《金屬切削原理與刀具》課件 5車刀

第5章車刀車刀是金屬切削加工中應(yīng)用最為廣泛的一種刀具。它可用于各類車床上加工工件的外圓、端面、內(nèi)孔、倒角、切槽或切斷等加工工序。本章主要介紹焊接車刀、機(jī)夾車刀和可轉(zhuǎn)位車刀、仿形車刀的組成及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。本章學(xué)習(xí)目標(biāo)1、對(duì)焊接車刀一般應(yīng)了解刀桿、刀片及刀槽的形狀和結(jié)構(gòu)尺寸；2、對(duì)機(jī)夾車刀應(yīng)了解夾持方法及適用場(chǎng)合。3、對(duì)成形車刀一般了解它的特點(diǎn)和種類。4、本章重點(diǎn)介紹可轉(zhuǎn)位車刀，可轉(zhuǎn)位車刀是各類可轉(zhuǎn)位刀具的基礎(chǔ)，是刀具發(fā)展的方向。車刀的種類車刀在形式上，按用途（加工表面特征）分類，有外圓車刀、端面車刀、切斷車刀、螺紋車刀、內(nèi)孔車刀等。外圓車刀——直頭、偏頭端面車刀——kr≤90°,外圓向中心進(jìn)給切斷車刀——刀頭“狹而長(zhǎng)”兩主切削刃

直頭外圓車刀；彎頭車刀；

偏刀；切槽或切斷刀；內(nèi)孔車刀；螺紋車刀；成形車刀。按結(jié)構(gòu)可分為整體式、焊接式、機(jī)夾式和可轉(zhuǎn)位式四種類型。整體車刀焊接車刀機(jī)夾車刀可轉(zhuǎn)位車刀圖5-2車刀的結(jié)構(gòu)型式ａ）整體式ｂ）焊接式ｃ）機(jī)夾式ｄ）可轉(zhuǎn)位式焊接式車刀是將具有一定形狀的硬質(zhì)合金刀片和刀桿通過(guò)焊接連接而成。焊接：用紫銅或其它焊料。刀桿常為45鋼。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緊湊，刀具剛度好，抗振性能強(qiáng)，制造方便，使用靈活；其缺點(diǎn)是刀片易產(chǎn)生裂紋（？），刀桿不能重復(fù)利用，輔助時(shí)間長(zhǎng)。焊接式車刀的設(shè)計(jì)包括選擇車刀類型、刀片材料與型號(hào)、刀桿材料、確定刀桿外形尺寸、選擇合理幾何參數(shù)、確定刀槽參數(shù)、繪制工作圖、選擇焊料、制定技術(shù)條件等。下面就其中主要項(xiàng)目作必要介紹。5.1焊接車刀刀片為長(zhǎng)方形5.1.1刀片型號(hào)及選用

A型用于直頭、偏頭外圓車刀、端面車刀、內(nèi)孔車刀、寬刃車刀等；

B型用于燕尾槽刨刀、圓弧成形車刀等；

C型用于螺紋車刀、切斷、車槽刀等；

D型用于直頭外圓車刀、內(nèi)孔車刀等。

如刀片型號(hào)：A1－08刀片長(zhǎng)度為8mm

選擇刀片型號(hào)時(shí)，應(yīng)根據(jù)車刀用途和主偏角來(lái)選擇刀片形狀，并根據(jù)切削深度和主偏角來(lái)決定刀片長(zhǎng)度L。切槽車刀的B應(yīng)根據(jù)工件槽寬來(lái)決定。刀片厚度s要根據(jù)切削力的大小來(lái)確定。

5.1.2刀槽的形狀和尺寸

（1）開口槽形狀簡(jiǎn)單，加工容易，焊接面積小，刀片應(yīng)力小，適用于外圓車刀、偏頭車刀等。（2）半封閉槽制造較困難，但焊接刀片牢固，焊接面大，易產(chǎn)生應(yīng)力，適用于90°外圓車刀、內(nèi)孔車刀等。（3）封閉槽夾持刀片牢固，焊接可靠，焊接應(yīng)力大，易產(chǎn)生裂紋，適用于螺紋車刀等。（4）切口槽（嵌入式）用于底面積較小的切斷刀、車槽刀，從而增大焊接面積提高結(jié)合強(qiáng)度。圖５-３刀槽的形式ａ）開口槽ｂ）半封閉槽ｃ）封閉槽ｄ）切口槽焊接式車刀實(shí)物照片機(jī)夾可重磨式車刀采用將刀片用機(jī)械夾固的方式裝在刀柄上，刀片用鈍后可更換新刃磨好的刀片。5.2機(jī)夾可重磨式車刀機(jī)夾可重磨式車刀與焊接車刀相比：優(yōu)點(diǎn)：

刀片不經(jīng)高溫焊接，排除了產(chǎn)生焊接應(yīng)力和裂紋的可能；刀柄可以多次重復(fù)使用，使刀柄材料利用率大大提高，刀柄成本下降；刀片用鈍后可多次刃磨，不能使用時(shí)還可以回收。缺點(diǎn)：

在使用過(guò)程中仍需刃磨，不能完全避免由于刃磨而引起的熱裂紋;

其切削性能仍取決于工人刃磨的技術(shù)水平；刀柄制造復(fù)雜。常用機(jī)夾式車刀：切斷車刀、切槽車刀、螺紋車刀、大型車刨刀。

上壓式機(jī)夾車刀1-刀柄2-刀墊3-刀片4-壓緊螺釘5-調(diào)節(jié)螺釘6-壓板上壓式采用螺釘和壓板從上面壓緊刀片，通過(guò)調(diào)整螺釘來(lái)調(diào)節(jié)刀片位置的一種機(jī)夾車刀。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，夾固牢靠，使用方便，刀片平裝，用鈍后重磨后面。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)螺紋車刀上壓式車刀實(shí)物照片機(jī)夾可轉(zhuǎn)位式車刀是把有合理幾何參數(shù)的多刃形刀片，用機(jī)械夾固方法裝夾在特制的刀桿上組成的?？赊D(zhuǎn)位車刀的組成：刀片、刀墊、夾緊元件和刀桿等5.3硬質(zhì)合金機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀圖５-10可轉(zhuǎn)位車刀的組成１－杠桿２－螺桿３－刀墊４－卡簧５－刀片６－刀桿可轉(zhuǎn)位車刀特點(diǎn)：刀片具有供切削時(shí)選用的幾何參數(shù)（不需磨）和三個(gè)以上供轉(zhuǎn)位用的切削刃。當(dāng)一個(gè)切削刃磨鈍后，松開夾緊機(jī)構(gòu)，將刀片轉(zhuǎn)位到另一切削刃后再夾緊，即可進(jìn)行切削，當(dāng)所有切削刃磨鈍后，則可取下再代之以新的同類刀片?？赊D(zhuǎn)位車刀具有焊接式、機(jī)夾重磨式刀具的優(yōu)點(diǎn)，還具有切削性能和斷屑性能穩(wěn)定、停車換刀時(shí)間短、完全避免了焊接和刃磨引起的熱應(yīng)力和熱裂紋、有利于合理使用硬質(zhì)合金和新型復(fù)合材料、有利于刀柄和刀片的專業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)?？赊D(zhuǎn)位機(jī)夾刀具應(yīng)用范圍不斷地?cái)U(kuò)大，己成為刀具發(fā)展的一個(gè)重要方向。可轉(zhuǎn)位式車刀在切削加工一、可轉(zhuǎn)位車刀片可轉(zhuǎn)位刀片已有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，其型號(hào)由按一定順序排列的、代表給定意義的十位英文字母和數(shù)字組成。十位代號(hào)不一定全用，但至少要有七位，后三位在必要時(shí)才用。第十位代號(hào)用橫線與前面代號(hào)隔開。圖５-11可轉(zhuǎn)位車刀刀片標(biāo)記方法示例常見可轉(zhuǎn)位車刀刀片形狀

1、刀片形狀

常用的有正三角形、正方形、菱形和圓形等。刀片的邊數(shù)多，則刀尖角大，刀尖的強(qiáng)度和散熱條件好，同時(shí)由于切削刃多，也使得刀片的利用率高。但在同樣厚度和質(zhì)量的條件下，刀片邊數(shù)越多，則切削刃長(zhǎng)度越短，因此允許的切削深度就越小。選擇刀片形狀時(shí)要考慮被加工零件的形狀、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。其優(yōu)點(diǎn)是加工時(shí)背向力小，特別適于工藝系統(tǒng)剛性較差的加工，缺點(diǎn)是刀片刀尖角（60°）小，刀尖強(qiáng)度較差，散熱面積小，故刀具壽命較低。為了增強(qiáng)刀尖強(qiáng)度，可以選擇偏8°三角形刀片（F型）。這種刀片刀尖角增大為82°，故不僅可提高刀具壽命，而且還可以減小己加工表面的殘留面積，降低殘留面積的高度，故有利于改善表面粗糙度。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。它有較大的刀尖角(90°)，通用性較好，故使用普遍。五邊形、六邊形、八邊形刀片：

切削刃數(shù)較多，刀片利用率較高。它們的刀尖角更大，故可提高刀具壽命和改善己加工表面質(zhì)量。但往往受到工件形狀、工藝系統(tǒng)剛性和背吃刀量的限制，故使用范圍不如三角形和正方形刀片廣泛。其他形狀刀片：如圓形、平行四邊形和菱形刀片，主要用于仿形車削和數(shù)控機(jī)床加工。2、有無(wú)斷屑槽和固定孔

有無(wú)斷屑槽取決于工件材料，鑄鐵等脆性材料的加工不需斷屑槽。有無(wú)固定孔取決于刀片夾緊方式，若用上壓式，則無(wú)需帶孔。3、刀片的主要尺寸刀片切削刃長(zhǎng)度取決于主切削刃長(zhǎng)度，一般前者不小于后者的1.5倍。刀片的厚度主要取決于切削力的大小，切削力大，則刀片厚度應(yīng)較大;反之則應(yīng)較小。4、斷屑槽型

斷屑槽型的選擇取決于工件材料、加工性質(zhì)(粗、精加工)、工序內(nèi)容(加工外圓、內(nèi)孔或端面)、切削用量和工件剛性等?？赊D(zhuǎn)位車刀刀片實(shí)物照片（涂層）硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片陶瓷可轉(zhuǎn)位刀片二、可轉(zhuǎn)位車刀的夾緊要求（1）定位精度高

刀片轉(zhuǎn)位或更換新刀片后，刀尖位置的變化應(yīng)在工件精度允許的范圍內(nèi)。（2）刀片夾緊可靠

應(yīng)保證刀片、刀墊、刀桿接觸面緊密貼合，經(jīng)得起沖擊和振動(dòng)。同時(shí)，夾緊力也不宜過(guò)大，應(yīng)力分布應(yīng)均勻，以免壓碎刀片。（3）排屑流暢

刀片前面上最好無(wú)障礙，保證切屑排出流暢，并容易觀察。特別對(duì)于車孔刀，最好不用上壓式，防止切屑纏繞劃傷已加工表面。（4）使用方便

轉(zhuǎn)換刀刃和更換新刀片方便、迅速。

1、杠桿式

應(yīng)用杠桿原理對(duì)刀片進(jìn)行夾緊。當(dāng)旋動(dòng)螺釘時(shí)，通過(guò)杠桿產(chǎn)生的夾緊力將刀片定位夾緊在刀槽側(cè)面上；旋出螺釘時(shí)刀片松開，半圓筒形彈簧片可保持刀墊不動(dòng)。其特點(diǎn)是：定位精度高，調(diào)節(jié)余量大，夾緊可靠，拆卸方便，但工藝性較差。適用于專業(yè)工具廠大批量的生產(chǎn)，在中、小型機(jī)床上使用。幾種典型的夾緊結(jié)構(gòu)a)直桿式b)直桿式c)曲桿式１—刀柄２—刀片３—刀墊４—杠桿５—彈簧套６—調(diào)解螺釘７—彈簧８—壓緊螺釘杠桿式夾緊機(jī)構(gòu)2、楔銷式

該結(jié)構(gòu)是把刀片通過(guò)內(nèi)孔定位在刀柄的銷軸上，由壓緊螺釘下壓帶有斜面的楔塊，使其一面緊靠在刀柄凸臺(tái)上，另一面將刀片壓緊在中間孔的圓柱銷上。該結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易操作，裝卸方便，刀片尺寸變化較大時(shí)也可夾緊，但重復(fù)定位精度較低。適用于臥式車床連續(xù)車削車刀。１—刀墊２—刀片３—銷軸４—楔快５—螺釘６—彈簧片

3、上壓式１—銷軸２—刀墊３—刀片４—壓板５—錐孔壓板６—螺釘７—支釘８—彈簧

夾