教學單元5-車刀

金屬切削加工與刀具教學單元5：車刀及其選用本章主要內(nèi)容車刀分類焊接式車刀機夾式車刀可轉(zhuǎn)位車刀成形車刀5.1車削加工任務(wù)引入一、車床的分類及結(jié)構(gòu)按用途和結(jié)構(gòu)的不同，主要分為：臥式車床或落地車床立式車床轉(zhuǎn)塔車床自動車床和半自動車床仿形車床專門化車床車床的型號主參數(shù)代號（最大車削直徑的1/10，40表示400mm）CA614A0重大改進序號（如A表示第一次改進）機床類別代號（C表示車床類）機床組別代號（如6表示落地及臥式車床）機床型別代號（如1表示臥式車床型）通用特性、結(jié)構(gòu)特性代號（如A即為結(jié)構(gòu)特性代號）CA6140臥式車床的結(jié)構(gòu)床頭箱卡盤刀架尾座床身溜板箱光杠絲杠床腿進給箱二、車削加工的特點加工精度一般為IT11~IT7，甚至可達IT6，表面粗糙度Ra可達12.5~0.8μm易確保軸類、盤類、套類等零件各表面的位置精度適用于有色金屬零件的精加工切削過程比較平穩(wěn)刀具簡單三、車削加工范圍四、工件在車床上的裝夾利用車床附件三爪卡盤四爪卡盤雙頂尖前卡盤、后頂尖花盤中心架、跟刀架利用芯軸

—錐形芯軸

—夾頂式心軸

—彈簧夾頭和心軸筒夾式夾緊結(jié)構(gòu)

—波紋套定心心軸

—液性塑料心軸5.2車刀（a）直頭外圓車刀：車削外圓、端面、倒棱（b）彎頭外圓車刀：車削外圓、端面、倒棱（c）偏刀（90°外圓車刀、端面車刀）：車階梯軸、軸肩、端面、細長軸（d）切槽或切斷刀：切槽、切斷，剛性強度差（e）鏜孔刀:車內(nèi)孔（f）螺紋車刀:車螺紋（g）成形車刀：車各種成形表面車刀按種類和用途分車刀按其結(jié)構(gòu)可分為：整體車刀、焊接車刀、機夾車刀、可轉(zhuǎn)位車刀。高速鋼刀具一般制成整體式；硬質(zhì)合金刀具一般制成焊接式、機夾式和可轉(zhuǎn)位式。名稱特點適用場合整體式用整體高速鋼制造，刃口可磨得較鋒利小型車床或加工有色金屬焊接式焊接硬質(zhì)合金或高速鋼刀片，結(jié)構(gòu)緊湊，使用靈活各類車刀特別是小刀具機夾式避免了焊接產(chǎn)生的應力、裂紋等缺陷，刀桿利用率高，刀片可集中刃磨獲得所需參數(shù)，使用靈活方便外圓、端面、鏜孔、切斷、螺紋車刀等可轉(zhuǎn)位式避免了焊接刀的缺點，刀片可快換轉(zhuǎn)位，生產(chǎn)率高，斷屑穩(wěn)定，可使用涂層刀片大中型車床加工外圓、端面、鏜孔，特別適于自動線、數(shù)控機床5.2.1焊接車刀一、焊接車刀特點由一定形狀的刀片和刀桿通過釬焊連接而成。刀片一般選用硬質(zhì)合金，刀體材料一般選用中碳鋼。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單緊湊，制造使用方便，刀具剛度好，抗振性強，硬質(zhì)合金可以充分利用。缺點：刃磨取決于工人的技術(shù)水平；刀片磨完或損壞后，刀桿不能重復使用，比較浪費；當焊接工藝不合理時，會使刀片產(chǎn)生裂紋。二、焊接車刀結(jié)構(gòu)組成及選擇

1.車刀刀桿截面形狀及選擇車刀型式分直頭與彎頭兩大類。直頭車刀簡單，便于制造。彎頭車刀通用性廣，既能車外圓又能車端面，最典型的是45°彎頭車刀。刀柄截面形狀為矩形或方形，一般選用矩形，高度h按機床中心高選擇，如下表所示。刀柄的長度一般為其高度的6倍。機床中心高/mm105180～200260～300350～400方刀柄斷面H2/mm162202252302矩形刀斷面（B/mm）×（H/mm）12×2016×2520×3025×40切斷車刀工作部分的長度需大于工件的半徑。內(nèi)孔車刀用的刀柄，其工作部分截形一般作成圓形，長度需大于工件孔深。螺紋車刀或成形車刀，因工作切削刃較長，可選用特殊的彈性刀柄，以防止切削時扎刀。

2.硬質(zhì)合金刀片及選擇

刀片牌號指切削部分的刀具材料，一般根據(jù)工件材料選擇刀片牌號刀片型號指刀片形狀和規(guī)格尺寸（GB5244-85和GB5245-85）刀片形狀主要根據(jù)車刀用途和主偏角選擇。刀片型號由一個字母和三個數(shù)字組成。第一個字母和第一位數(shù)字表示刀片形狀，后兩位數(shù)字表示刀片的主要尺寸，比如A208。我國目前將硬質(zhì)合金刀片分A、B、C、D、E五類。

刀片長度l尺寸主要根據(jù)背吃刀量決定。外圓車刀一般應使參加工作的切削刃長度不超過刀片長度的60%～70%。刀片寬度t在切削空間允許時可選擇寬一些，以增大支撐面和重磨次數(shù)。刀片厚度s主要取決于切削力的大小。對于切斷刀和切槽刀，刀寬可按估算。3.刀槽形狀及選擇

刀槽形狀應根據(jù)車刀類型、刀片型號選擇。刀槽形狀的選擇原則：在保證焊接強度前提下，盡量減少焊接面數(shù)及焊接面面積。目的在于盡量減小焊接應力。4.工藝

釬焊（氣焰焊、高頻焊、電接觸焊）名稱簡圖特點適用刀具配用刀片開口槽制造簡單，焊接面最少，刀具應力小外圓刀、彎頭刀、切槽刀A1、C3、C4、B1、B2半封閉槽夾持刀片較牢固，焊接面大，容易產(chǎn)生焊接應力90°外圓車刀、內(nèi)孔車刀A2、A3、A4、A5、A6、B3、D1封閉槽夾持刀片牢固，焊接應力大，易產(chǎn)生裂紋螺紋刀、精車刀C1嵌入槽用于底面積較小的刀片，增加焊接面，提高結(jié)合強度切斷刀切槽刀A1、C3V形槽燕尾槽為便于刃磨，要使刀片露出刀槽0.5~1mm。一般取刀槽前角，刀片在刀槽中的安放位置如圖所示。刀桿后角要比刀片后角大2°~4°，以便刃磨刀片，提高刃磨質(zhì)量三、車刀安裝車刀不能伸出刀架太長，應盡可能伸出的短些。一般車刀伸出的長度為刀桿厚度的1~1.5倍。車刀刀尖的高低應對準工件的中心。車刀安裝得過高或過低都會引起車刀角度的變化而影響切削。根據(jù)經(jīng)驗，粗車外圓時，可將車刀裝得比工件中心稍高一些；精車外圓時，可將車刀裝得比工件中心稍低一些，一般不能超過工件直徑的1％。裝車刀用的墊片要平整，盡可能地減少片數(shù)，一般只用2-3片。車刀裝上后，要緊固刀架螺釘，一般要緊固兩個螺釘。緊固時，應輪換逐個擰緊。同時要注意，一定要使用專用扳手，不允許再加套管等，以免使螺釘受力過大而損傷。刀尖對中心的方法使用活頂尖對中心利用機床中心高數(shù)據(jù)，使用直尺對中心工件端面劃線對中心5.2.2機夾車刀一、機夾車刀的特點用機械方法定位、夾緊刀片，通過刀片體外刃磨與安裝傾斜后，綜合形成刀具角度的車刀優(yōu)點：刀片無需高溫焊接；刀具使用壽命長，生產(chǎn)率高；刀桿可重復使用，廢刀片可回收再制，經(jīng)濟效益高；刀片可以重磨；刀片壓板的端部，可起斷屑器作用缺點：刃磨時仍有熱應力存在；切削性能取決于刃磨技術(shù)水平；刀桿制造復雜常用于切斷車刀、切槽車刀、螺紋車刀等（詳見GB10953-89至GB10955-89）二、機夾車刀的結(jié)構(gòu)上壓式自鎖式彈性壓緊式上壓式車刀實物照片

上壓式切斷車刀和內(nèi)、外螺紋車刀ａ）切斷車刀ｂ）外螺紋車刀ｃ）內(nèi)螺紋車刀小結(jié)車削特點、工藝范圍、工件裝夾方式車刀分類焊接式特點、車刀刀片選擇、刀槽形式的選擇機夾式車刀特點、夾固方式刀片上的標記斷屑槽代號應用范圍刀尖半徑英制公制來源于ISO工程制圖表面光潔度符號粗加工中等加工精加工超精加工MPF-精加工M-中等加工R-粗加工U-通用加工N-負前角P-正前角S-鋒利刃W-修光刃H–重加工英制：2代表2/64in.＝1/32in.＝0.79mm公制：08代表0.8mm可轉(zhuǎn)位車刀由刀片、刀墊、刀柄及夾緊元件等組成，如圖所示。

1-刀片2-刀墊

3-卡簧4-杠桿

5-彈簧6-螺絲

7-刀柄

5.2.3可轉(zhuǎn)位車刀一、可轉(zhuǎn)位車刀特點

當一面磨損后可轉(zhuǎn)位用另一面，不用換刀可避免焊接、刃磨引起的熱應力刀片上壓制出斷屑槽，周邊精磨，刃口可轉(zhuǎn)位換刃，不需重磨刀片可涂層，提高使用性能，并已標準化通用性較差二、可轉(zhuǎn)位刀片型號可轉(zhuǎn)位車刀的選用包括刀片型號和夾緊方式的選用硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片已有國家標準(GB2076—2007)，其型號由按一定順序排列的、代表給定意義的九位英文字母和數(shù)字代號組成。九位代號不一定全用，但至少要有七位，后兩位在必要時才用更詳細的說明可參見國家標準GB2076—2007《切削刀具用可轉(zhuǎn)位刀片型號表示規(guī)則》

號位123456789表達特性刀片形狀法向后角精度等級刀片有無斷屑槽和中心孔切削刃長度刀片厚度刀尖圓弧半徑刃口形式切削方向表達方法每個號位用一個英文字母兩位阿拉伯數(shù)字（所表示參數(shù)的整數(shù)部分，不夠兩位的前面加0）兩位阿拉伯數(shù)字（舍去小數(shù)點后的參數(shù)）一個英文字母舉例T三角形A30°M中等N無斷屑槽和中心固定孔1515mm066mm121.2mmF鋒刃R右切1、刀片形狀

刀片形狀常用的有三角形、偏8°三角形、凸三角形、正方形、五角形和圓形等。刀片的邊數(shù)多，則刀尖角大，刀片的強度和散熱條件好，利用率高；但切削刃長度變短，允許的ap就越小。選擇刀片形狀時要考慮被加工零件形狀、工序性質(zhì)、刀片利用率等因素三角形刀片用于90°外圓車刀、90°端面車刀、內(nèi)孔鏜刀；為了增強刀尖強度，可以選擇偏8°或凸三角形刀片正方形刀片適于主偏角為45°、60°、75°的各種外圓車刀、端面車刀和內(nèi)孔鏜刀五邊形、六邊形、八邊形刀片使用不如三角形和正方形刀片廣泛圓形、平行四邊形和菱形刀片，主要用于仿形車和數(shù)控加工2.精度等級可轉(zhuǎn)位刀片的內(nèi)切圓直徑d、刀尖位置m和刀片厚度S（圖5-1）為刀片的基本參數(shù)。車削用刀片的精度等級可分精密級（G）、中等級（M）和普通級（U）三種，各基本參數(shù)的公差值見表5-1。3.斷屑槽形狀和幾何參數(shù)刀片的前刀面作出的斷屑槽形狀和幾何參數(shù)，見表5-2。圖5-1刀片的基本參數(shù)表5-1刀片精度表5-2刀片斷屑槽形式及幾何角度（續(xù)）（續(xù)）三、可轉(zhuǎn)位車刀幾何角度的計算刀具角度的刀片裝配到具有一定刀槽角度的刀桿上綜合形成的刀片角度是以刀片底面為基準度量的，安裝到車刀上相當于法平面系角度刀槽角度以刀柄底面為基面度量，相當于正交平面參考系角度

在使用可轉(zhuǎn)位車刀時，選定的刀片角度和刀槽角度后，必須對所選刀片安裝在刀桿上所形成的綜合刀具角度進行驗算，確定其是否合理。驗算的公式如下：

四、可轉(zhuǎn)位車刀夾緊結(jié)構(gòu)的選擇圖

可轉(zhuǎn)位刀片夾緊結(jié)構(gòu)a)杠桿式b)杠銷式c)斜楔式d)上壓式e)偏心式

夾緊結(jié)構(gòu)的要求：夾緊可靠重復定位精確結(jié)構(gòu)簡單夾緊元件不妨礙切屑流出名稱主要特點杠桿式定位精度高，調(diào)節(jié)余量大，夾緊可靠，拆卸方便。臥式車床、數(shù)控車床均能使用楔鉤式是楔壓和上壓的組合式。夾緊可靠，裝卸方便。重復定位精度低。適用于普通車床斷續(xù)切削車刀楔銷式刀片尺寸變化較大時也可夾緊。裝卸方便。重復定位精度低，適用于臥式車床進行連續(xù)車削車刀偏心式結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，但不能雙邊定位，適用于連續(xù)平穩(wěn)切削場合上壓式夾緊元件小，夾緊可靠，裝卸容易，排屑受一定影響。臥式車床、數(shù)控車床均能使用爪式上壓式是楔壓和上壓的組合式。夾緊可靠，裝卸方便重復定位精度高。用于數(shù)控車床用的車刀螺銷上壓式是偏心和上壓式的組合式。螺銷旋入時上端圓柱將刀片推向定位面，壓板從上面壓緊刀片，夾緊可靠，重復定位精度高。用于數(shù)控車床用的車刀壓孔式結(jié)構(gòu)簡單，零件少。定位精度高，容屑空間大。對螺釘質(zhì)量要求高。適用于數(shù)控車床上使用的內(nèi)孔車刀和仿形車刀小結(jié)可轉(zhuǎn)位車刀特點可轉(zhuǎn)位車刀刀片選擇可轉(zhuǎn)位車刀幾何角度可轉(zhuǎn)位車刀夾緊機構(gòu)根據(jù)工件形狀和尺寸專門設(shè)計切削刃的車刀效率高加工質(zhì)量穩(wěn)定刃磨方便，壽命長操作簡單刀具制造成本高作用切削刃較長，要求工藝系統(tǒng)剛性高成形車削時，選擇較低的vc和vf，且澆注充分的切削液5.4.2成形車刀

一、成形車刀加工特點

二、成形車刀的種類與用途1.徑向進給成形車刀平體成形車刀：結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，但重磨次數(shù)少，使用壽命短。常用于加工寬度較小，簡單的外成形表面，如車螺紋、車圓弧和鏟齒等棱體成形車刀：刀刃強度、散熱條件好，加工精度高，可重磨次數(shù)多，且刀體的剛性高，制造較難。用于加工各種較大直徑的外成形表面和錐面圓體成形車刀：刀體磨出容屑缺口和前刀面，并且?guī)О惭b孔。重磨次數(shù)最多，制造容易，加工精度稍低?？杉庸ち慵细鞣N小尺寸的內(nèi)、外成形表面2.切向進給成形車刀3.斜向進給成形車刀成形車刀的進給方向不垂直于工件軸線，用于切削直角臺階表面時能形成較合理的后角及偏角切削過程比較平穩(wěn)，但生產(chǎn)率低。適宜于加工細長、剛性較差且廓形深度差別小的外成形表面三、成形車刀的前角和后角

根據(jù)徑向成形車刀工作時相對于工件的安裝位置，其前、后角應在假定工作（進給）平面內(nèi)度量。

圖5-20成形車刀的前角和后角a)棱形刀b)圓形刀1.棱體成形車刀（圖5-20a）棱體成形車刀的后刀面是成形棱形柱面，前刀面是平面。制造時，后刀面與燕尾基面K-K平行，而前刀面則與K-K呈傾角(γf+αf)。切削時，將后刀面安裝出αf角。這樣，就形成了前角γf和后角αf。當制造和重磨成形刀前刀面時，就需用βf=90°-(γf+αf)來控制。γf

和αf值可分別按表5-3及表5-4選取2.圓體成形車刀（圖5-20b）將圓體成形車刀的前刀面刃磨出γf，后刀面是成形回轉(zhuǎn)面表5-3成形車刀的前角γf

表5-4成形車刀的后角αf四、成形車刀的裝夾與刃磨（一）成形車刀的裝夾

棱體成形車刀是以燕尾作為定位基準，配裝在刀夾的燕尾槽內(nèi)。