刀具是依靠其切削部分切削木材的。因此刀具的角度應該是指刀具的切削部分一一楔形切刀具的角度。實(shí)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(dòng)方向有關(guān),需要借助坐標平面加以確定。為了便于反映刀具幾何屬性在切削過(guò)程中的功能,一般選取以下兩個(gè)坐標平面。
(1)切削平面:
通過(guò)切削刃與加工表面相切的平面。即主運動(dòng)速度向量V和切削刃所組成的平面。主運動(dòng)是直線(xiàn)運動(dòng)且切削刃是直線(xiàn)時(shí),切削平面和加工表面重合。主運動(dòng)為回轉運動(dòng)時(shí),切削平面的位置隨刃口位置的改變而改變,。
(2)基面:
通過(guò)切削刃垂直于主運動(dòng)速度向量V,也就是垂直于切削平面的平面。若主運動(dòng)是回轉運動(dòng),基面則通過(guò)刀具或工件的回轉軸線(xiàn)所示。
在上述坐標系中測量刀具角度時(shí),角度的大小隨測量平面相對切削刃的位置不同而異。規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,是設計、制造刀具時(shí),刀具圖紙上標注的刀具角度參數,也是刀具刃磨時(shí)需要保持的刀具角度參數。
木工刀具標注的角度參數為
(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。當前刀面與基面重合時(shí),前角為零,在圖12中前刀面相對基面順時(shí)針?lè )较騼A斜,前角為“+”值,逆時(shí)針?lè )较騼A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(shí)際切削過(guò)程中,刀具的角度將受切削運動(dòng)、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(shuō),刀具的工作角度不等于標注的角度。下面僅以切削運動(dòng)對刀具的影響為例,給予分析。
決定刀具標注角度的坐標平面—切削平面,是主運動(dòng)速度向量V和切削刃所組成的平面。如果刀具只靠一個(gè)主運動(dòng)完成切削過(guò)程,那么標注角度就是工作角度;
如果刀具依靠同時(shí)進(jìn)行的主運動(dòng)和進(jìn)給運動(dòng)切削木材,那么由于相對運動(dòng)速度向量(V)偏離主運動(dòng)速度向量(V)-a[an= arctan(U/V)],相應的新切削平面也偏離原來(lái)切削平面-an,因此刀具的實(shí)際工作后角aw=a-am(圖1-4),比原來(lái)減少了。
通常主運動(dòng)速度遠遠大于進(jìn)給運動(dòng)速度,am角小于1°,因而可以用標注角度代替工作角度。只有在主運動(dòng)速度與進(jìn)給運動(dòng)速度相差較小時(shí),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(guò)程中,切削角的作用和前角的作用相同,它是用相反的數量概念來(lái)表達跟前角一致的作用。換句話(huà)說(shuō),如果前角大,相應的切削角就小。
設計師在設計這些木工刀具的時(shí)候不是只憑外觀(guān)的美麗而去設計,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構等各個(gè)因素考慮進(jìn)去。一些家具五金的應用,如果一個(gè)木工刀具的角度參數設計合理,不僅能夠延長(cháng)刀具的使用壽命而且用起來(lái)也會(huì )感覺(jué)比角度參數設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°范圍內選取。
銑刀前角γ根據工件材性、工件截形高度和刀具材料決定。
楔角:當切削硬闊葉材時(shí),要求刀具刃口強度高,在后角α一定條件下,應適當降低前角γ以增大楔角β。
當工件截形較大時(shí),應該驗算刀齒廓形最低點(diǎn)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(diǎn)楔角不滿(mǎn)足要求時(shí),可降低選定的前角和后角,以增大最低點(diǎn)的楔角。
加工實(shí)木
(1)木工刀具最典型的應用就是加工實(shí)木,設計加工實(shí)木的木工刀具時(shí),依據所具體加工的實(shí)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,還有機床結構,刀具結構,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計成一樣的。
(2)一般立軸機用刀具的前角被廣泛設計成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(shuō):越遠離中心,前角越??;剛剛相反,鑼機用的鑼刀剛好是越遠離中心,前角越大。當然,鑼刀受客戶(hù)要求的約束,有時(shí)候必須做成沒(méi)有前角的結構(就是0°前角)。而立軸機用銑刀再怎么限制也不會(huì )做成0°前角。這里的經(jīng)驗后角一般取15°,鑼刀就不一定了,有的鑼刀受結構限制,后角可能會(huì )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(shí),如有機玻璃、紙張復合材料、塑料、布料合成材料等,所應該使用的前角一般隨材料的越來(lái)越軟,采用越來(lái)越大的前角和后角,這時(shí)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)。只要刀具結構允許,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
木工刀具一般設計前角時(shí)主要就是針對這類(lèi)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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