第五章车刀

第五章车刀5.1.1按加工表面特征分类（a）直头外圆车刀：车削外圆、端面、倒棱；（b）弯头外圆车刀：车削外圆、端面、倒棱；（c）偏刀（90°外圆车刀、端面车刀）：车阶梯轴、轴肩、端面、细长轴；（d）切槽或切断刀：切槽、切断，刚性强度差；（e）镗孔刀:车内孔；（f）螺纹车刀:车螺纹；（g）成形车刀：车各种成形表面；车刀的基本种类车刀的基本种类从结构上车刀可分为整体式、焊接式、机夹式和可转位车刀（如下图所视）。整体车刀焊接车刀机夹车刀可转位车刀3.硬质合金刀片及选择（1）刀片牌号指车刀切削部分的刀具材料。一般根据工件材料选择刀片牌号。（2）刀片型号指刀片形状和规格尺寸。主要根据车刀种类和用途选择。刀片型号由一个字母和三位数字组成。字母和第一位数字表示刀片形状的型号，后两位数字代表刀片主要尺寸参数。L、B、C。我国目前将刀片分A、B、C、D、E、F六种型式，各式又有多种形状。其中A、B、C型主要用制造各种车刀，D、E用于制造铣刀、钻头和绞刀，F型用于制造工具。4.工艺钎焊一、焊接式车刀刀片型号用一个字母和三个数字表示，第一个字母和第一个数字表示刀片形状，后两位数字表示刀片的主要尺寸。如果型号相同，个别结构尺寸不同时，在后两位数字后加一个字母，以资区别。车刀刀杆截面形状及选择车刀刀杆截面形状有矩形、方形和圆形三种。一般用矩形，切削力较大时采用方形，圆形多用于内孔车刀。刀杆高度H可按车床中心高选择。3、刀槽的形式及参数的确定（1）开口槽形状简单，加工容易，但焊接面积小，适用于C型刀片。（2）半封闭槽制造交困难，但焊接刀片牢固，适用于A、B型刀片。（3）封闭槽夹持刀片牢固，焊接可靠，用于螺纹刀具，适用于E型刀片。（4）切口槽用于底面积较小的切断刀，切槽刀，从而增大焊接面积提高结合强度，适用于D型刀片。刀槽形式：a）开口槽b）半封闭槽c）封闭槽d）坎入槽名称简图特点适用刀具配用刀片开口槽制造简单，焊接面最少，刀具应力小外圆刀、弯头刀、切槽刀A1、C3、C4、B1、B2半封闭槽夹持刀片较牢固，焊接面大，容易产生焊接应力外圆车刀A2、A3、A4、A5、A6、B3、D1封闭槽夹持刀片牢固，焊接应力大，易产生裂纹螺纹刀C1嵌入槽用于底面积较小的刀片，增加焊接面，提高结合强度切断刀切刀槽刀A1C3V形槽燕尾槽5.3.1机夹车刀的特点用机械夹固的方法将普通刀片夹持在刀杆上；刀片无需高温焊接，不会引起硬度下降、产生裂纹；刀具使用寿命长，生产率高；刀杆可重复使用，废刀片可回收再制，经济效益高；刀片重磨后，尺寸逐渐变小，为了恢复刀片的工作位置，在车刀结构上设有刀片调整机构，以增加重磨次数；刀片压板的端部，可起断屑器作用。5.3.2机夹车刀的结构1.上压式2.侧压式二、机夹式车刀A）上压式b）自锁式c）弹簧压紧式二、机夹式车刀1、上压式这种形式是采用螺钉和压板从上面压紧刀片，通过调整螺钉来调节刀片位置的一种机夹车刀。其特点是结构简单，加固牢靠，使用方便，刀片平装，用钝后重磨后面。上压式是加工中应用最多的一种。上压式车刀1-刀杆2-刀垫3-刀片4-压紧螺钉5-调解螺钉6-压板2、侧压式这种形式一般多利用刀片本身的斜面，有楔块和螺钉从刀片侧面来加夹紧刀片。其特点是刀片竖装，对刀槽制造精度的要求可适当降低，刀片用钝后重磨前面。侧压式车刀1-刀片2-调解螺钉3-楔块4-刀杆5-压紧螺钉3、切削力夹固式这种形式通常是指切削力自锁车刀，它是利用车刀车削过程中的切削力，将刀片夹紧在1:30的斜槽中，其特点是结构简单，使用方便，但要求刀槽与刀片紧密配合，切削时无冲击振动。5.4可转位车刀5.4.1可转位车刀特点可转位车刀由刀杆、刀片和夹紧元件组成。正多边形刀片上压制出卷屑槽并经过精磨，可以转位使用，几条切削刃全用钝后，可更换相同规格的刀片，使用起来很方便。可转位车刀的几何角度由刀片和刀槽的几何角度组合而成。切削性能稳定，适合于大批量生产。因刀片不经焊接、刃磨，可避免热应力和裂纹，硬质合金材料保持了原有的机械性能、切削性能、硬度、抗弯强度，提高了刀具的使用寿命。刀杆长期使用，节省大量钢材；省却刃磨工序，减少硬质合金的额外消耗，刀具费用降低。通用性较差。1—刀杆2—刀垫3—刀片4—夹紧元件在使用过程中，当切削刃磨钝后，不需刃磨，只需通过刀片的转位，即可用新的切削刃继续切削。只有当可转位刀片上所有的切削刃都磨钝后，才需要换新刀片。可转位机夹车刀(简称可转位车刀)是其中的一类，既具有焊接式、机夹重磨式刀具的优点，还具有切削性能和断屑性能稳定、停车换刀时间短、完全避免了焊接和刃磨引起的热应力和热裂纹、有利于合理使用硬质合金和新型复合材料、有利于刀杆和刀片的专业化生产等优点。因此可转位机夹刀具应用范围不断地扩大，已成为刀具发展的一个重要方向。可转位机夹刀具特点可转位车刀的组成：1-可转为刀片2-弹簧套3-刀垫4-压紧螺钉5-杠杆6-刀杆三、可转位式车刀6.2可转位机夹车刀1.可转位刀片的型号硬质合金可转位刀片已有国家标准(GB2079—1987)，其型号由按一定顺序排列的、代表给定意义的十位英文字母和数字代号组成。十位代号不一定全用，但至少要有七位，后三位在必要时才用。型号中十位代号所表示的刀片特征见表6-1。可转位刀片型号及合理选用表6-1可转位刀片十位代号所表示的刀片特征代号位数12345678910代号特征刀片形状刀片法后角刀片精度刀片有无断屑槽和固定孔刀片长度刀片厚度刀尖园弧半径切削刃形状切削方向断屑槽形式和宽度表示方法一个英文字母两位阿拉伯数字(所表示参数的整数部分，不够两位的前面加0)两位阿拉伯数字(舍去小数点后的参数)一个英文字母一个英文字母和一位阿拉伯数字(宽度的整数部分)举例T三角形A30M中等N无断屑槽和中心固定孔1515mm066mm121.2mmF锋刃R右切A3开口式断屑槽(宽3mm)可转位式车刀几何角度a）刀片角度b）刀槽角度c）车刀角度2.可转位刀片型号中主要代号的选择(1)刀片形状：常用的有正三角形、正方形、菱形和圆形等。刀片的边数多，则刀尖角大，刀尖的强度和散热条件好，同时由于切削刃多，也使得刀片的利用率高。但在同样厚度和质量的条件下，刀片边数越多，则切削刃长度越短，因此允许的背吃刀量就越小。选择刀片形状时要考虑被加工零件的形状、工序性质、刀片利用率等因素。三角形刀片：用于90°外圆车刀、90°端面车刀、内孔镗刀。其优点是加工时背向力小，特别适于工艺系统刚性较差的加工，缺点是刀片刀尖角(60°)小，刀尖强度较差，散热面积小，故刀具寿命较低。为了增强刀尖强度，可以选择偏8°三角形刀片。这种刀片刀尖角增大为82°，故不仅可提高刀具寿命，而且还可以减小已加工表面的残留面积，降低残留面积的高度，故有利于改善表面粗糙度。正方形刀片：适于主偏角为45°、60°、75°的各种外圆车刀、端面车刀和内孔镗刀。它有较大的刀尖角(90°)，通用性较好，故使用普遍。五边形、六边形、八边形刀片：切削刃数较多，刀片利用率较高。它们的刀尖角更大，故可提高刀具寿命和改善已加工表面质量。但往往受到工件形状、工艺系统刚性和背吃刀量的限制，故使用范围不如三角形和正方形刀片广泛。其他形状刀片：如圆形、平行四边形和菱形刀片，主要用于仿形车削和数控机床加工。(2)有无断屑槽和固定孔。有无断屑槽取决于工件材料，铸铁等脆性材料的加工不需断屑槽。有无固定孔取决于刀片夹紧方式，若用上压实，则无需带孔。(3)刀片的主要尺寸。刀片切削刃长度取决于作用主切削刃长度，一般前者不小于后者的1.5倍。刀片的厚度主要取决于切削力的大小，切削力大，则刀片厚度应较大；反之则应较小。(4)断屑槽型。断屑槽型的选择取决于工件材料、加工性质(粗、精加工)、工序内容(加工外圆、内孔或端面)、切削用量和工件刚性等。6.2.2选择可靠的刀片夹紧结构1.对刀片夹紧结构的要求为保证可转位车刀正常工作，刀片的夹紧结构应满足：(1)刀片在刀槽中的定位精度高，转位或更换刀片后不影响对刀尺寸；夹紧牢固可靠，在切削力的冲击与振动下，刀片不会松动移位。(2)刀片的松开、转位或更换及夹紧等操作要简便快捷，这对于自动线刀具尤为重要。(3)夹紧结构力求简单、紧凑，这不仅制造容易，还可提高刀具刚性。(4)夹紧元件应满足标准化、系列化和通用化的要求。2.刀片的夹紧结构常用的可转位机夹车刀刀片夹紧结构有以下几种。(1)上压式[如图6.10(a)]。这种结构采用夹紧元件从上面将刀片夹紧，夹紧可靠、定位精确，但刀头尺寸较大，夹紧元件可能妨碍切屑的流出。适用于无孔刀片夹紧和中、重负荷的切削。如图6.10（a）上压式(2)杠杆式[如图6.10(b)所示]。该结构利用杠杆原理对刀片进行夹固，拧动螺钉推动杠杆绕其支点顺时针转动一个角度，将刀片压向两个定位面并夹紧。其结构简单，装卸方便，定位精确，且排屑顺畅，不会刮伤夹紧元件，故应用较广，适于在中、小型机床上使用。如图6.10(b)杠杆式杠杆式夹紧机构1-刀杆2-刀片3-刀垫4-杠杆5-弹簧套6-调解螺钉7-弹簧8-压紧螺钉(3)楔块式[如图6.10(c)所示]。该结构利用斜面夹紧的原理将刀片夹紧，拧动螺钉带动楔块下压，楔块将刀片向右压向刀片中间孔的大圆柱销上。刀杆结构简单，夹紧可靠，但由于利用孔的一个侧面定位，刀片转位后定位精度不易保证。此外，由于切削热的影响，将产生较大的内应力，可能造成刀片碎裂和圆柱销变形。如图6.10(c)楔块式楔块式夹紧机构1-刀垫2-圆柱销3-刀片4-螺钉5-楔块6-弹簧垫圈7-刀杆(4)偏心式[如图6.10(d)所示]。该结构利用轴上端部的偏心将刀片夹紧在刀杆上。由于螺纹能自锁，故夹紧较为可靠。偏心式结构简单，装卸方便，切屑流出顺利，不会刮伤夹紧元件，但往往只能使刀片靠单面加紧，难以保证两个定位侧面都贴和，定位精度稍差，在冲击和振动下刀片易松动，故通常在中、小型机床上进行连续切削时使用。e如图6.10(d)偏心式(5)综合式。为了增强夹紧力，避免刀片因振动而产生位移，可将上述几种夹固结构综合使用。如图6.10(e)所示是一种利用上压及斜楔作用而形成的结构，称压杆式。压板左端的凸起圆台与刀片孔相配合，而压板右端带有斜面，与刀杆相应的斜面配合起斜楔作用。拧紧螺钉时，压板产生双向移动而压紧刀片。其特点是夹紧力大，刀片定位精度高，夹紧力与切削力方向一致，使用可靠。如图6.10(e)综合式几种实物可转位车刀：§6-2麻花钻一、麻花钻的切削运动二、麻花钻的组成1、柄部钻头的装夹部分，用来传递力和力偶矩。2、颈部柄部和工作部的连接处，并作为磨削外径时砂轮退刀和打标记的地方，也是柄部与工作部分不同材料的焊接部分。3、工作部分（1）导向部分钻头的导向部分由两条螺旋槽所形成的两螺旋形刃瓣组成，两刃瓣由钻心连接。（2）切削部分钻头的切削部分由两个螺旋形前面、两个由刃磨得到的后面、两条刃带（副后面）、两条副切削刃和一调横刃组成。麻花钻切削部分的组成1-前面2、8-副切削刃(棱边)3、7一主切削刃4、6-后面5一横刃9一副后面三、麻花钻的几何角度四、群钻群钻的优点：1、钻削轻快，轴向力和力偶矩分别下降35%—50%和10%—30%。2、钻孔进给量较普通麻花钻可提高3倍。3、耐用度约提高2—3倍，钻头寿命延长。4、钻孔精度提高，形位误差和加工表面粗糙度值减小。5、使用不同钻型，可改善对不同材料的钻孔质量，并能满足薄板，斜面，扩孔等多种情况的加工要求。§6-3深孔钻一、深孔钻1、深孔加工的特点（1）不易观测刀具切削情况，只能靠听声音、看出屑、测油压等手段来判断排屑与刀具磨钝情况。（2）切屑排出困难，必须设计合理的切削图形，保证断屑与排屑通畅。（3）切削热不易传散，必须用有效的冷却方式。（4）加工时孔易偏斜，刀具结构上应有导向装置。（5）刀杆细长，刚性差，易振动，精深孔的表面粗糙度也难控制，需合理选择的加工工艺与切削用量。2、典型深孔钻（1）枪钻（2）错齿内排深孔钻（2）错齿内排深孔钻1-液封头2-进液口3-刀架4-排液箱5-钻杆6-受