资源描述：
《刨刀O点及刨床刀座偏转原理探讨》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第9卷第2期济南大学学报Vol.9No.21999年JOURNALOFJINANUNIVERSITY1999刨刀O点及刨床刀座偏转原理探讨李健李捷(济南大学机电工程系,济南250002)摘要本文参照材料力学中悬臂梁弯曲变形理论,讨论了刨刀刀杆变形时O点位置,进而推论弯头刨刀前面的位置;另外还从空间平面相互关系入手,分析阐述了刀座偏转的原理。关键词刨刀;中性层;已加工表面;抬刀平面1刨刀O点探讨直头刨刀切削时,由于刀杆产生弹性变形,所以刀尖由A点绕弯曲中心转动,从而使A点位移至A′点,刀尖嵌入已加工表面(图1),因而影响加工质量,
2、并有可能造成刀尖崩碎。为了避免这种情况发生,在实际生产中,刨刀常做成弯头(图2)。图1直头刨刀的变形图2弯头刨刀弯头刨刀在切削过程中,当切削力较大或刀具碰到工件表面上的硬点时,刨刀弯曲部分产生弯曲变形,刀头绕弯曲中心转动,脱离加工表面,这样不致嵌入已加工表面,从而保证加工质[1]量。在介绍刨削加工的资料上,一般均将弯曲中心确定在如图2所示O点位置。该处在切削时,由于刨刀弯曲变形,导致轴向受到压缩,同时还存在剪切应力的影响,且O点确定在此处,63使弯头刨刀弯曲部分弯度加大,给刀具加工带来一定难度。根据材料力学的原理,可将切削工况时
3、的刨刀简化为悬臂梁,其外力为切削力。由于刨刀截面为矩形、且悬伸部分长度较刨刀截面厚度尺寸大得多,故其受力时产生的弯曲正应力往往较剪切应力大得多,此时剪切应力可忽略不计。所以我们参照有关纯弯曲的结论确定O点位置。在材料力学中,根据平面假设,当梁弯曲时,其底部各纵向纤维伸长,顶部各纵向纤维缩短,而纵向纤维的变形沿截面高度应是连续的,所以从伸长区到缩短区,中间必有一层纤维既不伸长也不缩短,这一长度不变的过渡层称为中性层,中性层与横截面的中线称为中性轴。概括来说,梁在纯弯曲情况下,所有截面仍保持为平面,只是绕中性轴作相对转动,且每根纤维
4、都处于轴向拉伸或轴向[2]压缩的单向受力状态(图3)。根据以上论述,有理由认为刨刀的弯曲中心应当位于刀杆的N-N截面两中心线的交点O′处(图2)。O′点位于中性层上,既无轴向拉伸,亦无轴向压缩,是十分理想的位置。且弯曲中心确定图3矩形截面梁的纯弯曲在O′处,弯头刨刀的前面只需位于纵向截面中心线的右侧即可(图2),这样使弯头刨刀弯曲部分弯度减小,从而可以大大降低刀具加工的难度。2刨床刀座偏转原理在刨床上加工垂直面或斜面时,一般要利用刀架上的特殊装置,将刀座偏转一定角度,以达到切削回程时刀具抬离已加工表面的目的。金工实习过程中,学生
5、在操作刨床时,对刀座偏转原理弄不明白,而学生的实习教材上也无说明,我们查阅了大量资料,发现对此均无详尽的分析,因此我们从空间平面相互关系入手,对刀座偏转原理进行分析及阐述。2.1刀架的结构及刨削的特点牛头刨床滑枕端部安装有刀架,刀架是装夹刀具进行切削的主要装置,由刀夹、压刀螺钉、刀座、抬刀板、滑板、转盘等构成。刨刀安装在刀夹内,由压刀螺钉压紧在抬刀板上;抬刀板可绕抬刀板轴转动;松开刀座紧固螺钉,可使刀座连同抬刀板沿弧形槽左右转动一定角度;进给装[3,4]置控制滑板连同刀座上下移动,以确定切削深度。如图4所示,以牛头刨床为例,刨削
6、的基本运动为主运动和进给运动。主运动为刀具的往复直线运动;进给运动为工件的横向间歇移动。当刀具向前运动,即切削时,切削反力由刀具—抬刀板—刀座—刀架传递至滑枕;当回程时,刀具在外力(机械力、惯性力)作用下,使得抬刀板64绕抬刀板轴转动,刀具抬离已加工表面,避免与工件产生摩擦,划伤已加工表面,并且可以延长[3]刀具使用寿命。2.2已加工表面和抬刀平面如图5所示,首先确定刨刀刀尖A点作为观测点,那么A点的往复运动(主运动)即形成一条直线,而工件的横向间歇移动(进给运动)使该直线形成一个平面,该平面即已加工表面M。若被加工面为水平面,
7、则已加工表面记为M1;若被加工面为垂直面,则已加工表面记为M2。由于刨刀回程时抬刀板可绕抬刀板轴转动,那么此时A点的运动轨迹便形成一条弧线⌒AA′,该弧线所处的平面即称为抬刀平面N。已加工表面M与抬刀平面N的交线l即为刨刀一个切削行程的运动轨迹。图4刨削的基本运动图5已加工表面与抬刀表面2.3刀座偏转原理切削水平面时,刀座一般不需要偏转,此时抬刀板轴轴线与加工表面平行,已加工表面M1与抬刀平面N相互垂直(图5),切削时A点既在已加工表面M1内,同时又在抬刀平面N内。回程时A′点仅在抬刀平面N内,刀具离开已加工表面M1,达到抬刀的
8、目的。切削垂直面时,加工面为铅垂面,如果不偏转刀座,抬刀板轴轴线与加工面垂直,则已加工表面M2与抬刀平面N均垂直于水平面,这样就使得已加工表面M2与抬刀平面N重合(图5)。那么A′点既在抬刀平面N内,同时又在已加工表面M2内,达不到抬刀的目的。如图6所示,若将刀
