隨著市場經濟的形成和不斷完善，產品的市場競爭也越來越激烈。在保證產品質量的前提下，如何降低制造成本是提高產品競爭力的關鍵。產品的成本一般應包括原材料費、工具消耗費、機床磨損折舊費、水電費、人工工資和其他管理費等。這些大都和單位時間的產品制造個數有關，因此，提高產品加工效率是降低產品成本的最有效措施。 ) C+ x4 v* W8 p
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1. 修光刃刀片的概念與特征 ; a0 g f! o/ X. F5 ~9 l3 i) u' u7 t
" X. A5 y! R* f }7 ?9 B; N圖1給出了修光刃的概念。其中圖1a表示標準刀尖半徑和已加工表面的幾何形狀。根據表面粗糙度Ra定義，在車削加工的場合Ra就是刀尖形狀復印在工件已加工表面所形成“山”的高度。一般表面粗糙度可由經驗公式給出。
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圖1- r( h8 n4 p5 }
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Ra= fn27 u4 k/ B# p0 z, @# w
8re1 _8 ]% X' N( g) V' E# s
* G! v9 t, u t式中：fn——進給量；re——刀尖半徑 # S; |! d; X1 b3 C" K
( x s; U3 x1 n3 K減小進給量或增加刀尖半徑均可減小表面粗糙度值，但前者會降低生產效率，而后者會使切削力增大。 " t1 @7 p6 U5 g
0 E- `4 s5 w% T3 K8 {* ?4 I不減小進給量而又要降低表面粗糙度值，只有減小副偏角的角度(目的是削平“山頂”的高度)。修光刃刀片就是基于這種思想而開發出來的高效加工用刀片。它的基本設計思想是在標準刀片的最大允許刀尖半徑公差范圍內調整刀尖的幾何形狀，使其近似于橢圓形狀。 2 n4 ~4 n( z! E4 p* E
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圖1b表示的是修光刃刀片以與標準刀片同樣的進給量進行切削時所形成的已加工表面形狀。此時其加工效率與標準刀片相同，但表面粗糙度值減小一半。圖1c表示的是修光刃刀片以2倍標準刀片的進給量進行切削時所形成的已加工表面形狀。與圖1b相對應，此時是表面粗糙度值相同，但加工效率提高一倍。 I3 T' W- A* ~5 t; L$ B4 k
4 |/ ^! q, I V& U8 b4 [因此，使用修光刃刀片的優點就在于實現了“加工時間減半，表面質量倍增”。另外，有些場合可以省掉磨削工序，即實現了“以車代磨”。 0 o0 c0 t) T) z1 t# i4 Z5 ]# `
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2. 修光刃刀片與標準刀片在已加工表面粗糙度方面的性能比較
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7 b/ d. ~$ X) z% x8 o假設普通標準刀片的刀尖形狀為理想圓，修光刃刀片的刀尖形狀為理想橢圓，依據圖2可分別求出使用兩種刀片時已加工表面粗糙度的理論值。1 R- {5 \4 T- ~% o, }: ]
% k, |1 u _0 W6 ~. Q圖2
3 p* \, W$ ^9 P! U/ j7 \ d% v; ]
3 c& d- b; ]6 O( z+ {0 s$ [" n9 L標準刀片時，Ras＝re－[re2- fn2 ]½
3 F: r* ]9 B9 S6 {9 \9 n4
@4 F! `7 ]5 W6 v$ E! [7 } U3 i- Z. B' l% m# m
修光刃刀片時，，Raw＝re－[re2-( re·fn )2]½# K/ Y1 P% |' _
rb+re- A0 Y# m$ K+ x/ s0 ]
把修光刃刀片幾何槽型按用途大致分類主要有兩種。一種是用于半精加工以提高生產加工效率為目的；另一種是用于精加工以減少表面粗糙度值為目的。例如山特維克可樂滿公司的WM和WF槽型，瓦爾特的NM和NF槽型。 : x& r! t7 L& ^$ r+ M: h
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圖3和圖4分別是半精加工和精加工場合時的修光刃刀片與標準刀片在表面粗糙度方面的性能比較。可以看出在同等切削條件下用修光刃片WM、WF加工的零件的表面粗糙度值與標準刀片PM、PA相比要小一半以上，進給量越大這種效果越明顯。換一個角度來看，在保證同等表面粗糙度的前提下，使用修光刃刀片可以把進給量提高2倍以上。以圖4的PF與WF為例，當前者進給量fn=0.1mm/r時，表面粗糙度Ra為5μm。后者在維持表面粗糙度Ra=5μm不變的條件下，其進給量可以提高到fn=0.3mm/r。充分證明了修光刃刀片所具有的“加工時間減半，表面質量倍增”性能。2 O; [7 g# v9 d+ L
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圖3 圖4* o: G$ V G) l, O+ ?, t; P
6 }9 ]" K2 t+ ]5 u4 y1 K3. 修光刃刀片與標準刀片在切削力上的比較
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; f4 m1 j3 e* i6 [' P4 c' Z由于修光刃刀片在刀尖半徑形狀上做了調整，因此客戶比較關心的問題是修光刃刀片在切削力上同標準刀片相比有什么不同。 ) G! L4 i. @) F y# A
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圖5是精加工用修光刃刀片與標準刀片在切削力上的比較。其中Fpf和Fwf分別代表標準刀片和修光刃刀片的切削力。表明切削力隨著進給量的增加而增加。只是前者的切削力比后者略大。大量的實驗結果表明，修光刃刀片的切削力要比標準刀片高出5%～10%。因此，只要被加工工件沒有剛度不足的問題，一般不需要考慮切削力的影響。此外，修光刃刀片主要用于半精加工和精加工工序，所以一般地也不存在機床動力方面的問題。 ' ?2 f7 i/ p, a) s% U
0 t' a7 M. G* E, a; @+ f( j圖6是切削力與進給量之間的關系。其中Fpm和Fwm分別為標準刀片及修光刃刀片的切削力。其所呈現的規律與圖5完全類似。
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1 G' E1 P" ~4 i/ G( M" A圖5 圖6
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4. 切屑處理
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% g. C; g: s6 k& R, f根據切削理論可知，進給量增加切屑截面的面積也增加，切屑從前刀面被排出時的彎曲變形就加大，因此切屑也比較容易被折斷。因為修光刃刀片剛好可以提高進給量，所以從切屑處理的角度來講也是十分有利的。特別是，內圓車削時使用修光刃刀片可以很容易地將切屑排出工件內部，這樣不僅提高了加工質量而且減少了因切屑纏刀引起的停機事故，具有深刻意義。 - P# F1 r" q3 }7 E3 ]
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5. 應用修光刃刀片的注意事項 ( a% g6 C; o4 u$ L
; I& i; m& u4 l% d6 M" Z; N使用修光刃刀片所帶來的經濟效益是十分明顯的。但是由于修光刃刀尖半徑形狀具有特殊形狀，所以在使用上應當注意下面的幾個問題。 * z2 |8 O- Y# `$ E0 K2 w
) t- _, b/ k$ @選擇合理的主偏角 修光刃刀片之所以能夠減少表面粗糙度值是因為它擁有接近零度的副偏角。但是，這個副偏角取決于刀片的形狀和刀柄的主偏角的大小。主偏角發生變化的話，副偏角同時也要發生改變。這就意味著“修光”的效果將降低或者失去。以山特維克可樂滿公司或瓦爾特公司的WNMG/CNMG修光刃刀片為例，其主偏角應為95°。 % {! ~4 w1 \1 i. B) |: S# T
; E) k- L" Z$ E( B5 M倒棱面上修光刃沒有“修光”作用 一般地修光刃刀片只在平行于工件軸線方向(外圓車削或內圓車削)和垂直于工件軸線方向上(車端面)具有“修光”作用，在其他方向上“修光”作用將減少甚至失去。比如 45°的倒棱面上就沒有“修光”作用，表面粗糙度與使用標準刀片時幾乎相同。這是因為已加工表面同刀尖接觸的部分剛好為刀尖圓弧的中心部，而這一部分的修光刃刀尖半徑同普通標準刀尖半徑幾乎相同的緣故(以WNMG和CNMG為例)。因此在倒棱時應當選擇和標準刀片相同的進給量。
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另外，在使用DNM.和TNM.形狀修光刃刀片時還應注意，在加工倒模面(或仿形面)時不僅得不到“修光”的效果，而且工件會被多切除掉，影響工件的形狀和尺寸精度。因此應當進行必要的補償。不同的工具廠具有不同形狀的修光刃設計，因此具體加工時，最好參考廠家的產品目錄。 ' ^$ B0 D, M9 S
1 i2 f& K8 o0 D4 ]加工細長桿修光刃刀片的切削力要比標準刀片高出5%～10%，所以工件有產生“讓刀”或者發生顫振的危險。因此修光刃刀片不宜用于細長桿工件的加工，對此應當十分留意。 : g1 @/ L K o9 M5 H9 T
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加工延性金屬 加工低碳鋼、銅、鋁等延性金屬時，加工表面經常出現類似于擦傷那樣的不光澤面。這主要有兩個原因，一個可能是積屑瘤引起的，另一個可能是修光刃引起的(刀尖與工件接觸長度比標準刀片長)。但通過提高切削速度可以解決這個問題。
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合理選擇進給量 使用修光刃刀片時應盡量選擇大的進給量。理由是上面所提到的修光刃刀片與工件的接觸圓弧比較長，進給量過小就會導致擦傷已加工表面形成不光澤的表面。因此，選擇大的進給量不僅可以避免這個問題，而且對切屑處理也有利。
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發表于 2014-11-19 17:59:26
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