金屬與切削工藝05第五章車刀

金屬切削原理與刀具主講：王玉亮第5章車刀機(jī)械與電子工程學(xué)院1車刀是應(yīng)用最廣的一種刀具，也是理解切削刀具最為重要的示范刀具，其他刀具可以認(rèn)為幾把車刀相互配合而形成切削運(yùn)動(dòng)，種類較多，按用途分為外圓車刀、端面車刀、切斷車刀、螺紋車刀、內(nèi)孔車刀等。按結(jié)構(gòu)又可分為整體式、焊接式、機(jī)夾式和可轉(zhuǎn)位式。教學(xué)目標(biāo)：理解車刀的結(jié)構(gòu)和工作原理，理解車刀設(shè)計(jì)的基本理論，掌握車刀的設(shè)計(jì)和選用。重點(diǎn)、難點(diǎn)：車刀不同剖面中的角度換算；機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀的刀槽設(shè)計(jì)計(jì)算。2概述-車刀種類整體式：用整體高速鋼制造，刃口可磨得較鋒利，適于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，適于各類車刀特別是小刀具。機(jī)夾式：避免了焊接產(chǎn)生的應(yīng)力、裂紋等缺陷，刀片利用率高。刀片可集中刃磨獲得所需參數(shù)。使用靈活方便?？赊D(zhuǎn)位式：避免了焊接刀的缺點(diǎn)，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。3(a)外圓車刀(b)端面車刀(d)切斷車刀(c)內(nèi)孔車刀(d)螺紋車刀4§1

焊接式車刀焊接車刀是由刀片和刀柄通過鑲焊連接成一體的車刀。一般刀片選用硬質(zhì)合金，刀柄用45鋼。選用焊接車刀時(shí)應(yīng)具備的原始資料是：被加工零件的材料、工序圖、使用機(jī)床的型號(hào)、規(guī)格。選購(gòu)焊接車刀時(shí)，應(yīng)考慮車刀型式、刀片材料與型號(hào)、刀柄材料、外形尺寸及刀具幾何

參數(shù)等。對(duì)大刃傾角或特殊幾何形狀的車刀，用戶在重磨時(shí)尚需計(jì)算刃磨工藝參數(shù)，以便刃

磨時(shí)按其調(diào)整機(jī)床。5焊接車刀的硬質(zhì)合金刀片形狀和尺寸有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，根據(jù)冶金工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)YB850-75，我國(guó)硬質(zhì)合金焊接刀片的型號(hào)分A、B、C、D、E、F六種，每種又分若干組，每組有尺寸系列。刀片型號(hào)的表示方法是一個(gè)字母加三位數(shù)字，第一位數(shù)字表示組別，它和字母合起來表示刀片的形狀。后兩位數(shù)字表示刀片的主要尺寸，主要尺寸相同而其他尺寸不同時(shí)，在數(shù)字后面加A、B、C等，以示區(qū)別。如為左切刀片，則在型號(hào)末尾標(biāo)以“Z”。一、硬質(zhì)合金焊接刀片的選擇6表示為A3型刀片，長(zhǎng)度均為12mm，厚度是6mm，左偏刀刀片。A型用于90°外圓車刀、端面車刀等；B型用于直頭外圓車刀、端面車刀、鏜孔刀等；C型用于直頭、彎頭外圓鏜孔、寬刃刀等；D型用于切斷、切槽刀等；E型用于螺紋車刀；選擇刀片型號(hào)時(shí)，應(yīng)根據(jù)車刀用途和主偏角來選擇刀片形狀，刀片長(zhǎng)度一般為切削刃的工作長(zhǎng)度的1.6~2倍。切槽刀的寬度應(yīng)根據(jù)工件槽寬來決定，切斷車刀的刃寬B可按B=0.6d0.5來估算（d為工件直徑）。刀片厚度s要根據(jù)切削力的大小來確定。工件材料強(qiáng)度越高，切削層公稱橫截面7

積越大時(shí)，則s應(yīng)選大些。常用硬質(zhì)合金刀片型號(hào)及其用途刀片簡(jiǎn)圖型號(hào)示例主要尺寸（mm）主要用途A108L=8外圓車刀鏜刀切槽刀A116L=16A208L=8端面車刀鏜

刀A225ZL=25（左）A312ZL=12（左）外圓車刀端面車刀A340L=40A406L=6外圓車刀鏜刀端面車刀A430ZL=30（左）C110L=10螺紋車刀C122L=22C304B=4.5切

斷

刀

8切槽刀C312B=12.5二、刀槽的形狀和尺寸常用的刀槽形狀特點(diǎn)及其用途簡(jiǎn)圖名稱開口槽半封閉槽封閉槽嵌入槽特點(diǎn)焊接面最小刀片應(yīng)力小制造簡(jiǎn)單夾持牢固焊接面大

易產(chǎn)生應(yīng)力夾持牢固焊接應(yīng)力大易產(chǎn)生裂紋增加焊接面提高結(jié)合強(qiáng)度用途外圓車刀彎頭車刀切槽車刀90o外圓車刀內(nèi)孔車刀螺紋車刀底面較小的刀片切槽刀切斷刀配用刀片A1、C3A2、A3、A4C1A1、C39刀桿后角αog要比后角αo大2o~4o，以便于刃磨刀片，提高刃磨質(zhì)量。刀槽尺寸可通過計(jì)算求得，通?？砂吹镀渲疲瑸榱吮阌谌心?，要是刀片露出刀槽0.5~1.0mm。一般o

o取刀槽前角為：gog

=

go

+

(5

+10

)三、車刀刀柄截面形狀和尺寸選擇焊接式車刀刀桿常采用中碳鋼制造。刀桿截面形狀主要有矩形、正方形和圓形三種，外形尺寸主要是高度、寬度和長(zhǎng)度，已標(biāo)準(zhǔn)化。外圓車刀、切槽刀、切斷刀等一般選用矩形刀桿，截面尺寸按機(jī)床中心高選擇。當(dāng)?shù)稐U高度尺寸受到限制時(shí)，可加寬為正方形，以提高其剛性。刀桿的長(zhǎng)度一般為其高度的6倍。切斷車刀工作部分的長(zhǎng)度需大于工件的半10徑。內(nèi)孔車刀一般選用圓形刀桿，長(zhǎng)度大于工件孔深?！?

機(jī)夾式車刀機(jī)夾式車刀指用機(jī)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。使用中刃口磨損后需進(jìn)行重磨。機(jī)夾車刀可用于加工外圓、端面、內(nèi)孔，特別在車槽車刀、螺紋車刀、刨刀方面應(yīng)用較為廣泛。11機(jī)夾車刀的優(yōu)點(diǎn)在于使用中刀刃磨損后可進(jìn)行多次重磨。機(jī)夾硬質(zhì)合金刀片不經(jīng)過高溫焊接，避免了因焊接而引起的刀片硬度降低和由內(nèi)應(yīng)力導(dǎo)致的裂紋，提高了刀具耐用度；刀桿可以重復(fù)使用，刀桿材料利用率大大提高，刀桿成本下降；刀片的可磨次數(shù)多，利用率較高，不能使用時(shí)還可以回收。缺點(diǎn)是這種結(jié)構(gòu)的車刀在使用過程中仍需要刃磨，還不能完全避免由于刃磨而可能引起的裂紋；其切削性能仍取決于工人刃磨的技術(shù)水平；刀桿制造復(fù)雜。目前常用機(jī)夾車刀主要有切斷車刀、切槽車刀、螺紋車刀、大型車刀和金剛石車刀等。12刀片夾緊方式機(jī)夾式車刀要求刀片夾緊可靠，重磨后能調(diào)整切削刃的位置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，斷屑可靠。目前常用的夾緊結(jié)構(gòu)有上壓式、自鎖式和彈性夾緊式。（1）上壓式上壓式機(jī)夾車刀是利用螺釘、壓板將刀片壓緊在刀槽中，壓板上可裝置擋屑?jí)K以控制斷屑。機(jī)夾式切斷車刀、內(nèi)外螺紋車刀、陶瓷車刀、立方氮化硼車刀和金剛石車刀等都采用上壓式。13（2）自鎖式自鎖式機(jī)夾切斷車刀是利用切削合力將刀片夾緊在斜槽中，這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便。但要求刀槽與刀片配合緊密，切削時(shí)無沖擊振動(dòng)。一般徑向進(jìn)給時(shí)采用此方式。（3）彈性壓緊式彈性夾緊式切槽車刀。它是利用刀桿上開的彈性槽夾緊刀片，刀片裝卸、調(diào)整方便。一般軸向進(jìn)給時(shí)，采用此壓緊方式?！?

可轉(zhuǎn)位車刀可轉(zhuǎn)位刀具是國(guó)家重點(diǎn)推廣的項(xiàng)目之一。是一種把可轉(zhuǎn)位刀片用機(jī)械夾固的方法裝夾在特制的刀桿上使用的刀具（如圖）。在使用過程中，當(dāng)切削刃磨鈍后，不需刃磨，通過刀片的轉(zhuǎn)位，即可用新的切削刃繼續(xù)切削。只有當(dāng)可轉(zhuǎn)位刀片上所有的切削刃都磨鈍后，才需要換新刀片。特點(diǎn)：1、與焊接車刀相比，避免了因焊接、刀槽所引起的內(nèi)應(yīng)力，可使用涂層刀片，有合理的槽型和幾何參數(shù)。2、刀片轉(zhuǎn)位迅速，更換方便，具有較長(zhǎng)的使用壽命和較高的生產(chǎn)率。3、能一刀多用，減少刀具儲(chǔ)備量，簡(jiǎn)化了刀具管理工作。4、由于刃形和幾何參數(shù)的限制，尚不能完全取代焊接刀具和機(jī)夾式刀1具6

。17可轉(zhuǎn)位車刀由刀片、刀墊、刀柄

及杠桿、螺釘?shù)仍M成。刀片

上壓制出斷屑槽，周邊經(jīng)過精磨，刃口磨鈍后可方便的轉(zhuǎn)位換刃，

不需重磨。目前主要用于大中型車床加工外圓、端面、鏜孔。特別適用于自動(dòng)線、數(shù)控機(jī)床。例如尺寸小的刀具常用整體或焊接式；大刃傾角刨刀，可轉(zhuǎn)位結(jié)構(gòu)也難以滿足要求，選用機(jī)夾式效果較好。18一、可轉(zhuǎn)位刀片(一)刀片形狀、代號(hào)及其選擇共用10個(gè)代號(hào)表示可轉(zhuǎn)位車刀刀片形狀、尺寸、精度、結(jié)構(gòu)等。型號(hào)中十位代號(hào)所表示的刀片特征見表。國(guó)標(biāo)GB2076—87至GB2081—97。代號(hào)位數(shù)12345678910代號(hào)特征刀片形狀刀片法后角刀片精度刀片有無斷屑槽和固定孔刀片長(zhǎng)度刀片厚度刀尖圓弧半徑切削刃形狀切削方向斷屑槽形式和寬度表示方法一個(gè)英文字母兩位阿拉巴數(shù)字（所表示參數(shù)的整數(shù)部分，不夠兩位的前面加0）兩位阿拉巴數(shù)字（舍去小數(shù)點(diǎn)后的參數(shù)）一個(gè)英文字母一個(gè)英文字母和一位阿拉巴數(shù)字（寬度的整數(shù)部分）舉例T三角形A30M中等N無斷屑槽和中心固定孔1515mm066mm121.2mmF鋒刃R右切A3開口19式斷屑槽（寬3mm）標(biāo)記：

CNMM120408-PM識(shí)別如下：C—刀片形狀:

80°菱形N—后角:

0°M

–

偏差

等級(jí)

,中等等級(jí)

(與d有關(guān)-查標(biāo)準(zhǔn)表）M--

刀片類型12–

刀刃長(zhǎng)度，對(duì)應(yīng)的為12.70mm04–刀片厚度，對(duì)應(yīng)的為4.76mm08--刀尖圓弧半徑，對(duì)應(yīng)的為0.8mmPM–斷屑槽形狀與寬度購(gòu)買時(shí)，可轉(zhuǎn)位刀片生產(chǎn)廠商都有明確的品種規(guī)格包裝標(biāo)記，供參考選擇訂貨。2122可轉(zhuǎn)位刀片型號(hào)中主要代號(hào)的選擇（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，道謝的強(qiáng)度和散熱條件好，同時(shí)由于切削刃多，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，因此允許的背吃刀量就越小。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900外圓車刀、900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80三角形刀片。這種刀片刀尖角增大為，故不僅可提高刀具壽命，而且還可以減小已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。23代號(hào)形狀簡(jiǎn)圖刀片特點(diǎn)及適用場(chǎng)合T刀尖強(qiáng)度差，只宜選用較小的切削用量。常用于刀尖角小于90o的外圓、端面車刀以及加工盲孔、臺(tái)階孔內(nèi)孔車刀。S刀刃較短，刀尖強(qiáng)度較高。主要用于75o、45o車刀，加工通孔內(nèi)孔車刀。W有三條較短的刀刃，刀尖角80o，刀尖強(qiáng)度高，主要在臥式車床用作加工外圓、臺(tái)階面的93o外圓車刀，也用于加工臺(tái)階孔的內(nèi)孔車刀。C有兩種刀尖角。100o刀尖角的刀尖強(qiáng)度高，一般用于75o車刀，粗車外圓、端面。80o刀尖角的刀尖強(qiáng)度較高，不用換刀即可加工外圓、端面，也用于加工臺(tái)階孔的內(nèi)孔車刀。R用于加工成形曲面或精車刀具，徑向力大。V刀尖角35o，刀尖強(qiáng)度低，用于仿形加工。車刀切入角不大于50o。24D刀尖角55o，刀尖強(qiáng)度較低，主要用于仿形加工。當(dāng)作93o車刀時(shí)，切入角不大于27o~30o。正方形刀片適于主偏角為450、600、750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，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已加工表面質(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。其它形狀刀片，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）有無斷屑槽和固定孔有無斷屑槽取決于工件材料，鑄鐵等脆性材料加工不需斷屑槽。有無固定孔取決于刀片夾緊方式，若用上壓實(shí)，則無需帶孔。25(二)刀片斷屑槽型與應(yīng)用特點(diǎn)國(guó)標(biāo)中推薦的刀片槽型主要有16種。這些槽型中可按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)或槽型截面形狀分為以下幾類：A．按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為兩大類(1)開口式斷屑槽如圖中A、Y、H、K、J等。斷屑槽一邊或兩邊開通，保證主切削刃獲得大前角，切削力小。但刀尖強(qiáng)度低，斷屑范圍窄，多

用于切削用量變化不大的情況。開口式斷屑槽有左切、右切兩種，兩者不能通用。26(2)封閉式斷屑槽如圖中V、M、W、G等，斷屑槽不開通，左、右、

切削刃角度相同，可以通用，刀尖強(qiáng)度好，適應(yīng)性較廣。但切削力較大，要求機(jī)床有較大功率與剛性。B．按截面形狀及幾何角度特點(diǎn)可分為三大類(1)正前角零刃傾角槽型如圖中A、Y、K、V、M、W等。27(2)正前角正刃傾角槽型如圖中C。由于刀片作出正刃傾角，使切削背向力減少。(3)變截面槽型

如圖中U、P、B等。這類槽型縱、橫截面均為圓弧，切削刃各點(diǎn)槽深、槽寬、刃傾