工件回转轴线等高。

则相当于用一个平行并距工件回转轴线为刀尖中心高误差△h剖切平面将圆锥水平剖开，其剖开的外形则是双曲线。

图6、7别表示车外圆锥和内圆锥表面时，只要存在刀尖中心高误差，都会产生双曲线误差，图中的△表示圆锥母线的直线度误差。

刀尖中心高误差对圆锥体工件将产生直径（分析同前）和母线形状的综合误差，并且不可能通过修改加工程序进行消除

二、提高工件加工质量的措施

由于影响工件加工质量的因素时多方面的，故针对这些影响因素而采取的措施也是多种多样的。

这里仅就前面分析到的一些影响因素，提出一些解决的思路，，供在数控车削中参考。

1．确选择车刀类型

2．少刀尖圆弧半径对加工的影响任何尖形车刀的刀尖都不可能很尖，但对较多的零件及其加工，时不允许其刀尖圆弧半径过大的。

在图样要求和工艺许可的情况下，尖形车刀的刀尖刃磨成一定半径的圆弧过渡刃，不仅可提高刀尖的强度，还对提高工件的表面质量有益。

即使这样，在精车时仍必须控制其刀剑圆弧半径的大小及其圆度误差，以便通过计算修正值给予补偿。

又因计算其修正值和控制刀刃的圆度误差比较棘手，故精车时也常常采用尽量小的的刀尖圆弧半径。

3．解决刀尖中心高误差的途径

（1）控制刀尖中心高误差的意义在任何情况下，都应尽量减小刀尖中心高误差，因它对车削没有益处。

对于被切平面或车削无孔端面的轴心处不允许又凸痕的切断或端面车削，以及对除圆柱形以外的其他轮廓形状工件所进行的精加工，都要求将车刀的刀尖中心高控制在工件精度允许的范围内，以免产生如圆锥表面的双曲线误差或成型表面的先轮廓度等误差，并不可能通过诸如简单修改加工程序等方法给予补偿。

（2）消除中心高误差影响工件质量的方法

1）采用多种便于调整其中心高的方法。

为了经常性地保持车刀的刀尖中心高符合要求，应尽量采用标准化车刀或专门刃磨后的车刀，如刀尖等高的方刀体不重磨车刀等；还可采用一系列厚度、硬度及平行的标准垫片或斜面错齿可调垫块进行调整等。

2）车削圆柱形表面时，一般应控制刀尖中心高误差不超过1mm，因为该误差值过大会增大车刀前、后角的变化，反而对车削带来更多的不利影响；当用2把车刀加工不同直径的圆柱表面时，其刀尖中心高误差将始终保持为定值，只要该误差未超过1mm，都可在编程中通过测定出的对所车直径的进给位移量给予修正。

3）在切断以及车削除圆柱形表面外的其他表面时，只能通过前述确定刀尖中心高误差的方法，反复进行试车削、测量、计算及调整方法，直至其刀尖中心高误差接近或等于零。

对其中的高精度工件加工，该过程应一丝不苟地进行，力求准确。

决不可凭眼力大概看一下（差不多）就认为达到要求了。

结束语：

合理的选择数控刀具并且正确的使用，工件的表面质量就会有一定程度的提高，

参考文献：

陈亚岗范为军《数控机床结构编程与操作》