常用車刀簡介.doc

.第一節(jié) 常用車刀簡介一、車刀的種類圖31 車刀的種類1按用途可分為： 外圓車刀 如圖示31a 、b 主偏角一般取75和90，用于車削外圓表面和臺階； 端面車刀 如圖示31c，主偏角一般取45，用于車削端面和倒角，也可用來車外圓； 切斷、切槽刀 如圖示31d 用于切斷工件或車溝槽。 鏜孔刀 如圖示31e用于車削工件的內(nèi)圓表面，如圓柱孔、圓錐孔等； 成形刀 如圖示31f 有凹、凸之分。用于車削圓角和圓槽或者各種特形面； 內(nèi)、外螺紋車刀 用于車削外圓表面的螺紋和內(nèi)圓表面的螺紋。圖31g為外螺紋車刀。2按結(jié)構(gòu)可分為： 整體式車刀 刀頭部分和刀桿部分均為同一種材料。用作整體式車刀的刀具材料一般是整體高速鋼,如圖31f所示。 焊接式車刀 刀頭部分和刀桿部分分屬兩種材料。即刀桿上鑲焊硬質(zhì)合金刀片，而后經(jīng)刃磨所形成的車刀。圖31所示a、b、c、d、e、g均為焊接式車刀。 機械夾固式車刀 刀頭部分和刀桿部分分屬兩種材料。它是將硬質(zhì)合金刀片用機械夾固的方法固定在刀桿上的,如圖31h所示。它又分為機夾重磨式和機夾不重磨式兩種車刀。圖32所示即是機夾重磨式車刀。圖33即是機夾不重磨車刀。兩者區(qū)別在于：后者刀片形狀為多邊形，即多條切削刃，多個刀尖，用鈍后只需將刀片轉(zhuǎn)位即可使新的刀尖和刀刃進行切削而不須重新刃磨；前者刀片則只有一個刀尖和一個刀刃，用鈍后就必須的刃磨。 圖32 機夾重磨式車刀圖33 機夾不重磨式車刀 目前，機械夾固式車刀應用比較廣泛。尤其以數(shù)控車床應用更為廣泛。用于車削外圓、端面、切斷、鏜孔、內(nèi)、外螺紋等。二、常用車刀的用途如圖34所示:外圓車刀 （90偏刀、75偏刀、 60偏刀）車外圓和臺階；端面車刀 （45彎頭刀） 車端面；切刀 切槽和切斷；螺紋車刀 車內(nèi)外螺紋；鏜孔刀 車內(nèi)孔；滾花刀 滾網(wǎng)紋和直紋；圓頭刀 車特形面。圖34 車刀用途示意圖三、車刀的組成 圖35b所示為車刀組成示意圖。它是由刀頭和刀桿兩部分組成。刀頭用于切削，又稱切削部分；刀桿用于把車刀裝夾在刀架上，又稱夾持部分。 車刀刀頭在切削時直接接觸工件，它具有一定的幾何形狀。如圖35a、b、c中所示是三種刀頭為不同幾何形狀的車刀。圖35 車刀組成示意圖圖35中車刀刀具各部分結(jié)構(gòu)，它組要由以下各部分組成：1前刀面 它是刀具上切屑流過的表面。2主后刀面 同工件上加工表面相互作用或相對應的表面。3副后刀面 同工件上已加工表面相互作用或相對應的表面。4主切削刃 它是前刀面與主后刀面相交的交線部位。5副切削刃 它是前刀面與副后刀面相交的交線部位。6刀尖 主、副切削刃相交的交點部位。為了提高刀尖的強度和耐用度往往把刀尖刃磨成圓弧形和直線形的過渡刃。7修光刃 副切削刃近刀尖處一小段平直的切削刃。與進給方向平行且長度大于工件每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)車刀沿進給方向的移動量，才能起到修光作用。以上即是俗稱的車刀切削部分的“三面兩刃一尖”。其組成如下：第二節(jié) 車刀常用材料 一、車刀材料應具備的性能 車刀切削部分在工作時要承受較大的切削力和較高的切削溫度以及摩擦、沖擊和振動。因此車刀材料應具備以下性能：1.硬度 是刀具材料應具備的基本特征。刀具材料的硬度要高于被加工材料的硬度，一般地說常溫硬度須在HRC60以上；2.耐磨性 即材料抵抗磨損的能力，是刀具材料的機械性能、組織結(jié)構(gòu)和化學性能的綜合反映。一般說來硬度愈高，耐磨性就愈好。3.耐熱性 指在高溫下能保持材料硬度、耐磨性、強度和韌性不變而不失切削性能?？捎酶邷赜捕缺硎?，也可用紅硬性（維持刀具材料切削性能的最高溫度限度）表示。高溫硬度愈高，則刀具切削性能愈好，允許的切削速度就愈高。它是衡量刀具材料性能的主要標志。同時，在高溫下還應具有抗氧化、抗粘結(jié)、抗擴散的能力，即具有良好的化學穩(wěn)定性；4.強度和韌性 為了承受沖擊力、切削力和振動，刀具材料應具有足夠的強度和韌性。強度用抗彎強度表示；韌性用沖擊值表示。5.工藝性 為了便于刀具的制造,要求刀具材料具有良好的鍛造、焊接、熱處理、高溫塑性變形和磨削加工等性能。 此外,還應考慮到刀具材料的經(jīng)濟性。二、常用的車刀材料 一般用作刀桿部分的材料為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，常采用45#鋼。 一般用作切削部分的材料有：1合金工具鋼 含鉻、鎢、硅、錳等合金元素的低合金工具鋼加入合金元素后使硬度及耐磨性得到提高，淬透性較好，這類鋼可制造刃形較復雜的低速刀具，如鉸刀、拉刀、絲錐等。常用的牌號有CrWMn 、9SiCr、GCr15、Cr12MoV等。2高速工具鋼 簡稱高速鋼，又稱白鋼和風鋼。含有大量的鎢、鉻、鉬、釩等合金元素，形成大量的高硬度碳化物相，淬火后的硬度可達HRC63-70。不但淬火后硬度高，而且耐磨性、淬透性和回火穩(wěn)定性顯著提高；并有足夠的韌性；當切削溫度高達600時能保持切削加工所要求的硬度。除高釩高速鋼的磨削加工性能較差外, 高速鋼的工藝性也較好。所以在各種刀具材料中高速鋼的性能最為理想。用高速鋼制造刀具其顯著的特點是制造工藝簡單、韌性好、易刃磨成鋒利的刃口，所以常常用高速鋼制造各種復雜精密的刀具。如車刀、銑刀、鉸刀和齒輪刀具等。 高速鋼是綜合性能較好，可以加工從有色金屬到高溫合金等各種材料。是應用范圍最廣的一種刀具材料。其常用的種類和牌號有以下幾種： 通用性高速鋼 用于加工碳結(jié)鋼、合結(jié)鋼和普通鑄鐵等。常用牌號有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2、W14Cr4VMnRe等。其中W18Cr4V應用最廣； 鈷高速鋼 用于加工高硬合金、不銹鋼等難加工材料。常用牌號有W2Mo9Cr4Vco8,其特點是具有良好的綜合性能、硬度高（接近于HRC70），但價格較高，一般用于制造各種高精度復雜刀具； 超硬高速鋼 用于加工調(diào)質(zhì)鋼材、高溫合金等高難加工材料。常用牌號有W6Mo5Cr4V2AI、 W10Mo4CrV3AI兩種。這是我國研制成的兩種不含稀有金屬鈷而含廉價鋁的新型超硬高速鋼。價格比含鈷高速鋼低的多，可用來制造要求耐用度高、精度高的刀具，如拉刀、滾刀等； 粉末冶金高速鋼 這是用粉末冶金法生產(chǎn)的高速鋼。即用高壓氬氣或純氮氣霧化熔融的高速鋼鋼水直接得到細小的高速鋼粉末，經(jīng)高溫、高壓制成刀具形狀或毛坯。因此碳化物晶粒細小、分布均勻、熱處理后變形小、硬度、耐磨性、耐熱性顯著提高且磨削加工性能好，不足之處是成本較高。因此主要用于制造斷續(xù)切削刀具和精密刀具。如齒輪滾刀、拉刀和成型銑刀等。3硬質(zhì)合金 硬質(zhì)合金是由難熔金屬碳化物（如WC、TiC、TaC等）和金屬粘合劑(Co、Ni等)經(jīng)過粉末冶金的方法制成。其特點是硬度很高，可達HRC74-82;耐磨性和耐熱性亦好，它所允許的工作溫度可達800-1000，甚至更高。所以允許的切削速度比高速鋼高幾倍到幾十倍?？捎糜诟咚購娏η邢骱碗y加工材料的切削加工。其缺點是抗彎強度較低、沖擊韌性也較差、工藝性也較高速鋼差的多。因此，多用于制造簡單的高速切削刀具。用粉末冶金工藝制成一定規(guī)格的刀片鑲嵌在或者焊接在刀體上進行使用。其常用的種類和牌號有： 常用硬質(zhì)合金 按化學成分分有鎢鈷類(YG)、鎢鈷鈦類(YT)、鎢鈦鉭（或鈮）類(YW)和碳化鈦基硬質(zhì)合金(YN)四類。常用牌號有YG3、YG6、YG8、YT5、YT15、YT30、YW1、YW2、YN10。其中的；鎢鈷類 主要適用于加工脆性材料如鑄鐵和有色金屬及非金屬材料等；其中含鈷量多，韌性較好，適用粗加工；相反則適宜精加工；鎢鈷鈦類 適用于高速切削塑性材料及好鋼等。之中含碳化鈦量少而含鈷量多適宜粗加工；相反則適宜精加工；鎢鈦鉭（或鈮）類 主要適用于加工難切削材料和連續(xù)表面；碳化鈦基類 主要適用于加工合金鋼、工具鋼、淬硬鋼等連續(xù)精加工。 鋼結(jié)硬質(zhì)合金 由TiC、WC作硬質(zhì)相、以高速鋼作粘合劑組成的一種新型刀具材料，其性能介于高速鋼和常用硬質(zhì)合金之間。鋼結(jié)硬質(zhì)合金燒結(jié)體經(jīng)退火后可進行切削加工，經(jīng)淬火后具有常用硬質(zhì)合金的高硬度（HRC69-73）和好的耐磨性，可進行鍛造和焊接?？捎糜谥圃炖?、銑刀、鉆頭等形狀復雜、耐用度高的刀具。 超細晶粒硬質(zhì)合金 碳化物(WC)晶粒尺寸在1m以下，Co粘合劑可做到0.2-0.4m，所以硬度高，韌性好?？捎靡约庸じ邷睾辖鸹蚋邚姸群辖鸬入y加工材料。 涂層硬質(zhì)合金 在韌性好的硬質(zhì)合金基體上用氣相沉積法等涂覆一層幾微米厚且硬度高、耐磨性好的金屬化合物(TiC、TiN、ZrC、陶瓷等)而制成的材料稱為涂層硬質(zhì)合金。此制成的刀片（粒）適用于無沖擊的半精加工和粗加工。4其它新型刀具材料 隨著科學技術(shù)的發(fā)展在不斷研制出新型刀具材料。如陶瓷、金屬陶瓷、聚晶金剛石、立方氮化硼等超硬材料，用這些材料制成的刀片（粒），用于精加工、半精加工或?qū)μ厥獠牧线M行加工，其生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量都很高。第三節(jié) 車刀的角度及刃磨 本節(jié)主要側(cè)重于介紹車刀的靜態(tài)幾何角度，而對車刀的工作角度暫且不作介紹；車刀刃磨結(jié)合實際操作講解，暫不作書面單獨講解。一、相關(guān)概念1車削過程中工件上形成的三個表面 車削過程中工件上形成的三個表面如下圖3-6所示，分別是已加工表面、待加工表面和加工表面。圖36 車刀切削部分要素已加工表面已被切去多余金屬而形成的表面，每次進給均會產(chǎn)生一個已加工表面；待加工表面即將被切去金屬層的表面；加工表面車刀正在切削的表面，與主切削刃對應或接觸。圖37 車刀坐標平面 2確定車刀角度的三個坐標平面 車刀角度的三個坐標平面如上圖3-7a所示，分別為基面、切削平面和主剖面。 基面 - 通過切削刃上某一點并垂直于該點假定主運動方向的平面。直觀的講,基面即平行于車刀的底面。 切削平面 - 與切削刃相切且垂直于該點基面的平面?？煽闯銮邢髌矫媾c基面是相互垂直的兩個平面。主剖面 - 通過切削刃上某一點并垂直于切削刃的平面。即同時垂直于切削平面和基面的平面。二、車刀的靜態(tài)幾何角度 如圖3-7b所示，車刀的靜態(tài)幾何角度也稱標注角度，是制造、刃磨和測量車刀所必需的并標注在車刀設計圖上的角度。是在假定只有主運動且主切削刃對準工件中心的條件下定義的，是不隨車刀工作條件變化而變化的角度。車刀的靜態(tài)幾何角度有六個基本角度,存在于三個坐標平面內(nèi).1在基面內(nèi)標注和測量的角度 主偏角Kr是主切削刃在基面上的投影與進給運動方向之間的夾角且只有正值。它的變化直接影響切削狀態(tài)和加工質(zhì)量。減小主偏角可增加主切削刃參加切削的長度，有利于散熱和減小刀具的磨損，使刀具作用于工件徑向的切削力增加。當工件剛性不足時，易引起工件彎曲和振動。常在45- 75之間取，車細長軸時，為避免頂彎工件，應在75- 90之間取。 副偏角Kr是副切削刃在基面上的投影與背進給運動方向之間的夾角且只有正值。其作用是改變副切削刃與工件已加工表面之間的磨擦程度,直接影響已加工表面的粗糙度。 Kr較小時,可減小切削時的殘留面積,相應的也就減小表面粗糙度值。一般Kr在5- 10之間選取，精加工時宜選用較小的Kr。刀尖角r 主切削刃與副切削刃在基面上的投影的夾角。它與主、副偏角的關(guān)系即：r = 180 - （Kr + Kr）2在主剖面內(nèi)標注和測量的角度 前角o 前刀面與基面間的夾角.有正、負、0值。直接影響車刀刃口的鋒利和強度、影響切屑的變形和切削力。o增大，能使車刀刃口鋒利、切削省力、切屑變形減小并使排屑方便；但o過大，則刀尖強度被削弱，散熱能力降低，容易造成磨損和崩刃。一般硬質(zhì)合金車刀車削鋼件時o取10- 25；車削鑄鐵時o取5- 15；高速鋼車刀的o在硬質(zhì)合金車刀的基礎上可適當加大些。 后角后刀面與切削平面之間的夾角。有正、負、0值。影響車刀主后刀面與工件過渡表面之間的磨擦程度及刀刃強度和鋒利程度。粗加工時為保證刀刃強度要適當小些；精加工時為避免已加工表面擦傷，要適當大些。一般在6-12之間選取。 楔角前刀面與后刀面之間的夾角。與前、后角的關(guān)系即： = 90 - （o + ）3在切削平面內(nèi)標注和測量的角度 刃傾角s 是主切削刃與基面之間的夾角。有正、負、0的規(guī)定。刃傾角主要的作用是改變切屑的流向并影響刀頭的強度。當s取正（即刀尖在主切削刃上為最高點）時，切屑流向待加工表面；當s取負（即刀尖在主切削刃上為最低點）時，切屑流向已加工表面；當s = 0（即主切削刃與基面平行）時，切屑沿著垂直于主切削刃的方向流出。一般s在510之間選取。精加工時為防止劃傷已加工表面s應取0或正值；粗加工時為提高刀頭強度應取負值。第四節(jié) 車刀的使用安裝 設計或者刃磨的很好的車刀，如果安裝不正確就會改變車刀應有的角度，直接影響工件的加工質(zhì)量，嚴重的甚至無法進行正常切削。所以，使用車刀的同時必須正確安裝車刀。一、刀頭伸出不宜太長 常言到“峣峣者易折”。車刀在切削過程中要承受很大的切削力，伸出太長刀桿剛性不足，極易產(chǎn)生振動而影響切削。所以，車刀刀頭伸出的長度應以滿足使用為原則，一般不超過刀桿高度的兩倍。圖38 車刀安裝示意圖 上圖38中a為安裝正確；b圖中伸出較長不正確；c圖中的刀頭懸空且伸出太長，安裝不正確。二、車刀刀尖高度要對中 車刀刀尖要與工件回轉(zhuǎn)中心高度一致 見圖3-9。高度不一致會使切削平面和基面變化而改變車刀應有的靜態(tài)幾何角度，而影響正常的車削，甚至會使刀尖或刀刃崩裂。裝的過高或過低均不能正常切削工件。三、車刀放置要正確 車刀在刀架上放置的位置要正確。加工外表面的刀具在安裝時其中心線應與進給方向垂直，加工內(nèi)孔的刀具在安裝時其中心線應與進給方向平行，否則會使主、副偏角發(fā)生變化而影響車削。如圖3-9所示；四、要正切選用刀墊 刀墊的作用是墊起車刀使刀尖與工件回轉(zhuǎn)中心高度一致。刀墊 要平整選用時要做到以少代多、以厚代??；其放置要正確。如圖3-8所示，b中的刀墊放置不應縮回到刀架中去,使車刀懸空,不正確;c中的兩塊刀墊均使車刀懸空,安裝不正確；a為安裝正確。圖3-9 車刀安裝示意圖五、安裝要牢固 車刀在切削過程中要承受一定的切削力，如果安裝不牢固，就會松動移位發(fā)生意外。所以使用壓緊螺絲緊固車刀時不得少于兩個且要可靠。 各類車刀的具體安裝須結(jié)合教學實際操作講解。第五節(jié) 車刀耐用度與切削液 車削過程中，切屑、刀具和工件相互摩擦會產(chǎn)生很高的切削熱。在正確使用刀具的基礎上而合理選用切削液，可以減少切削過程中的摩擦，從而降低切削溫度，減小切削力，減少工件的熱變形，對提高加工精度和表面質(zhì)量尤其是對提高刀具耐用度起著很重要的作用。一、切削液的作用1冷卻作用 切削液澆注到切削區(qū)域后，通過切削熱的熱傳遞和汽化，能吸收和帶走切削區(qū)大量的熱量，而改善散熱條件，使切屑、刀具和工件上的溫度降低，尤為重要的是降低前刀面上的溫度。切削液冷卻作用的好壞，取決于它的導熱系數(shù)、比熱、汽化熱、汽化速度、流量和流速等。一般水溶液的冷卻性能最好，油類最差，乳化液介于兩者之間而接進于水溶液。2潤滑作用 車削加工時，切削液滲透到工件與刀具、切屑的接觸表面之間形成邊界潤滑而達到潤滑作用。所謂邊界潤滑，就是在切削時，刀具前刀面與切屑接觸，接觸表面間壓力較大，溫度較高，使部分潤滑膜厚度逐漸減小，直到消失，造成金屬表面波峰直接接觸。而其于部位，仍保持著潤滑膜，從而減小金屬直接接觸面積，降低摩擦系數(shù)。 切削液的潤滑性能，直接與形成潤滑膜的牢固有關(guān)。邊界潤滑膜具有物理吸附或化學吸附兩種結(jié)合性質(zhì)。物理吸附潤滑膜主要是靠切削液中的油性添加劑，如動植物油、及油酸