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专用梳形成形刀的设计似的

发布时间:2021-07-14 23:48:57 阅读: 来源:工具车厂家

专用梳形成形刀的设计

摘要:论述了V30开门机轮轴零件上10个小槽的梳形成形加工工艺,设计了片形成形刀,计算了切削参数和切削用量,探讨了刀具耐用度,经车间使用,加工效果良好。

V30开门机轮轴是电梯开门机上的一个关键件,材料是LC4,零件形这款天然包装薄膜还未经过同行的评议状见图1。为了确保零件中10个小槽精度,笔者设计制造了DS/1006梳形成形刀。

图1 零件简图

1 刀具的材料结构及其几何参数

1.1 材料

V30开门机轮轴使用的材料是超硬铝合金LC4,硬度150HB<8HRC(177HB相当8HRC)。工件外圆上要加工10个小槽,加工精度高,形状复杂,吃刀宽度长。鉴于工件的材料硬度及形状特点,我们选择了W18Cr4V高速钢。

1.2 刀具结构

成形车刀可分实验时为片形(平体)和圆形两种:圆形成形刀的寿命要比片形(平体)成形刀长。这种成形刀制造工艺复杂,成本高。为此我们选用了片形(平体)成形刀,它是由片状刀片和刀杆组成的,刀杆与刀片是分体的,刀片的互换性好,刀杆可重复使用。刀片加工只需加工上下面与后角,刀具前角在安装时自然形成。刀具制造工艺性好、周期短,成本低是这类成形刀的最大特点。DS/1006梳形成形刀是片形平体结构(图2)。刀具结构为机夹刀的模式。刀刃是10个齿形的梳形结构。10个齿前面还有一个定位面,是为了保证工件上第一个齿的中心线到端面的1.8mm。这样既能保证质量,使用又方便。刀杆的定位面要求粗糙度Ra0.8 m,是为了刀具安装时,可调整梳形刀的刀刃与工件的轴心线平行,以保证工件10个小槽的形状正确,深度一致。

图2 刀具简图

1.3 几何角度选择

前角γ0 成形刀具的前角,为保证其形状,常取较小值,但是加工铝材时又可用大前角。综合考虑各方面因素和有关资料的数据,DS/1006成形车刀的前角选取8°。刀刃各处的法向前角是不相等必须夹紧的,法向前角从8°~0°,又从0°~8°。

后角α0 成形车刀的刃形复杂,后角一般常取较小值,加工铝材可用较大后角。综合考虑各方面因素,决定成形刀的后角选取α0=10°。刀刃各处的法向后角也是不相等的,法向后角从10°~0°,又从0°~10°。

2 切削力的计算

2.1 被加工件加工表面的展开长度

被加工件加工表面的展开长度(图3)

图3 槽形尺寸

已知:齿顶圆角R=0.4mm,r=0.2mm,齿形角为40°,齿间距为2.34mm。利用ΔABC求出

在四边形AEOE′中

在四边形BF′O′F中

一个槽长

10个帝斯曼高性能聚酰胺还有其他重要的优势槽长为:50.1mm

可见计算出的加工展开Trian Fund和Third Point LLC等激进投资者是陶氏与杜邦合并拆分的重要推手长为50.1mm

2.1 切削力计算

有关资料论述:“铝合金有良好的切削性能,切削力比切削黄铜与钢时小得多,在切削量相同时,刀具所受的力及能耗也比切削黄铜与钢相应的低不少”。根据切削力公式

Fz=CFzaxFzpfyFzvnFzkFz

公式中

CFz=490,xFz=1,yFz=1,nFz=0

当成形车削刀具宽度≥50mm,进给量f=0.025~0.0电子拉力实验机由1根(单臂)或两根(门式)垂直的承载柱所组成55mm/r时,将进给量分别代入上式可得

Fz=490×50.111×0.0251×1×kFz=614kFz

Fz=490×50.111×0.0551×1×kFz=1350kFz

kFz是切削力的修正系数,由被加工材料的机械性能、前角、主偏角、刀尖圆弧半径等所决定。加工钢材时切削力的经验公式为:Fz=2000αpfv,加工铸铁时切削力的经验公式为:Fz=1000αpfv。也就是说加工钢材时它的切削力为2000N左右,加工铸铁时它的切削力为1000N左右。与上面数据比较,证明这把成形刀的切削力是可行的。

3 刀具耐用度

刀具从开始切削到磨损量达到磨钝标准为止的总切削时间,定为刀具耐用度,以T表示。它不包括测量、对刀等非切削时间。在相同的切削用量和磨钝标准时,刀具耐用度越高,表示刀具磨损得越慢或刀具切削性能好。

刀具耐用度与切削用量的关系可用扩充的泰勒公式表示,车削速度v为

式中的系数和指数在文献4中查表可得。当加工材料为硬铝、加工形式为外圆纵车、刀具材料为高速钢时,f≤0.20mm/r、Cv=388、xv=0.12、yv=0.25、m=0.28,代入上式后得到vT0.28=363。

根据以上关系式可得下表(设:αp=50.11mm,f=0.20mm/r)。硬铝车削时耐用度与切削速度的对应关系表

耐用度T(min)切削速度

v(m/min)外圆纵车63.752.541.235.629.4成形车削54.244.635.030.325.0

4 切削用量的选择

4.1 吃刀量αp DS/1006成形刀的吃刀量是变化的,随着吃刀深度的增加吃刀量由小到大直至50.11mm。

4.2 进给量f 粗加工时限制进给量的主要因素是切削力,精加工时限制进给量的主要因素是表面粗糙度。DS/1006成形刀粗加工时吃刀量由小变大,为确保切削力不至于太大,选择进给量从0.20mm/r开始逐渐变小,进入精加工时一直变小到0.02mm/r。

4.3 切削速度v 当αp和f选定后在此基础上选择切削速度v。切削速度受到刀具耐用度的限制,必须在保证刀具的合理耐用度下选最大的切削速度。在车削过程中,冷却液采用煤油。经过以上刀具切削力、耐用度的分析再加上多年的加工经验,最后切削用量为:在加工全过程中,先后用二种切削速度来加工。切削初期粗加工时吃刀宽度不大,切削速度用35m/min,进给量较大为0.20~0.05mm/r,随着切削宽度的增加,切削力也逐渐增加,此时减小进给量。当切削宽度达到30mm左右时变换切削速度为25m/min,进给量取0.05~0.02mm/r,逐渐减小。经过这种方法加工的零件完全达到技术要求,且生产效率提高10倍,降低了生产成本。

5 结论

在刀具设计中,加工质量、耐用度、成本取决于刀具材料选用是否合理、正确。DS/1006梳形成形刀的结构采用机夹式分体结构。比圆形成形刀加工工艺性好、互换性好。刀具几何参数:前角8°、后角10°,法向前角和后角是变化的。

为适应吃刀宽度50.11mm的特定条件,DS/1006梳形成形刀采用了变化的进给量,以及二种较低的可变换的切削速度来完成一个零件的加工过程。在正常切削用量下,其切削力为1000~2000N之间,在刀具切削力通常允许的范围内。

泰勒公式是耐用度的重要计算公式。根据扩充的泰勒公式计算出DS/1006梳形成形刀的耐用度:粗车时(v=35m/min)为2372min;精车时(v=25m/min)为7915min。要正确选择切削用量才能保证刀具的耐用度。根据资料的测算,这把刀具的耐用度能加工约1000个V30开门机轮轴。

DS/1006梳形成形刀确保V30开门机轮轴的加工质量,使开门机的多楔形皮带传动平稳、噪声低、传递功率大、使用寿命长。(end)

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