一、車刀的結(jié)構(gòu)
機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀是將可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀片用機(jī)械的方法夾持在刀桿上形成的車刀，一般由刀片、刀墊、夾緊元件和刀體組成(見(jiàn)圖1)。
圖1 機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀組成
根據(jù)夾緊結(jié)構(gòu)的不同可分為以下幾種形式。
·偏心式(見(jiàn)圖2)
偏心式夾緊結(jié)構(gòu)利用螺釘上端的一個(gè)偏心心軸將刀片夾緊在刀桿上，該結(jié)構(gòu)依靠偏心夾緊，螺釘自鎖，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，但不能雙邊定位。當(dāng)偏心量過(guò)小時(shí)，要求刀片制造的精度高，若偏心量過(guò)大時(shí)，在切削力沖擊作用下刀片易松動(dòng)，因此偏心式夾緊結(jié)構(gòu)適于連續(xù)平穩(wěn)切削的場(chǎng)合。
圖2 偏心式夾緊結(jié)構(gòu)組成
·杠桿式(見(jiàn)圖3)
杠桿式夾緊結(jié)構(gòu)應(yīng)用杠桿原理對(duì)刀片進(jìn)行夾緊。當(dāng)旋動(dòng)螺釘時(shí)，通過(guò)杠桿產(chǎn)生夾緊力，從而將刀片定位在刀槽側(cè)面上，旋出螺釘時(shí)，刀片松開(kāi)，半圓筒形彈簧片可保持刀墊位置不動(dòng)。該結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是定位精度高、夾固牢靠、受力合理、適用方便，但工藝性較差。
圖3 杠桿式夾緊結(jié)構(gòu)組成
·楔塊式(見(jiàn)圖4)
刀片內(nèi)孔定位在刀片槽的銷軸上，帶有斜面的壓塊由壓緊螺釘下壓時(shí)，楔塊一面靠緊刀桿上的凸臺(tái)，另一面將刀片推往刀片中間孔的圓柱銷上壓緊刀片。該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單方便，但定位精度較低，且?jiàn)A緊力與切削力相反。
圖4 楔塊式夾緊結(jié)構(gòu)
不論采用何種夾緊方式，刀片在夾緊時(shí)必須滿足以下條件：①刀片裝夾定位要符合切削力的定位夾緊原理，即切削力的合力必須作用在刀片支承面周界內(nèi)。②刀片周邊尺寸定位需滿足三點(diǎn)定位原理。③切削力與裝夾力的合力在定位基面(刀片與刀體)上所產(chǎn)生的摩擦力必須大于切削振動(dòng)等引起的使刀片脫離定位基面的交變力。夾緊力的作用原理如表1所示。
表1
| ISO符號(hào)(車刀) | C | P | M | S |
| 說(shuō)明 | 頂面夾緊 | 圓柱孔夾緊 | 頂面和圓柱 孔夾緊 |
沉孔夾緊 |
二、幾何參數(shù)和切削性能
可轉(zhuǎn)位車刀片的形狀有三角形、正方形、棱形、五邊形、六邊形和圓形等，是由硬質(zhì)合金廠壓模成形，使刀片具有供切削時(shí)選用的幾何參數(shù)(不需刃磨);同時(shí)，刀片具有3個(gè)以上供轉(zhuǎn)位用的切削刃，當(dāng)一個(gè)切削刃磨損后，松開(kāi)夾緊機(jī)構(gòu)，將刀片轉(zhuǎn)位到另一切削刃，即可進(jìn)行切削，當(dāng)所有切削刃都磨損后再取下，換上新的同類型的刀片。
可轉(zhuǎn)位車刀片按照用途可分為外圓、端面半精車刀片，外圓精車刀片，內(nèi)孔精車刀片，切斷刀片和內(nèi)外螺紋車刀片。此外，刀片又分為帶孔無(wú)后角和不帶孔有后角兩種，刀片中的孔是為夾持刀片用，若刀片有后角，刀片在裝人刀槽時(shí)，就不需要安裝出后角，若刀片無(wú)后角，則在刀片裝人刀槽時(shí)，就需要將刀片安裝出一定后角。下面是兩種典型機(jī)夾車刀片和車刀的幾何參數(shù)。
·精車機(jī)夾車刀刀片：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°，刃傾角l=0°～1°，倒刃為-5°×(0.05～0.1)，過(guò)渡圓弧半徑R=0.1～0.2mm(見(jiàn)圖5)。
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圖5 精車刀片刃磨(工作)幾何參數(shù)
·半精車機(jī)夾車刀刀片:前角g=20°，后角a＝6°～7°，主偏角Kr=90°、45°和80°三種，副偏角Kr'=10°和45°兩種，倒刃為-5°×(0.2～0.5)，過(guò)渡圓弧半徑R=0.2～0.5mm(見(jiàn)圖6)。
圖6 半精車刀片刃磨(工作)幾何參數(shù)
精車機(jī)夾車刀一般采用工作前角20°，主后角8°～9°，楔角b≤62°。通過(guò)切削實(shí)踐可知，增大楔角會(huì)使切削抗力增大，反之減小楔角，切削抗力也會(huì)減小，在精加工時(shí)應(yīng)采用較小楔角，從而使刀具鋒利，切削輕快。刃傾角通常選為0°～1°，選擇小的刃傾角能使切屑在斷屑槽內(nèi)向刀體后部排出，以免劃傷已加工表面。副后角、副偏角較小，使副后刀面與工件已加工面有較長(zhǎng)的接觸面積，達(dá)到修整切削谷峰軌跡、降低表面粗糙度的目的。主偏角為90°，既能降低徑向切削抗力，又能適應(yīng)多臺(tái)階零件的加工。
半精車機(jī)夾車刀多用于粗加工和半精加工，切削時(shí)多帶有沖擊負(fù)荷，對(duì)切削時(shí)有沖擊負(fù)荷的刀具主偏角通常設(shè)為45°和80°兩種，切削時(shí)不帶沖擊負(fù)荷的刀具主偏角通常為90°。主偏角45°和80°的半精車機(jī)夾車刀刀尖角為90°，以增強(qiáng)刀尖強(qiáng)度;主偏角為90°的半精車機(jī)夾車刀刀尖角為80°。刃傾角為0°～1°，后角為6° ～7°，倒刃為-10°×(0.1～0.2)，有時(shí)可根據(jù)切削實(shí)際情況刃磨至0.5mm寬。
由上述分析可知，精加工機(jī)夾車刀設(shè)計(jì)的原則是增強(qiáng)刀具鋒利度和獲得較理想的表面質(zhì)量，半精加工機(jī)夾車刀設(shè)計(jì)的原則是增強(qiáng)刀具強(qiáng)度。由于可轉(zhuǎn)位車刀的角度是由刀片的角度和刀桿上刀片槽底面的角度綜合而成，因此其值為相關(guān)部分幾何角度的代數(shù)和。
表2
| 名稱 | 定義 | 公式 |
| 前角 | 可轉(zhuǎn)位刀具的前角等于刀片與刀桿在正交平面中的前角的代數(shù)和 | g0刀具=g0刀片+g0刀桿 |
| 后角 | 可轉(zhuǎn)位刀具的后角等于刀片在正交平面中的后角與刀桿在正交平面中的前角之差 | a0刀具=a0刀片-g0刀桿 |
| 刃傾角 | 可轉(zhuǎn)位刀具的刃傾角等于刀片刃傾角與刀桿刃傾角的代數(shù)和 | ls刀具=ls刀片+ls刀桿 |
| 主偏角 | 可轉(zhuǎn)位刀具的主偏角是由刀桿自身的主偏角決定的 | Kr刀具=Kr刀桿 |
三、結(jié)語(yǔ)
通過(guò)對(duì)機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀的結(jié)構(gòu)、幾何參數(shù)和切削性能的分析可知，刀片及刀體自身的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)整個(gè)車刀的切削性能有著至關(guān)重要的影響。在實(shí)際生產(chǎn)中，刀體的結(jié)構(gòu)參數(shù)基本上是不變的，只有通過(guò)改變刀片的幾何參數(shù)來(lái)改善機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀的切削性能，從而使刀具在生產(chǎn)加工中達(dá)到最佳的切削狀態(tài)。
