《金属切削原理与刀具》课件 5车刀

第5章车刀车刀是金属切削加工中应用最为广泛的一种刀具。它可用于各类车床上加工工件的外圆、端面、内孔、倒角、切槽或切断等加工工序。本章主要介绍焊接车刀、机夹车刀和可转位车刀、仿形车刀的组成及结构特点。本章学习目标1、对焊接车刀一般应了解刀杆、刀片及刀槽的形状和结构尺寸；2、对机夹车刀应了解夹持方法及适用场合。3、对成形车刀一般了解它的特点和种类。4、本章重点介绍可转位车刀，可转位车刀是各类可转位刀具的基础，是刀具发展的方向。车刀的种类车刀在形式上，按用途（加工表面特征）分类，有外圆车刀、端面车刀、切断车刀、螺纹车刀、内孔车刀等。外圆车刀——直头、偏头端面车刀——kr≤90°,外圆向中心进给切断车刀——刀头“狭而长”两主切削刃

直头外圆车刀；弯头车刀；

偏刀；切槽或切断刀；内孔车刀；螺纹车刀；成形车刀。按结构可分为整体式、焊接式、机夹式和可转位式四种类型。整体车刀焊接车刀机夹车刀可转位车刀图5-2车刀的结构型式ａ）整体式ｂ）焊接式ｃ）机夹式ｄ）可转位式焊接式车刀是将具有一定形状的硬质合金刀片和刀杆通过焊接连接而成。焊接：用紫铜或其它焊料。刀杆常为45钢。其优点是结构简单，紧凑，刀具刚度好，抗振性能强，制造方便，使用灵活；其缺点是刀片易产生裂纹（？），刀杆不能重复利用，辅助时间长。焊接式车刀的设计包括选择车刀类型、刀片材料与型号、刀杆材料、确定刀杆外形尺寸、选择合理几何参数、确定刀槽参数、绘制工作图、选择焊料、制定技术条件等。下面就其中主要项目作必要介绍。5.1焊接车刀刀片为长方形5.1.1刀片型号及选用

A型用于直头、偏头外圆车刀、端面车刀、内孔车刀、宽刃车刀等；

B型用于燕尾槽刨刀、圆弧成形车刀等；

C型用于螺纹车刀、切断、车槽刀等；

D型用于直头外圆车刀、内孔车刀等。

如刀片型号：A1－08刀片长度为8mm

选择刀片型号时，应根据车刀用途和主偏角来选择刀片形状，并根据切削深度和主偏角来决定刀片长度L。切槽车刀的B应根据工件槽宽来决定。刀片厚度s要根据切削力的大小来确定。

5.1.2刀槽的形状和尺寸

（1）开口槽形状简单，加工容易，焊接面积小，刀片应力小，适用于外圆车刀、偏头车刀等。（2）半封闭槽制造较困难，但焊接刀片牢固，焊接面大，易产生应力，适用于90°外圆车刀、内孔车刀等。（3）封闭槽夹持刀片牢固，焊接可靠，焊接应力大，易产生裂纹，适用于螺纹车刀等。（4）切口槽（嵌入式）用于底面积较小的切断刀、车槽刀，从而增大焊接面积提高结合强度。图５-３刀槽的形式ａ）开口槽ｂ）半封闭槽ｃ）封闭槽ｄ）切口槽焊接式车刀实物照片机夹可重磨式车刀采用将刀片用机械夹固的方式装在刀柄上，刀片用钝后可更换新刃磨好的刀片。5.2机夹可重磨式车刀机夹可重磨式车刀与焊接车刀相比：优点：

刀片不经高温焊接，排除了产生焊接应力和裂纹的可能；刀柄可以多次重复使用，使刀柄材料利用率大大提高，刀柄成本下降；刀片用钝后可多次刃磨，不能使用时还可以回收。缺点：

在使用过程中仍需刃磨，不能完全避免由于刃磨而引起的热裂纹;

其切削性能仍取决于工人刃磨的技术水平；刀柄制造复杂。常用机夹式车刀：切断车刀、切槽车刀、螺纹车刀、大型车刨刀。

上压式机夹车刀1-刀柄2-刀垫3-刀片4-压紧螺钉5-调节螺钉6-压板上压式采用螺钉和压板从上面压紧刀片，通过调整螺钉来调节刀片位置的一种机夹车刀。其特点是结构简单，夹固牢靠，使用方便，刀片平装，用钝后重磨后面。上压式切断车刀和内、外螺纹车刀ａ）切断车刀ｂ）外螺纹车刀ｃ）内螺纹车刀上压式车刀实物照片机夹可转位式车刀是把有合理几何参数的多刃形刀片，用机械夹固方法装夹在特制的刀杆上组成的。可转位车刀的组成：刀片、刀垫、夹紧元件和刀杆等5.3硬质合金机夹可转位车刀图５-10可转位车刀的组成１－杠杆２－螺杆３－刀垫４－卡簧５－刀片６－刀杆可转位车刀特点：刀片具有供切削时选用的几何参数（不需磨）和三个以上供转位用的切削刃。当一个切削刃磨钝后，松开夹紧机构，将刀片转位到另一切削刃后再夹紧，即可进行切削，当所有切削刃磨钝后，则可取下再代之以新的同类刀片。可转位车刀具有焊接式、机夹重磨式刀具的优点，还具有切削性能和断屑性能稳定、停车换刀时间短、完全避免了焊接和刃磨引起的热应力和热裂纹、有利于合理使用硬质合金和新型复合材料、有利于刀柄和刀片的专业化生产等优点。可转位机夹刀具应用范围不断地扩大，己成为刀具发展的一个重要方向。可转位式车刀在切削加工一、可转位车刀片可转位刀片已有国家标准，其型号由按一定顺序排列的、代表给定意义的十位英文字母和数字组成。十位代号不一定全用，但至少要有七位，后三位在必要时才用。第十位代号用横线与前面代号隔开。图５-11可转位车刀刀片标记方法示例常见可转位车刀刀片形状

1、刀片形状

常用的有正三角形、正方形、菱形和圆形等。刀片的边数多，则刀尖角大，刀尖的强度和散热条件好，同时由于切削刃多，也使得刀片的利用率高。但在同样厚度和质量的条件下，刀片边数越多，则切削刃长度越短，因此允许的切削深度就越小。选择刀片形状时要考虑被加工零件的形状、工序性质、刀片利用率等因素。三角形刀片：

用于90°外圆车刀、90°端面车刀、内孔镗刀。其优点是加工时背向力小，特别适于工艺系统刚性较差的加工，缺点是刀片刀尖角（60°）小，刀尖强度较差，散热面积小，故刀具寿命较低。为了增强刀尖强度，可以选择偏8°三角形刀片（F型）。这种刀片刀尖角增大为82°，故不仅可提高刀具寿命，而且还可以减小己加工表面的残留面积，降低残留面积的高度，故有利于改善表面粗糙度。正方形刀片：

适于主偏角为45°、60°、75°的各种外圆车刀、端面车刀和内孔镗刀。它有较大的刀尖角(90°)，通用性较好，故使用普遍。五边形、六边形、八边形刀片：

切削刃数较多，刀片利用率较高。它们的刀尖角更大，故可提高刀具寿命和改善己加工表面质量。但往往受到工件形状、工艺系统刚性和背吃刀量的限制，故使用范围不如三角形和正方形刀片广泛。其他形状刀片：如圆形、平行四边形和菱形刀片，主要用于仿形车削和数控机床加工。2、有无断屑槽和固定孔

有无断屑槽取决于工件材料，铸铁等脆性材料的加工不需断屑槽。有无固定孔取决于刀片夹紧方式，若用上压式，则无需带孔。3、刀片的主要尺寸刀片切削刃长度取决于主切削刃长度，一般前者不小于后者的1.5倍。刀片的厚度主要取决于切削力的大小，切削力大，则刀片厚度应较大;反之则应较小。4、断屑槽型

断屑槽型的选择取决于工件材料、加工性质(粗、精加工)、工序内容(加工外圆、内孔或端面)、切削用量和工件刚性等。可转位车刀刀片实物照片（涂层）硬质合金可转位刀片陶瓷可转位刀片二、可转位车刀的夹紧要求（1）定位精度高

刀片转位或更换新刀片后，刀尖位置的变化应在工件精度允许的范围内。（2）刀片夹紧可靠

应保证刀片、刀垫、刀杆接触面紧密贴合，经得起冲击和振动。同时，夹紧力也不宜过大，应力分布应均匀，以免压碎刀片。（3）排屑流畅

刀片前面上最好无障碍，保证切屑排出流畅，并容易观察。特别对于车孔刀，最好不用上压式，防止切屑缠绕划伤已加工表面。（4）使用方便

转换刀刃和更换新刀片方便、迅速。

1、杠杆式

应用杠杆原理对刀片进行夹紧。当旋动螺钉时，通过杠杆产生的夹紧力将刀片定位夹紧在刀槽侧面上；旋出螺钉时刀片松开，半圆筒形弹簧片可保持刀垫不动。其特点是：定位精度高，调节余量大，夹紧可靠，拆卸方便，但工艺性较差。适用于专业工具厂大批量的生产，在中、小型机床上使用。几种典型的夹紧结构a)直杆式b)直杆式c)曲杆式１—刀柄２—刀片３—刀垫４—杠杆５—弹簧套６—调解螺钉７—弹簧８—压紧螺钉杠杆式夹紧机构2、楔销式

该结构是把刀片通过内孔定位在刀柄的销轴上，由压紧螺钉下压带有斜面的楔块，使其一面紧靠在刀柄凸台上，另一面将刀片压紧在中间孔的圆柱销上。该结构简单易操作，装卸方便，刀片尺寸变化较大时也可夹紧，但重复定位精度较低。适用于卧式车床连续车削车刀。１—刀垫２—刀片３—销轴４—楔快５—螺钉６—弹簧片

3、上压式１—销轴２—刀垫３—刀片４—压板５—锥孔压板６—螺钉７—支钉８—弹簧

夹