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U钻上T形刀片的受力分布数学模型分析《资讯》

发布时间:2020-08-17 12:07:45 阅读: 来源:平衡车厂家

2018-07-13 17:40:10来源:机工刀具世界

机夹硬质合金刀片浅孔钻又称为U钻,此种钻头刀杆刚度高,允许切速高,加工精度高,普遍应用于数控机床。根据钻头孔径的不同,所配备的刀片数量也不同。U钻多数装沉孔刀片,采用压孔方式夹紧。钻头由刀体、刀片、压紧螺钉、模块及定位销等组成。刀体尾部与机床的联接采用圆柱柄、莫氏锥柄及7?24锥柄等。刀体上有进油孔,通过Y形油路进入切削区。当以钻头回转为主运动时,需用冷却环供应切削液(见图1)。

1.力学分析

U钻所用刀片的形状为四边形、三边形及六边形等。在直径为18mm的50U钻上通常安装两个刀片,内外刀片搭接,把被加工孔径分成四个部分、两个步骤(见图2)。当内刃刀片不过钻头回转中心时,若采用三边形刀片时(T形),钻削中只产生切削力Fq和进给力Fj(见图3),没有背向力。进给力影响机床进给机构的设计及刀体弯曲强度的选择;由于两刀片的不对称分布,导致切削力在刀体上产生径向合力FH和周向合力矩TH(见图4)。径向合力易导致实际钻削轴线与理论加工路线产生偏离,影响被加工孔的尺寸公差和形位公差;周向合力矩可通过与机床的旋转力矩匹配得以平衡,防止钻体断裂。因此,最大限度地减小加工时的径向合力FH,就成了浅孔钻设计与制造的关键问题。

2.数学分析

为了便于U钻的受力分析,把外刃位置与内刃位置移至同一侧进行考虑(先不考虑搭接量)(见图5)。由于T形刀片钻削的受力情况,类似于毛坯端面车槽的情况。依据金属切削机理,U钻刀片的切削力与ap(背吃刀量)、f(进给量)及v(切削速度)成正比。根据微积分原理建立钻削力数学模型如下(见图6)。

3.结构布置

从以上分析可知,两个切削边长度不同,在不考虑搭接量的情况下,内外刃边长比列为0.618?0.382。为了便于设计制造,经优化设计搭接量可取0.13,则比例为0.75?0.51(此结果仅用于装配T形刀片的U钻钻头)。

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