机夹可转位车刀的结构、几何参数及切削性能分析.doc

机夹可转位车刀的结构、几何参数及切削 性能分析 1 车刀的结构机夹可转位车刀是将可转位硬质合金刀片用机械的方 法夹持在刀杆上形成的车刀，一般由刀片、刀垫、夹紧元件和刀体 组成(见图 1)图 1 机夹可转位车刀组成 根据夹紧结构的不同可分 为以下几种形式 偏心式(见图 2) 偏心式夹紧结构利用螺钉上 端的一个偏心心轴将刀片夹紧在刀杆上，该结构依靠偏心夹紧，螺 钉自锁，结构简单，操作方便，但不能双边定位当偏心量过小时， 要求刀片制造的精度高，若偏心量过大时，在切削力冲击作用下刀 片易松动，因此偏心式夹紧结构适于连续平稳切削的场合 图 2 偏心式夹紧结构组成 图 3 杠杆式夹紧结构组成 图 4 楔块式夹紧结构 杠杆式(见图 3) 杠杆式夹紧结构应用杠杆原理对刀片进行夹紧。

当 旋动螺钉时，通过杠杆产生夹紧力，从而将刀片定位在刀槽侧面上， 旋出螺钉时，刀片松开，半圆筒形弹簧片可保持刀垫位置不动该 结构特点是定位精度高、夹固牢靠、受力合理、适用方便，但工艺 性较差 楔块式(见图 4) 刀片内孔定位在刀片槽的销轴上，带 有斜面的压块由压紧螺钉下压时，楔块一面靠紧刀杆上的凸台，另 一面将刀片推往刀片中间孔的圆柱销上压紧刀片该结构的特点是 操作简单方便，但定位精度较低，且夹紧力与切削力相反不论采 用何种夹紧方式，刀片在夹紧时必须满足以下条件:①刀片装夹定位 要符合切削力的定位夹紧原理，即切削力的合力必须作用在刀片支 承面周界内②刀片周边尺寸定位需满足三点定位原理③切削力 与装夹力的合力在定位基面(刀片与刀体)上所产生的摩擦力必须大 于切削振动等引起的使刀片脱离定位基面的交变力夹紧力的作用 原理如表 1 所示 表 1 ISO 符号(车 刀) C P M S 说明 顶面夹紧 圆柱孔夹紧 顶面和圆柱 孔夹紧 沉孔夹紧 2 几何参数和切削性能可转位车刀片的形状有三角形、正方形、棱 形、五边形、六边形和圆形等，是由硬质合金厂压模成形，使刀片 具有供切削时选用的几何参数(不需刃磨);同时，刀片具有 3 个以上 供转位用的切削刃，当一个切削刃磨损后，松开夹紧机构，将刀片 转位到另一切削刃，即可进行切削，当所有切削刃都磨损后再取下， 换上新的同类型的刀片。

可转位车刀片按照用途可分为外圆、端 面半精车刀片，外圆精车刀片，内孔精车刀片，切断刀片和内外螺纹车刀片此外，刀片又分为带孔无后角和不带孔有后角两种，刀 片中的孔是为夹持刀片用，若刀片有后角，刀片在装人刀槽时，就 不需要安装出后角，若刀片无后角，则在刀片装人刀槽时，就需要 将刀片安装出一定后角下面是两种典型机夹车刀片和车刀的几何 参数 精车机夹车刀刀片：前角 g=20，主后角 a=8~9，副后角 a'=6～8，主偏角 Kr=90，副偏角 Kr'=5，刃倾角 l=0～1，倒刃 为-5X(0.05～0.1)，过渡圆弧半径 R=0.1～0.2mm(见图 5) 半精车机夹车刀刀片:前角 g=20，后角 a＝6～7， 主偏角 Kr=90、45和 80三种，副偏角 Kr'=10 和 45两种，倒刃为-5X(0.2～0.5)，过渡圆弧半径 R=0.2～0.5mm(见图 6) 图 5 精车刀片刃磨(工作)几何参数 图 6 半精车刀片刃磨(工作)几何参数 精 车机夹车刀一般采用工作前角 20，主后角 8～9， 楔角 b62。

通过切削实践可知，增大楔角会使切削抗力增 大，反之减小楔角，切削抗力也会减小，在精加工时应采用较小楔 角，从而使刀具锋利，切削轻快刃倾角通常选为 0～1，选择小的刃倾角能使切屑在断屑槽内向刀体后部 排出，以免划伤已加工表面副后角、副偏角较小，使副后刀面与 工件已加工面有较长的接触面积，达到修整切削谷峰轨迹、降低表 面粗糙度的目的主偏角为 90，既能降低径向切削抗力，又 能适应多台阶零件的加工 半精车机夹车刀多用于粗加工和半精加 工，切削时多带有冲击负荷，对切削时有冲击负荷的刀具主偏角通 常设为 45和 80两种，切削时不带冲击负荷的刀具主偏角 通常为 90主偏角 45和 80的半精车机夹车刀刀尖 角为 90，以增强刀尖强度;主偏角为 90的半精车机夹车 刀刀尖角为 80刃倾角为 0～1，后角为 6～7，倒刃为-10X(0.1～0.2)，有时可根据切削实 际情况刃磨至 0.5mm 宽 表 2 名称 定义 公式 前角 可转位刀具的前角等于刀片与刀杆在正交平面中的前角的代数和 g0 刀具=g0 刀片+g0 刀杆 后角 可转位刀具的后角等于刀片在正交平面中的后角与刀杆在正交平面 中的前角之差 a0 刀具=a0 刀片-g0 刀杆 刃倾角 可转位刀具的刃倾角等于刀片刃倾角与刀杆刃 倾角的代数和 ls 刀具=ls 刀片+ls 刀杆 主偏角 可转位刀具的主偏角是由刀杆自身的主偏角决定的 Kr 刀具=Kr 刀杆 由上述分析可知， 精加工机夹车刀设计的原则是增强刀具锋利度和获得较理想的表面 质量，半精加工机夹车刀设计的原则是增强刀具强度。

由于可转位 车刀的角度是由刀片的角度和刀杆上刀片槽底面的角度综合而成， 因此其值为相关部分几何角度的代数和3 结语通过对机夹可转位 车刀的结构、几何参数和切削性能的分析可知，刀片及刀体自身的 结构参数对整个车刀的切削性能有着至关重要的影响在实际生产 中，刀体的结构参数基本上是不变的，我们只有通过改变刀片的几 何参数来改善机夹可转位车刀的切削性能，从而使刀具在生产加工 中达到最佳的切削状态。