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车刀|机械加工特色操作及实用案例62

时间：2023-08-04 来源：浏览：

车刀|机械加工特色操作及实用案例62

原创孟祥志，等金属加工

金属加工

微信号 mw1950pub

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编者按

本文介绍车刀。

（本篇选自《机械加工特色操作及实用案例》第三章第三节车刀）

（二）可转位车刀的使用

虽然国内外实践已充分证明，可转位刀具是一种先进刀具，但是，只有掌握它的性能、正确合理地使用才能扬长避短，取得好的效益，推广可转位刀具，一方面是提高刀具的设计制造质量，扩大品种，这是基础，另一方面是要正确合理地使用。 1. 切削力夹紧和刀片的机械夹固 可转位刀片用夹紧元件紧固在刀槽内，其目的是将刀片压向各定位面—侧面和底面，要保证准确的刀尖位置精度，并不是完全依靠夹紧元件来承受切削力，正确而良好的设计应保证切削过程中总切削反力始终将刀片压在定位面上。

图3-27交平面内刀片的受力情况。 F _O 切削反力在正交平面内的分力，与切削平面 P _s 的夹角为 ψ ，刀片底面与 P _s 间的夹角为 ω ，当刀片没有悬伸量Δ a 时，刀片受 F _O 力作用而不翻转脱离底面的条件是：α _o < ψ < ω 。

图 3-27 刀片在正交平面的受力情况

在一般情况下 ψ _min = 20°在切削层平均厚度较小（ h _D ＜0.03mm）且切削刃钝化后 ψ 将达最大值（ ψ _max =65°），即 ψ =20°~65°，显然，上述切削力夹紧条件公式是容易满足的，一般可转位刀具刀片都要伸出刀体一段距离 Δ a （值一般为0.5mm左右），设计时 Δ a 值需视具体情况确定，以使切削刃距刀体距离 Δ b 不至过大（ Δ b =1.4m左右为宜），以保证切削力夹紧。图3-28所示为刀片在基面内的受力情况，切削层尺寸平面内的推力 F _D 与进给平面间的夹角 θ 由公式tan θ F _p / F _f 确定。 θ 角之值与主偏角 k _r 关系最大， k _r 愈大 θ 愈小。此外影响较大的还有刀尖圆弧半径、副偏角和刃倾角，实际 θ 角总比正交平面 p _o 与 p _f 间夹角要大，当 k _r 为90°时， θ 角最小，但一般也在12°以上，而且压力中心并不在刀尖上，而是在距刀尖1/2ap的M点处，因此，图3-28所示的两种常用的典型结构，在基面内的切削分力仍然有助于刀片的夹紧，明确了切削力夹紧的概念。使用中需注意两点：第一，夹紧元件主要是将刀片固定在定位面上，因此紧定时不要用力过大，以免损坏刀片和夹紧元件；第二，紧固时应切实保证刀片与各定位面贴紧，不得有缝隙，不得有切屑等杂物，使用过程中由于振动等原因夹紧元件可能会松动，应注意及时检查。

图 3-28 刀片在基面内的受力情况

2.刀尖圆弧半径 r _ε 的选择与刀尖修磨

由于可转位车刀几何角度的特点，一般副偏角 k′ _r 较大，因而刀尖圆弧半径的大小对进给量和已加工表面粗糙度都有重要的影响，为使已加工表面粗糙度值不致太大，进给量 f 的最大值应小于刀尖圆弧半径 r _ε 的3/4，可转位车刀的 r _ε 宜取较大值。一方面可选取大的进给量提高生产率，另一方面进给量可在较大范围内变动从而得到较好的断屑效果。如果 r _ε 值小，进给量 f 的允许值也就小，特别在加工韧性较好的工件材料时难以断屑。刀尖圆弧半径对断屑槽的断屑区域还有重大影响，根据有关资料介绍，同一把车刀在几何参数、断屑槽参数、切削用量和工件材料相同时，仅刀尖圆弧半径 r _ε 有少量变化，其断屑区域就有较大的变化。根据实际加工情况选择或自行修磨出合理的刀尖圆弧半径，是正确使用可转位刀具的一项重要技术，一般原则仍然是粗加工取大些。 r _ε =0.5~2.0mm，精加工取小些， r _ε =0.2~0.5mm，此外，在焊接车刀上成功适用的过渡刃、修光刃等各项刀尖修磨技术都可以运用到可转位车刀上，因为这些并不影响刀片的定位夹紧，修磨刀尖是可行的、允许的，使用者应在刀尖的修磨上下功夫、作文章。

3.刃区的修磨 合理选择刀具的刃区剖面型式、参数与正确选用刀具材料一样重要。用俗话说就是“一线值千金”，目前市场上销售的刀片有些没有进行很好地钝化处理，再者刀具刃区剖面的型式、参数又因刀具材料、工件材料和实际加工条件而异，因此根据实际加工条件对刃区进行修磨也是可转位刀具推广应用中的又一项重要技术，当用显微镜观察刃口时往往发现有微小的裂纹，这种微裂纹将成为硬质合金等脆性刀具材料崩刃和破裂的起始点，将其仔细加以研磨钝化，消除裂纹，可大幅度提高刀具寿命。修研的基本原则是刀具材料越硬、越脆或零件材料的硬度、强度越高时，刀具的修磨参数（ b _γ1 、γ ₀₁ 、r _n ）越大，硬质合金等脆性材料并不要求像高速钢刀具那样有锋利的刀刃，压制良好的刀片可以直接使用，在某些情况下取得了良好的效果就是这个原因，此外，进给量愈大，修磨参数也应愈大，有的情况取倒棱宽度 b _γ1 =（1-2） f 时也取得了好的效果，在切削过程中，刃区剖面参数将因磨损而改变，因此在使用过程中注意修磨和研刀是非常必要的。

4.可转位刀具的磨钝标准 VB 若刀片用毕后需重磨再用，一般取 VB =0.3mm为宜，这样可使刀片的寿命最长，若刀片一次使用不重磨，则 VB 值可取大些或取 VB ≤Δ h （见图3-29）， Δ h 是刀片相对刀槽的高出量，因为后面是刀片的侧定位面，与刀槽侧面并非是面接触而是线接触（或称线附近的小面积接触），当 VB > Δ h 时会影响转位后刀片在刀槽中的准确定位和夹紧。

图 3-29 刀片与刀槽侧面的接触

目前，一般设计都取Δ h =0.5mm，其实，对于较大尺寸的可转位车刀Δ h 应取大些，从而 VB 值也可取大些。

可转位刀片的合理利用是推广可转位刀具的一个重要问题，原因一是制定合理的磨钝标准和寿命。适时转位，过早或过迟转位都是不经济的。二是可转位刀片的重磨利用问题，根据我国情况，用钝的刀片重磨利用经济上是合算的，这就需要解决：①刀片的回收管理问题，②重磨技术及设备，③刀体系列化，以适应大刀片改小刀片后的利用。

5.可转位车刀的切削用量和断屑

可转位车刀的进给量 f 的最大值不宜超过刀尖圆弧半径 r _ε 的3/4，同时f还应大于切削刃钝圆半径 r _n 的三倍和负倒棱宽度 b _γ1 的（0.3~1.2）倍，背吃刀量 a _p 的选择应使作用主切削刃长度（ L = a _p /sin _kr cos _λs ），不大于刀片刀刃边长的（1/2~2/3），由于可转位刀具的换刀等辅助时间比焊接车刀的时间短，且耐磨性能又略好于焊接车刀，因此，可转位刀具的切削速度 v _c 应略高于焊接刀具（一般高10％左右）为宜，这样对于提高生产率和降低成本都是有利的，与焊接刀具不同的是可转位车刀的断屑槽是预先加工好的，而一定的断屑槽形和参数。加工某种具体零件材料时，其断屑范围是一定的，可根据零件材料和加工的具体情况选用合适的断屑槽形公式和参数，当断屑槽及参数确定后，主要靠进给量的改变控制断屑，当 v _c 提高， a _p 增大时，合理的断屑范围所对应的进给量增大。