滾切刀具上裝有圓形刀片,切削過程圓形刀片繞自身軸線連續轉動。當刀片轉動由專用電機驅動時,稱為驅動式滾切刀具(Drivingrotarytool或DRT);當刀片轉動由切削運動帶動時稱為自滾切刀具(Self-propelledrotarytool或SPRT)。自滾切刀具切削刃必須具有一定刃傾角(e),以產生沿刀刃切向速度分量vt,帶動刀片轉動(圖1)。SPRT主要優點能夠極大提高刀具耐用度,因此SPRT適宜于加工難加工材料,此情況下刀具耐用度可提高30~100倍。雖然SPRT工業上已有應用,有些設計已獲專利,但由有文獻告訴我們,SPRT上采用刀具材料尚僅限于高速鋼硬質合金,超硬刀具材料如CBNPCD尚未用于這一領域。本文介紹了裝有CBN刀片SPRT車刀。作者曾對這種刀具滾切速度、切削力、切削溫度、加工質量、刀具磨損等方面進行了初步實驗。結果表明,裝CBN刀片SPRT車刀不僅可以用很高速度(190~250m/min)加工淬火鋼(HRC50~55),而且可保持很長刀具耐用度(VB=0.01~0.02mm/h)。因而刀具磨損已經不CBN-SPRT使用主要矛盾。研究結果同時表明,加工表面波紋度成為影響加工質量主要因素,不適當加工條件會加大表面波紋。本文針對各種因素對加工波紋影響進行了更為深入探討。1刀桿設計根據以往研究,滾切加工2個主要問題刀片旋轉所引起附加誤差較大徑向力所誘發振動。因此,刀軸軸承轉動精度刀桿剛性就成為SPRT刀桿設計重點。對于CBN-SPRT設計,由于刀片無孔無后角,所以給刀具制作帶來更多問題,迄今所發表關于各種滾切刀桿設計文章未涉及這一情況。本文CBN-SPRT要用于實驗,刀桿還應具有可調幾何參數,以探討不同幾何參數對切削性影響。
考慮到以上各種要求,所設計刀桿具有下列特點:
當使用無后角刀片時,刀桿除了能設置刃傾角e外還能夠設置負前角d,以便后刀面加工表面間形成后角,如圖2。本文所介紹刀桿上設計了前角架傾角架,使得前角刃傾角連續可調,見軸線刀尖處相交,以使前角刃傾角調整不影響刀尖高度。為了將刀桿受力變形減到最小,刀桿采用了緊湊結構以提高剛性。
車削實驗C620-1型車床上進行,全部實驗為干切削,具體實驗條件如下:
刀具及工件材料刀具材料BZN-6000CBN圓刀片,直徑分別為Ø9.5,Ø12.7,Ø23。工件材料為55鋼(GB699-88),淬火硬度為HRC50~55。試件心鉆有50mm直徑通孔,以提高淬透性,整個截面上獲得均勻硬度。
波紋度測量裝置表面波紋度定義為一種表面紋理,其上疊加有表面粗糙度輪廓。但標準并未提供波紋度測量方法。本項目采用了千分表進行測量。千分表固定刀臺上,見圖4,并沿工件表面移動,5mm采樣長度內峰谷值作為波紋度數據。實驗進行了重復測量減小隨機誤差,以重復測量平均值作為實驗結果。
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