异形刀片的设计

为实现对复杂形状刀具的数学描述,必须建立异形刀片刃线及各特征表面的数学模型。复杂形状刀具的特征表面主要包括刀具外形表面(即刀体)、刀具前刀面、后刀面及沟槽等。常用的复杂形状刀具(如圆柱球头刀具、圆锥球头刀具阶梯形刀具等)的刀体一般采用回转曲面(如圆柱面、 圆锥面、球面等)。回转曲面是由一条平面曲线绕该平面 上- -固定 直线旋转所产生的由面、该平面曲线即为回转曲面的母曲线,该固定直线则为回转曲面的轴线。

复杂形状刀具的刀刃通常采用螺旋形刃线,这是因为螺旋形刀刃在切削过程中可改变切屑流向,使切屑沿螺旋槽流出,起到散热减小切削阻力、防止切屑划伤已加工表面等作用。同时,螺旋角可增大刀具的实际切削前角,提高切削刃的锋利程度。复杂形状刀具的刃线主要有等螺旋角螺旋线、等导程螺旋线等。这些刀刃曲线均为普通螺旋线(即变导程、变螺旋角螺旋线)的形式之- - , 只是确定螺旋线的参数不同。因此,螺旋形刃刃曲线可用通用模型统一示。

刀具的功能表面包括刀具的前刀面、后刀面、刀槽等,设计刀具时,功能表面的表达与其几何参数的定义是紧密相关的。复杂形状刀具的前角定义为法前角,即前角在刀具的法剖面内测量。因此,与叨具前角相关的功能表面的几何结构(如前刀面、刀槽等)及参数均应在法剖面(即测量平面)内描述。复杂形状刀具的后角在端截面内测量,因此,与欤具后角相关的功能表面几何结构(如、第 二后刀面等)及参数均应在端剖面(即测量平面)内描述。

异型刀片磨损的表现：

　　1、切削刃微崩

　　当工件材料***、硬度、余量不均匀，前角偏大导致切削刃强度偏低，工艺系统刚性不足产生振动，或进行断续切削，刃磨质量欠佳时，切削刃容易发生微崩，即刃区出现微小的崩落、缺口或剥落。出现这种情况后，异型刀片将失去一部分切削能力，但还能继续工作。继续切削中，刃区损坏部分可能迅速扩大，导致更大的破损。

　　2、切削刃或刀尖崩碎

　　这种破损方式常在比造成切削刃微崩更为恶劣的切削条件下产生，或者是微崩的进一步的发展。崩碎的尺寸和范围都比微崩大，使异型刀片完全丧失切削能力，而不得不终止工作。刀尖崩碎的情况常称为掉尖。

　　3、异型刀片折断

　　当切削条件极为恶劣，切削用量过大，有冲击载荷，异型刀片材料中有微裂，由于焊接、刃磨在刀片中存在残余应力时，加上操作不慎等因素，可能造成刀片或异型刀片产生折断。发生这种破损形式后，异型刀片不能继续使用，以致报废。

　　4、刀片表层剥落

　　对于脆性很大的材料，如TiC含量很高的硬质合金、陶瓷、PCBN等，由于表层***中有缺陷或潜在裂纹，或由于焊接、刃磨而使表层存在着残余应力，在切削过程中不够稳定或异型刀片表面承受交变接触应力时极易产生表层剥落。剥落可能发生在前刀面，刀可能发生在后刀面，剥落物呈片状，剥落面积较大。

异型刀片的装夹部分：

　　异型刀片的装夹部分有带孔和带柄两类。异型刀片依靠内孔套装在机床的主轴或心轴上，借助轴向键或端面键传递扭转力矩，如圆柱形铣刀、套式面铣刀等。

　　异型刀片通常有矩形柄、圆柱柄和圆锥柄三种。车轫、刨刀等一般为矩形柄;圆锥柄靠锥度承受轴向推力，并借助摩擦力传递扭矩;圆柱柄一般适用于较小的麻花钻、立铣刀等刀具，切削时借助夹紧时所产生的摩擦力传递扭转力矩。很多带柄的刀具的柄部用低合金钢制成，而工作部分则用高速钢把两部分对焊而成。

 异形刀片通常非常耐用，并具有良好的切削性能，但经过长时间使用后，它们***会磨损到***程度，而这种磨损量与以下关键因素有关。

 异形刀片制作材料：

 异形刀片由耐磨性制成，但同时韧性较低。 硬度和韧性相反，这是需要改进的一方面。 如果是石墨圆刀片，则可以选择具有更好韧性的材料。

 异型刀片表面涂层：

 金刚石涂层的圆刀片具有硬度高，耐磨性好，摩擦系数低的优点，是目前比较理想的生产方法。 但是，生产成本较高，目前该领域的***技术还不够成熟。 石墨涂层异形叶片被广泛使用和实用。

 因此，如果要减少异形刀片的磨损，可以优先考虑材料和涂层。