　　鏜刀有三個(gè)基本元件：可轉(zhuǎn)位刀片、刀桿和鏜座。沈陽(yáng)機(jī)床配件鏜座用于夾持刀桿，夾持長(zhǎng)度通常約為刀桿直徑的4倍。裝有刀片的刀桿從鏜座中伸出的長(zhǎng)度稱(chēng)為懸伸量(鏜刀的無(wú)支承部分)。懸伸量決定了鏜孔的最大深度，是鏜刀最重要的尺寸。懸伸量過(guò)大會(huì)造成刀桿嚴(yán)重?fù)锨鹫耦�，從而破壞工件的表面質(zhì)量，還可能使刀片過(guò)早失效。這些都會(huì)降低加工效率。

　　對(duì)于大多數(shù)加工應(yīng)用，用戶(hù)都應(yīng)該選用靜剛度和動(dòng)剛度盡可能高的鏜刀。靜剛度反映鏜刀承受因切削力而產(chǎn)生撓曲的能力，動(dòng)剛度則反映鏜刀抑制振動(dòng)的能力。

　　本文的第一部分主要分析鏜刀的靜剛度。文中資料來(lái)源于作者對(duì)鏜刀撓曲的研究。鏜刀的撓曲取決于刀桿材料的機(jī)械性能、刀桿直徑和切削條件。

切削力

　　作用于鏜刀上的切削力可用一個(gè)旋轉(zhuǎn)測(cè)力計(jì)進(jìn)行測(cè)量。沈陽(yáng)機(jī)床配件被測(cè)力包括切向力、進(jìn)給力和徑向力。與其它兩個(gè)力相比，切向力的量值最大。

　　切向力垂直作用于刀片的前刀面，并將鏜刀向下推。需要注意，切向力作用于刀片的刀尖附近，而并非作用于刀桿的中心軸線，這一點(diǎn)至關(guān)重要。切向力偏離中心線產(chǎn)生了一個(gè)力臂(從刀桿中心線到受力點(diǎn)的距離)，從而形成一個(gè)力矩，它會(huì)引起鏜刀相對(duì)其中心線發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。

　　進(jìn)給力是量值第二大的力，其作用方向平行于刀桿的中心線，因此不會(huì)引起鏜刀的撓曲。徑向力的作用方向垂直于刀桿的中心線，它將鏜刀推離被加工表面。

　　因此，只有切向力和徑向力會(huì)使鏜刀產(chǎn)生撓曲。已沿用了幾十年的一種經(jīng)驗(yàn)算法為：進(jìn)給力和徑向力的大小分別約為切向力的25％和50％。但如今，人們認(rèn)為這種比例關(guān)系并非“最優(yōu)算法”，因?yàn)楦髑邢髁χg的關(guān)系取決于特定的工件材料及其硬度、切削條件和刀尖圓弧半徑。沈陽(yáng)機(jī)床配件推薦采用以下公式來(lái)計(jì)算切向力Ft：

Ft＝396000×切削深度×進(jìn)給率×功率常數(shù)

加工不同工件材料時(shí)鏜刀所受徑向力的計(jì)算公式見(jiàn)表1。

表1 鏜刀徑向力的計(jì)算
工件材料－布氏硬度－徑向力計(jì)算公式
碳鋼，合金鋼，不銹鋼，工具鋼－80～250－Fr＝0.308×Ft
碳鋼，合金鋼，不銹鋼，工具鋼－250～400－Fr＝0.672×Ft
球墨鑄鐵，灰鑄鐵－150～300－Fr＝0.331×Ft

鏜刀的撓曲

　　鏜刀類(lèi)似于一端固定(鏜座夾持部分)、另一端無(wú)支承(刀桿懸伸)的懸臂梁，因此可用懸臂梁撓曲計(jì)算公式來(lái)計(jì)算鏜刀的撓曲量：

y=(F×L3)/(3E×I)

式中：F為合力，L為懸伸量(單位：英寸)，E為彈性模量(即刀桿材料的楊氏模量)(單位：psi，磅/平方英寸)，I為刀桿的截面慣性矩(單位：英寸4)。

鏜刀桿截面慣性矩的計(jì)算公式為：

I=(π×D4)/64

式中：D為鏜刀桿的外徑(單位：英寸)。

鏜刀撓曲計(jì)算實(shí)例：

加工條件：工件材料：AISI 1045碳鋼，硬度HB250；沈陽(yáng)第一機(jī)床廠切削深度：0.1″，進(jìn)給量：0.008英寸/轉(zhuǎn)；刀桿直徑：1″，刀桿的彈性模量：E＝30×106psi，刀桿的懸伸量：4″。

(1)切向力的計(jì)算

Ft＝396000×切削深度×進(jìn)給量×功率常數(shù)＝396000×0.1×0.008×0.99＝313.6 lbs

(2)徑向力的計(jì)算

Fr＝0.308×Ft＝0.308×313.6＝96.6 lbs

(3)合力的計(jì)算

F＝328.1 lbs

(4)截面慣性矩的計(jì)算：

I＝(π×D4)/64＝0.0491 in.4

(5)鏜刀撓曲的計(jì)算

y=(F×L3)/(3E×I)=0.0048″

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