刀具是依靠其切削部分切削木材的,。因此刀具的角度應(yīng)該是指刀具的切削部分一一楔形切刀具的角度,。實際上,楔形切刀本身只有前,、后刀面之間的夾角可以在切刀上直接測量,而影響切削的其他角度與刀具和工件的相對運動方向有關(guān),需要借助坐標(biāo)平面加以確定,。為了便于反映刀具幾何屬性在切削過程中的功能,一般選取以下兩個坐標(biāo)平面。
(1)切削平面:
通過切削刃與加工表面相切的平面,。即主運動速度向量V和切削刃所組成的平面,。主運動是直線運動且切削刃是直線時,切削平面和加工表面重合,。主運動為回轉(zhuǎn)運動時,切削平面的位置隨刃口位置的改變而改變,,。
(2)基面:
通過切削刃垂直于主運動速度向量V,也就是垂直于切削平面的平面,。若主運動是回轉(zhuǎn)運動,基面則通過刀具或工件的回轉(zhuǎn)軸線所示。
在上述坐標(biāo)系中測量刀具角度時,角度的大小隨測量平面相對切削刃的位置不同而異,。規(guī)定垂直于切削刃在基面投影的法向剖面為測量平面,。在該平面中量得的刀具角,是設(shè)計,、制造刀具時,刀具圖紙上標(biāo)注的刀具角度參數(shù),也是刀具刃磨時需要保持的刀具角度參數(shù),。
木工刀具標(biāo)注的角度參數(shù)為
(1)前角y:
前刀面與基面之間的夾角。表示前刀面相對基面的傾斜程度,它主要影響切屑的變形,。當(dāng)前刀面與基面重合時,前角為零,在圖12中前刀面相對基面順時針方向傾斜,前角為“+”值,逆時針方向傾斜,前角為“一”值,。
(2)后角a:
后刀面與切削平面之間的夾角。表示后刀面相對切削平面的傾斜程度,它主要影響刀具后面與工件之間的摩擦,。
(3)楔角B:
前刀面與后刀面的夾角,。它反映了刀具切削部分的鋒利程度和強度。
(4)切削角8:
在實際切削過程中,刀具的角度將受切削運動,、切削刃安裝高度和刀具磨損等因素的影響發(fā)生變化。也就是說,刀具的工作角度不等于標(biāo)注的角度,。下面僅以切削運動對刀具的影響為例,給予分析,。
決定刀具標(biāo)注角度的坐標(biāo)平面—切削平面,是主運動速度向量V和切削刃所組成的平面。如果刀具只靠一個主運動完成切削過程,那么標(biāo)注角度就是工作角度;
如果刀具依靠同時進(jìn)行的主運動和進(jìn)給運動切削木材,那么由于相對運動速度向量(V)偏離主運動速度向量(V)-a[an= arctan(U/V)],相應(yīng)的新切削平面也偏離原來切削平面-an,因此刀具的實際工作后角aw=a-am(圖1-4),比原來減少了,。
通常主運動速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于進(jìn)給運動速度,am角小于1°,因而可以用標(biāo)注角度代替工作角度,。只有在主運動速度與進(jìn)給運動速度相差較小時,才需要考慮刀具的工作角度。
前刀面與切削平面之間的夾角,。表示前刀面相對切削平面的傾斜度,。在切削的過程中,切削角的作用和前角的作用相同,它是用相反的數(shù)量概念來表達(dá)跟前角一致的作用。換句話說,如果前角大,相應(yīng)的切削角就小,。
設(shè)計師在設(shè)計這些木工刀具的時候不是只憑外觀的美麗而去設(shè)計,,他們必須將刀具的抗壓性,抗震性以及是否符合人體使用結(jié)構(gòu)等各個因素考慮進(jìn)去,。一些家具五金的應(yīng)用,,如果一個木工刀具的角度參數(shù)設(shè)計合理,不僅能夠延長刀具的使用壽命而且用起來也會感覺比角度參數(shù)設(shè)計不合理的要順手省力許多。
木工刀具常用角度選擇
銑刀后角α的主要功用是減小后刀面和切削平面木材的摩擦,,通常在8—15°范圍內(nèi)選取,。
銑刀前角γ根據(jù)工件材性、工件截形高度和刀具材料決定,。
楔角:當(dāng)切削硬闊葉材時,,要求刀具刃口強度高,在后角α一定條件下,,應(yīng)適當(dāng)降低前角γ以增大楔角β,。
當(dāng)工件截形較大時,應(yīng)該驗算刀齒廓形最低點的楔角β,。
對于碳鋼(碳素工具鋼,、合金工具鋼和高速鋼)銑刀, βmin>30°,;
對于硬質(zhì)合金銑刀,,βmin>45°。
在最低點楔角不滿足要求時,,可降低選定的前角和后角,,以增大最低點的楔角。
加工實木
(1)木工刀具最典型的應(yīng)用就是加工實木,,設(shè)計加工實木的木工刀具時,,依據(jù)所具體加工的實木硬度(密度),給刀具的前角合適變化范圍在10°到25°之間,,影響前角大小的因素除了木材硬度之外,,還有機床結(jié)構(gòu),刀具結(jié)構(gòu),,耐用度,、鋒利程度等條件的限制,立軸機用刀具與鑼機用刀具的前角明顯就不能設(shè)計成一樣的,。
(2)一般立軸機用刀具的前角被廣泛設(shè)計成15°左右(這里指刀具最大外圓處的前角),。靠近中心處的前角角度一般都大于35°了。也就是說:越遠(yuǎn)離中心,,前角越?。粍倓傁喾?,鑼機用的鑼刀剛好是越遠(yuǎn)離中心,,前角越大。當(dāng)然,,鑼刀受客戶要求的約束,,有時候必須做成沒有前角的結(jié)構(gòu)(就是0°前角)。而立軸機用銑刀再怎么限制也不會做成0°前角。這里的經(jīng)驗后角一般取15°,,鑼刀就不一定了,,有的鑼刀受結(jié)構(gòu)限制,后角可能會做的很大(為了防止干涉),。
加工軟性材料
(1)木工刀具在加工軟性材料時,,如有機玻璃、紙張復(fù)合材料,、塑料,、布料合成材料等,所應(yīng)該使用的前角一般隨材料的越來越軟,,采用越來越大的前角和后角,,這時候的刀具主要考慮的不是使用壽命而是鋒利程度,其主要目的是為了獲得更加理想的粗糙度(光潔度),。只要刀具結(jié)構(gòu)允許,,我們一般都是將前角和后角做到盡量大。
加工刨花板,、貼紙板,、三聚氫胺板等材料
木工刀具一般設(shè)計前角時主要就是針對這類板才,一般前角取15°到35°,,采用最多的是15°到20°,,后角一般在15°到20°。這樣,,既兼顧了鋒利又有足夠的使用壽命,。
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