一种新型刨床刀具的设计和仿真

    首先，人们认识到，通过采用高效刀具提高劳动生产率来降低成本，比单纯节省刀具费用更加有利。所以，在现代刀具的制造和使用领域，“效率优先”已经代替了传统的“性能价格比”老概念。其次，近年来生产资料价格的不断升高，迫使工业制造企业减少加工成本，以保证经济收益。

    普通刨床是用刀杆装夹刀体进行切削加工的，刀体常用的主要材料为高速工具钢和硬质合金。高速钢是综合性能较好、应用范围最广泛的一种刀具材料，俗称白钢、锋钢、风钢等。它具有较好的强度、冲击韧度、工艺性能，可以制造刃形复杂的刀具，如钻头、丝锥、成形刀具、拉刀和齿轮刀具等。高速钢可以加工碳钢、合金钢、有色金属和铸铁等多种材料。硬质合金材料的硬度高，耐磨性好，且在800～1000℃的高温下仍能保持其良好的热硬性。刨床的刀具就常用此两种材料作为刀体，一般都是单杆单刃，使用加工效率低，为此，作者将其改成双杆双刃刀具进行切削，极大地提高了加工效率。

1 普通刨床刀杆组件缺点

    在普通刨床上装夹刀具非常麻烦费时，特别是批量加工，效率极低。当然，大批量加工可用拉床拉刀加工孔及方槽等形状。但这种加工批量非常大，一般是专业生产厂家才采用。

    刨刀的种类很多，常用的刨刀形状如图1所示。由于刨削加工的不连续性，刨刀在切人工件时受到很大的冲击力，所以刨刀的刀杆横截面一般较大，以提高刀杆的强度。刨刀的刀杆有直杆和弯杆两种形式，由于刨刀在受到较大切削力时，刀杆会绕点O向后弯曲变形。弯杆刨刀变形时，刀尖不会啃人工件，而直杆刨刀的刀尖会啃人工件，造成刀具及加工表面的损坏，所以弯杆刨刀在刨削加工中应用较多。

图1 刨床刨削加工示意图

2 刨床双杆双刃刀杆组件的设计

    双杆双刃刨床刀杆组件是在原来刀杆上同时装上两把刀具，两把刀具相互平行且相隔10mm左右，同时两把刀具相对于工件的高度不同，从而实现刨削时刨削深度不同，可以使刨床在一次进程中完成两次刨削，大大提高了刨床的生产加工效率，如图2所示。同时，由于受装夹刀杆的夹具大小限制，不宜将其改为三刃或者多刃，难度较大。

图2 刨床双杆双刃刀杆组件

  3 基于的刀杆组件的仿真

    在刀具工作过程中，刀具的切削部分要承受很大的压力、摩擦、冲击和很高的温度。切削力是金属切削过程中主要的物理现象之一，它直接影响着切削热的产生、刀具的磨损与耐用度以及已加工表面的质量，有时还会引起振动，甚至破坏刀具和机床零件。而且在设计刀具时，切削力也是必不可少的数据，尤其随着加工过程自动化的发展，切削力经常作为对切削过程进行自适应控制的一个重要参数。