CNC常用刀具讲解-几何参数

发布时间: 2017-07-12 17:48:23 作者: 来源:

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刀具刃角 

1.1刀具刃角---斜角Rake Angle

斜角的改变可由正值变化到负值,如下图所示。以切削力与所需之动力来看,正斜角所形成的刀尖角度较小,刀具能够轻易切入工件,而且切屑流出排除顺畅,可减少切削压力,所以切削效率较大。但太大的正斜角形成尖锐的刀尖,故刀口较脆弱易于磨耗或崩裂。负斜角则反之具有较强之切刃,刀口强度较大适合切削高强度的材料。

1.2刀具刃角---间隙角Relief Angle

又称之为离隙角,均为正值。其作用为刀具切入工件时,避免刀腹与工件表面产生么擦或物理现象之干扰现象,如下图。小的间隙角给予切刃有较大的支撑,一般用于有高强度机械性质的工件材料。大的间隙角可使刀刃尖锐,但刀口强度减低,易于磨耗或崩裂,适合较软或低强度的工件材料。

1.3刀具刃角---螺旋角Helix Angle

此为铣刀之刀槽成螺旋状,可分为左螺旋及右螺旋两种,如下。在切削时当刃刃进入工件时,如右下图切削力 F 会瞬间增至最大,当刀刃离开工件时,切削力急速降低,此为造成切削时发生震动的原因。螺旋角此时的作用可避免切削力过于集中某个方向,让切削力分散于其他两个方向-水平分力FH以及垂直分力FV。当螺旋角γ越大时,水平分力FH会变大,造成切削时刀具摆动;螺旋角γ越小时,垂直分力FV会变大,在切削时当挟持刀具的力量不够时,刀具会从刀把中脱离,在高速旋转时是非常危险的。常见的螺旋角有30˚、38˚、45˚、60˚。

 

 

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排屑槽 

 

切削加工中切屑之排出,理想的切屑处理状况是切屑流出时不致干扰或刮伤工件表面或撞击刀具和伤害到工作者,所以切屑要能够自然断裂成小碎段并且排出至其他地方。故切屑之控制不仅要考虑切屑的流向,而且须使切屑自动断裂。为达到此要求,一般会在刀顶面上作一种设计,能够自动限制切屑长度的机构称之为排屑槽或断屑槽〈Chip Breaker〉。其目的为使切屑能够急速卷曲,藉卷曲的应力迫使切屑断裂。一般的排屑槽设计如右下:  

  

                                          

槽宽W:使产生切屑时形成卷曲,若槽宽太大,则卷曲半径较大,产生的卷曲应力不足以 折断切屑;若太小,则反之,产生之应力过大时,易使切刃崩裂。                                

槽深H:影响切屑流出的稳定性,若太深则切屑流向槽肩时之卷曲所需的力量较大,易引起刀刃破裂;若太浅则切屑可能未流至槽肩时即自行离去,使切屑流向不易控制。       

槽肩R:为切屑由断屑槽卷起作用之部位,关系卷起时之顺畅与否,直接影响卷曲力之大小,若半径太大则切屑易滑上,卷曲应力可能不足以将切屑折断;若半径太小,切屑易被堵塞滑上不易,将产生极大的挤压应力。

 

 

03

 

过中心、未过中心刀具

 

舍弃式圆鼻刀在制作时,通常刀具直径D 会比刀刃R 角大上许多,所以在其底部中间的位置刀刃会未过中心而出现无刀刃区域,也就是说这个区域无切削能力,如左下图。当碰到在加工孔或凹槽形状的工件时,这时会发生右下图的加工问题。

虽然刀具的大小可以进入这些区域,但是因为刀刃未过中心,所以刀刃会切削不到中间的料而留下图中黄色柱状的余料,随着越往深处加工,此余料的高度会增加,最后撞到刀具的底部造成刀具损坏。而过中心刀具则是其刀刃过中心,所以没有这样的问题,因此又称钻孔刀具。

 

 

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刀刃数目

 

铣刀的刀刃数目与切削效果的关系会受工件材料,铣刀形状以及加工面亮度等等之影响而异,刃数较多之铣刀,因有较多之切刃产生切削作用,故可获得更光洁平滑之加工面,不过因为无充分之切屑空间以容纳切屑,易受切屑之干扰,且刀刃之强度会较弱。

所以一般粗切削,高进给,尤其是较软之材料时,需有较大的切屑空间,而提供切屑空间的最佳方法,即是减少刃数、增大刀刃,不仅能加大切屑空间,亦可增大刀刃之强度,而且铣刀之再研磨次数与寿命也可增加。因此考虑加工方法时,重及粗切削宜选用刃数少、粗齿之铣刀;细及精加工宜选择刃数多、较细齿之铣刀。

以上是针对刀具几何参数进行对刀具的讲解,欢迎大家共同探讨。