02车刀的选择和使用.doc

车 刀在金属车削加工过程中，车床是形成切削运动和动力的来源，车刀则直接改变毛坯的形状，使其达到所需要零件的形状和技术条件的工作部件车刀的种类很多，在实际生产中，根据零件加工需要，可以自制所需车刀图4-1所示为生产中常用车刀类型，图4-2为实际生产中所用自制车刀车刀的性能直接影响着产品质量和生产效率车刀材质、几何形状和角度是影响车刀本身性能的主要因素，此外切削用量、刃磨技术等也是影响车刀切削状态的重要因素影响，需合理选择，现综合叙述如下第一节 车刀材料的选择车刀的使用寿命和生产效率取决于车刀材料的切削性能车刀由刀头和刀杆两部分组成，刀杆一般是用碳素结构钢制成由于刀头担任切削工作，因此刀头材料必须具有下列基本性能：1)冷硬性车刀在常温时具有较高的硬度，即车刀的耐磨性2)红硬性车刀在高温下保持切削所需的硬度，该温度的最高值称为"红热硬度"3)韧性车刀切削部分承受震动和冲击负荷所具有的强度和硬度车刀材料的以上三种性能是相互联系、相互制约的，在具体选用时，要根据工件材料的性能和切削要求分析选用，同时还要结合车刀材料在价格、工艺性能方面加以考虑，以便于以较低的成本加工、刃磨和焊接制造车刀各种车刀材料的基本性能优劣顺序比较见表4-1。

目前用来作车刀切削部分的材料主要有高速钢、硬质合金和非金属材料，碳素工具钢、合金工具钢多用作钻头、丝锥等工具，用作车刀的较少现分别介绍作车刀刀头的两种主要材料：高速钢及硬质合金一、高速钢高速钢是一种含钨、铬、钒较多的合金钢，又名锋钢、风钢或白钢常用的有Wl8Cr4V及W9Cr4V2两种牌号其中用得最多的是Wl8Cr4V高速钢它们的化学成分如表4-2所示高速钢材料分为带黑皮的高速钢和表面磨光的高速钢两种前者是未经热处理的高速钢，后者是经热处理的高速钢高速钢硬度较高，具有一定的红热硬性，韧性和加工性能均较好高速钢车刀制造简单，刃磨方便，容易磨得锋利由于高速钢韧性好，常用于加工一些冲击性较大、形状不规则的零件，它也常用于制作精车刀，但因红硬性不如硬质合金，故不宜用于高速切削二、硬质合金硬质合金是由难熔材料的碳化钨、碳化铁和钴的粉末在高压下成形，经l350～1560"(2高温烧结而成的材料，具有极高的硬度，仅次于陶瓷和金刚石硬质合金的红硬性很好，在1000℃左右仍能保持良好切削性能；具有较高的使用强度，其抗弯强度可高达1000--1700MPa，但脆性大、韧性差、怕震，以上这些缺点可通过刃磨合理的角度加以克服，因此，硬质合金现已被广泛应用。

常用的硬质合金可根据其制造的合金元素不同，分为以下四类：1．钨钴合金由碳化钨和钴组成，常温时的硬度为HRA87～92，红硬性为800--900，代号为YG，常用牌号为YG3、YG3X、YG6、YG6X、YG8、YGll等其中YG3X及YG6X属于细颗粒碳化钨合金YA6则是我国试制成功的一种含有少量碳化钴的细颗粒硬质合金钨钴合金冷硬性很高，韧性也较好，宜用于加工脆性材料，如金属蚀口铸铁，也可车削冲击性较大的工件由于它的红硬度较差，在600℃时，钨钴合金容易和切屑粘结，使刀头前面磨损，故不宜用于车削软钢等韧性金属YG6X细颗粒碳化钴合金耐磨性较好，其强度近似YG6，因此车削冷硬合金铸铁、耐热合金钢及普通铸铁等都有良好效果2．钨钛钻合金由碳化钨、碳化钛及元素钻组成，代号用YT表示，常用的有YT5、YTl4、YTl5、YT30等牌号钨钴钛合金的冷硬性能和红硬性能比硬质合金高在高温条件下比钨钴合金耐热耐磨、抗粘性大，宜于加工钢料及其他韧性金属材料，但由于性脆，不耐冲击，故不宜加工脆性金属3．钨钴钛铌合金它是钨钴钛合金中的新产品，由碳化钨、碳化钛、钴、少量碳化铌组成，代号为YW，常用牌号为YWl、YW2。

它的耐磨性和热硬性都比较好，适用于切削各种铸铁和特殊合金钢材，如不锈钢、耐热钢、高锰钢等较难加工的材料4．钨钴铌类合金这是一种含有少量碳化铌的细颗粒钨钻类硬质合金，代号为YA，常用牌号为YA6它的耐磨性能更高，适合于不锈钢、耐热钢、特硬铸铁、铁合金、硬塑料、玻璃和陶瓷等的加工在选用硬质合金时，应根据硬质合金本身性能特点、加工工件材料和切削条件等因素综合考虑表4-3为常用硬质合金使用性能及使用范围，可作为选用的参考除高速钢和硬质合金两种常用车刀切削材料外，还有碳素工具钢、合金工具钢、金刚石、陶瓷等碳素工具钢、合金工具钢的切削性能差，而金刚石价格高，以上三者都较少采用由于陶瓷材料比硬质合金的红硬性更高，耐磨性好，价格低，正成为一种应用广泛的刀具材料，但由于该种材料性脆、怕冲击、刃磨困难，所以在使用时仍受到一定的限制表4-4是常用车刀材料的特性及其切削成本对比情况第二节 车刀刀具几何角度的选择及变化分析为了顺利地进行切削，必须了解车刀切削部分的几何角度及其几何角度在切削过程中变化一、车刀切削部分的几何角度1．车刀的组成部分车刀的刀头是车刀的切削部分它由以下部分组成：(1)前刀面：切屑流出时，刀头与切屑相接触的表面，又称前面，用符号八表示。

2)主后刀面：刀头上与切削表面相对的表面，又称主后面，用符号A表示3)副后刀面：刀头上与工件已加工表面相对的表面，又称副后面，用符号"表示车刀组成部分见图4-34)主切削刃：前面与主后刃面的交线，它担负主要的切削工作5)副切削刃：前面与副后刃面的交线，它也起切削作用6)刀尖：主切削刃与副切削刃的交点任何车刀都由以上部分组成，只是数目不完全相同，如普通外圆车刀的刀头部分一般由三面、两刃和一尖组成，但切断刀则由两个副切削刃和两个刀尖组成刀头部分的切削刃可以是直线，也可以是曲线，如样板车刀的切削刃就是曲线2．辅助基准面为了确定和测量车刀的几何角度，需要选择几个辅助平面作为基准面．见图4-41)切削平面：通过切削平面并与该点切削速度方向相垂直的平面，用符号P，表示2)基面：通过切削刃选定点并与工件过渡表面相切，且垂直于切削平面的平面，用符号P3)正交平面：通过主切削刃选定点且垂直于主切削平面和基面的平面用符号Pn表示当主切削刃与水平面平行时，切屑流出的方向正接近于这一平面所处的位置，因此车刀上主要切削角度都在正交平面上进行测量，如前角、后角的测量3．车刀的切削角度车刀的切削角度共有7项，用于表示切削部分的几何形状，并可在主截面与上述3个基准面内度量，如图4-5所示。

1)前角7它是车刀前刀面与基面之间在正交平面投影的角度，用符号7它是车刀切削部分的一个主要工作角度，直接影响车刀主切削刃的锋利度和刃口强度加大前角7可以减小切屑变形和摩擦，从而降低切削力和切削热，切削起来较快，但另一方面前角过大，会削弱刀尖强度，减少散热能力，加剧刀具磨损2)后角它是车刀副后刀面与基面之间在正交平面的投影角度，用符号a它影响主后面与过渡表面之间的摩擦情况3)主偏角k，它是主切削刃与进给方向在基面上投影的夹角，用符号k，表示它影响主刀刃参加工作的长度，并影响切削力的大小4)副偏角k：它是副切削刃与进给方向在基面上投影的夹角，用符号k：表示它影响已加工表面的粗糙度及副刀刃参加工作的长度5)刀尖角e刀尖角为主、副切削刃在基面上投影的夹角，用符号e表示刀尖角的大小影响刀尖的强度及传热性能它与前角、后角之间的羊乏喃．(6)刃倾角A它是主切削刃与基面间的夹角，用符号A表示主要影响排屑情况和刀尖承受冲击的能力当刀尖是主切削刃最低点时A为正值；当刀尖是主切削刃最高点时A为负值当刀刃与基面平行时A为零度7)副后角口，它是副切削平面在副截面内的夹角，用符号a，表示其作用与后角a车刀静止状态下的几何角度如图4-6所示。

二、车刀几何角度选择合理选择车刀的几何参数，可保证零件的加工精度、粗糙度，增大切削用量，减少车刀磨损，提高刀具耐用度，降低成本，提高生产效率1．前角70前角70大小主要与需切削的工件材料及刀具材料性能有关，选择前角70时可从以下一些影响因素进行考虑：(1)工件材料对前角选择的影响车削塑性材料工件时，切屑呈带状，切削力集中在离主切削刃较远的前刀面上，刀尖不易受损为减少变形，应取较大的前角而车削脆性材料工件，其切屑呈碎粒状，加上工件表面硬度高，通常含有杂质及有砂眼缩孔等缺陷，使刀尖附近集中了很大的冲击力为保护刀尖，加工时一般情况下前角应取小些但在加工较硬材料工件时，因切削阻力大，应取较小前角，以保证车刀刀刃强度如在加工铬锰钢、淬硬钢工件时，车刀前角通常磨成负前角，以增加车刀耐用度2)刀具材料对前角选择的影响采用硬质合金、高速钢等不同刀具材料，切削时其车刀前角大小选择有所不同，高速钢车刀前角一般比硬质合金车刀的前角大表4-4是硬质合金车刀和高速钢车刀切削不同材料时前角的选择3)加工特点对前角选择的影响加工阶段不同，前角的选择不同粗加工时，切削深度大、切削时的冲击力大，为提高车削效率，应采用较小的前角；精加工时，切削深度小、进给量小、切削时的冲击力小，为减少变形，提高精度，则前角可选择大些，其值可较表4-4中的前角的选取增大5。

左右2．后角a后角的选择原则是在保证刀具有足够的散热性能和强度的基础上，保证刀具锋利和减少与工件摩擦，一般不宜过大否则会加速刀具磨损，降低刀具强度而造成崩刃在加工塑性材料时，由于工件表面弹性复原会与刀具后面发生摩擦，为了减少摩擦应取大些后角口加工脆性材料时，应取小些后角高速钢刀具后角a一般可在6之间选取硬质合金刀具可在2之间选取，粗车时3精车时63．主偏角k，主偏角k，主要是改变刀具散热情况，并适应机床一刀具一夹具系统的刚度需要为了改善刀具的散热情况，常采用较小的主偏角k，因此选择主偏角k，的原则是：在机床一刀具一夹具刚度允许的范围内，主偏角尼r应尽量小些，一般可在45之间选取，但在车细长轴时为了减少工件弯曲和振动采用较大主偏角k，，一般可在75之间选取，车阶台轴时则取904．副偏角k：副偏角k：的主要作用是减少副刀刃与工件之间的摩擦此外，还可以改善工件表面光洁度及刀具散热情况副偏角k：一般可在10之间选取5．刃倾角A刃倾角A的作用是改变切屑流动方向，以增加刀尖强度当刃倾角A是负值时，切屑向待加工面方向流出，刀尖强度差些刃倾角A是正值时，切屑向已加工方向流出，刀尖强度高当刃倾角．零度时，切削则垂直于刀刃方向流出。

所以在选取角度时，粗加工取正值，精加工取负值一般刃倾角A可在一4之间选取以上角度一般均指静态下测量的角度三、车刀安装和切削运动对角度的影响车刀安装得是否正确，对切削是否顺利，车出来的工件表面是否光洁等都有很大关系有了合理角度的车刀，如果没有正确安装，它就不能发挥应有的作用此外，由于切削时走刀运动的影响，也会使车刀角度改变1．车刀安装高低对角度的影响车刀刀尖应装得与工件中心线一样高，如图4-7所示，这时车刀角度没有变化要做到这一点，我们可以用床尾顶针尖作为标准，或者先在工件端面车一印痕。