通过对切削力、切削温度和切削形貌随铣刀刃口钝圆半径变化的规律的研究,可知,刀具在切削加工中承担着相当重要的任务,由于切削加工的要求,其主切削刃具强度低、散热 条件差等结构特点,为了提高刀具刃口强度,国外 进口刀具广泛采用刀具刃口钝化工艺,以改变刀具 刃口的微观形貌和改善刀具的切削性能,在提高刃 口强度和刀具使用寿命的同时,提高切削过程的稳 定性和被加工零件的表面加工质量。 刃口钝圆半径是刀具钝化的主要参数之一,刃 口钝圆半径的大小直接影响刀具的切削性能和 因此,研究刀具刃口钝圆半径的大小对刀具切削性能和使用寿命的影响具有重要实际意义和好的实用价值
以铣削加工中常用的立铣刀分析不同刃口钝 圆半径对立铣刀切削性能的影响,合理的刃口钝圆半径,为立铣刀刃口钝圆半径的设计将大大提高铣刀的整体性能。
例:立铣刀的前角为 14, 1.7mm, 刀具材料选硬质合金, 工件材料为 45 钢,初始温度设置为 20,刀具转动角度为 90,铣 削加工的切削用量。模拟立铣刀逆铣的 铣削过程,铣削加工分析模型 刀具主切削刃的刃口钝圆半径序号 刃口钝圆半径R/mm 0.02 0.04 0.06 0.08 08mm 06mm R=0.04mm R=0.02mm 不同刃口钝圆半径下的切削力R/mm Fx/N Fy/N Fz/N 0.02 50 -200 -45 0.04 100 -300 -65 0.06 110 -400 -70 0.08 150 -500 -75 0.02mm 0.08mm 时,与刃口钝圆半径 0.02 mm 时相比, 别增加44%、55.6%、66.7%; 100%、120%、200%;切深抗力 Fy 的分别增加 50%、 100%、150%。 由此可见,刃口钝圆半径的增加,对主 切削力 Fz 的影响不大, 对进给力 Fx 和切深抗力 Fy 影响较大,其中对进给力 Fx 的影响最大。 刃口钝圆 半径从 0.02 mm 变化到 0.04 mm 时,主切削力 Fz 加幅度比刃口钝圆半径 0.02mm 主轴转速 每齿进给量 径向切削 轴向切削 变化到 0.04 mm 时的增加幅度大。 /rmin /mm齿 度/mm刃口钝圆半径对切削温度的影响 -1 -1 0.045 是不同刃口钝圆半径下,刀具行程为90时 刀具切削温度的变化曲线。 可以看出,随着刃口钝圆半径的变化,切削温度的变化呈非线,当刃 0.06mm 时,刀具的切削温度为 408 达到最小值,与刃口钝圆半径为0.02 mm 0.08mm 相比,切削温度分别降低 47.79%和 16.67%。 铣削模型刃口钝圆半径对切削力的影响 是在相同切削条件下,不同刃口钝圆半径的硬质合金立铣刀铣削 45 钢时,仿真得到的主切削 Fz、进给力Fx 和切深抗力 Fy 随时间变化的拟合曲 列出了其切削力的大小。 刃口钝圆半径对切屑形貌的影响 中不同刃口钝圆半径下切屑的 仿真切 屑形貌对比可以看出:随着钝圆半径的增大,切屑 的卷曲半径增大, 且切屑上的锯齿状部分明显增 这是因为随着刃口钝圆半径增大,切屑变形增大,在材料失效应变一定的情况下 ,容易造成锯齿 状切屑。
在切削加工中,切屑的卷曲半径越小,切削 力的波动越小,切削过程就越平稳,对降低加工表 面的粗糙度越有利。 结语对不同刃口钝圆半径铣 刀的铣削仿 真的结果 进行分析,可以得出以下结论: 127 (1)各方向的切削力随着切削刃钝圆半径的增 加而增加, 刃口钝圆半径对进给力的影响最大,刃 0.02mm 增加到 04mm 时,主切削 Fz和进给力 Fx 的增加幅度较大; 0.06mm 到最小值;(3)减小刃口钝圆半径 可使切屑的卷曲 半径 减小,对提高零件的表面质量有利。 综上所述,从刃口钝圆半径对切削力 切屑形貌的影响看,用硬质合金铣刀铣削 45 钢,在工艺系统刚性允许的情况下,铣刀的刃口钝 圆半径为 0.06 mm 时,即能使切削温度降低的幅度 较大,又可以提高刀具的耐用度。