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刀尖半径为何如此重要?

国际金属加工网 2023年08月17日

如下图所示,刀尖圆弧是由交叉线主切削刃和侧切削刃形成的,也称为刃圆半径。

在切削过程中,为了提高刀尖强度和降低机床表面粗糙度,刀尖处通常存在圆弧过渡刃。另外,一般免修磨刀片都有一定半径的圆弧作为过渡。即使对于专门磨尖的车削刀尖,它仍然具有一定的拱形倒角。任何车削尖端上都不存在绝对的拐角。

通过图1的比较可以看出,刀尖半径和每转进给量对工件表面粗糙度影响最大。要达到理论表面粗糙度要求,正确的刀尖半径和进给量必须被选择。一般情况下,刀尖圆角半径以进给速度的三到四倍为宜。

对于刀尖半径和每转进给量的选择,也可以通过下面理论经验公式(1)来确定。

Ra=f*f/r*125

其中:

Ra(μm)——表面粗糙度;

f(mm/rev)——每转进给量;

r(mm)——刀尖圆弧半径;

125——常数。

将刀尖半径设定值和进给量代入,即可计算出理论表面粗糙度和表面粗糙度。

例:刀尖圆弧半径为0.8mm,进给速度为0.2 mm/r,将理论表面粗糙度代入公式。

Ra=0.2*0.2/0.8*125=6.25μm

理论表面粗糙度为:6.25μm

值得注意的是,如果半径太大,会因刀具与工件接触过多而产生振动。相反,如果半径太小,尖端就会变弱并很快磨损。需要经常重新锐利。因此,圆角半径一般为0.3~0.4mm。

圆角半径(边缘半径)补偿

数控车床加工时,需要对拐角半径进行补偿。

编程时,通常将刀尖视为一个点,但实际中存在圆角。当平行或垂直于轴线的表面,如端面、外径、内径等,按照理论尖端点编程的程序进行加工时,不会出现误差。

但在实际加工中,会出现过切、多切的情况。我们将讨论以下两种情况:

1、车削端面及内外圆柱面

下图显示了圆弧的尖端及其方向。用于编程和对刀的刀尖点是理想的刀尖点。由于刀尖圆弧的存在,实际切削点是刀刃圆弧与切削表面的切点。车削端面时,刀尖圆弧的实际切削点与理想刀尖点的Z坐标相同;使用车外孔和内孔时,实际切削点与理想刀尖点的X坐标值相同。因此,车削端面和内外圆柱面时无需进行刀尖半径补偿。

2、加工锥面、圆弧面时车削锥面、圆弧面

当加工路径与机床轴线不平行时,实际切削点与理想刀尖点在X、Z坐标方向上存在位置偏差。刀尖半径对加工精度的影响如下图所示。如果使用理想的刀尖点进行编程,将会减少切削或过切,从而导致加工误差。刀尖圆弧半径越大,加工误差越大。

车刀的实际加工中,由于工艺或其他要求,刀尖往往不是理想的点,而是圆弧。加工与坐标轴平行的圆柱和端面轮廓时,刀尖圆弧不影响其尺寸和形状,但加工圆锥、圆弧等非坐标方向轮廓时,刀具切削点在刀刃圆弧处。如果向上改变,刀尖的圆弧会引起尺寸和形状误差,导致切削次数减少或增多。这种由于刀尖不是理想点而是圆弧引起的加工误差,可以通过刀尖半径补偿功能来消除。

(数控编程社区)

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