jic35導(dǎo)讀:切斷車刀主要用在臥式和立式車床、回輪和轉(zhuǎn)塔車床、自動和半自動車床、數(shù)控車床以及車削中心上切斷桿料,也可用於切槽、切左右端面、倒角等工作。
切削過程中,切削區(qū)排屑困難,冷卻不足,刃寬較窄(通常刀頭寬度b=0.6mm,式中d為被切工件直徑,單位為mm)、刀頭厚度小而伸出臂長,其強度、剛性、散熱及切削條件差,當切削接近到工件中心時,實際工作後角變?yōu)樨撝?,切削力較開始切斷時顯著增大,常會引起振動、擠壓、“紮刀”或打刀等現(xiàn)象。為此,須對切斷車刀的刃形和結(jié)構(gòu)加以改進,而實踐業(yè)已證明,這樣做效果很好。
改變刀具的刃形
切斷車刀切削刃的形狀(刃形)除直接影響刀具強度外,還會影響切削變形、切削力、排屑及刀具工作角度的變化。因此,必須根據(jù)具體條件選擇合適的刃形。
生產(chǎn)中常見的切斷車刀刃形如圖1所示。
圖1切斷車刀的刃形
平直刃型如圖1a所示,它刃磨簡單,切下的工件兩端面平整,切削變形小。但兩個刀尖角小,散熱條件差,刀尖易磨損,而且由於切削層的橫向(膨脹)變形,易使切屑堵塞在加工表面槽壁之間,增加了排屑的困難,易引起振動、擠壓、“紮刀”或打刀等現(xiàn)象。主要用於強度、硬度不高的低碳鋼及有色金屬的切斷加工。高速鋼切斷車刀一般磨成這種刃型。
單斜刃型如圖1b所示,在工件將切斷時切削刃逐漸切出,減小了工件芯部殘留芯柱,但因其切削力的水平分力f會使刀頭向尾座方向偏斜,切出工件端面中心內(nèi)凹。單斜刃型切斷刀適於切割管類零件。
圖2折線形切削刃的參數(shù)
雙過渡刃型如圖1c所示,在平直刃型的兩個刀尖處磨出偏角為45°、長度b?≈b/5(b為刀頭寬度)的兩條過渡刃即成雙過渡刃型。由於增大了刀尖角,刀具的強度和散熱情況得到改善,有利於提高刀具壽命,適於加工碳鋼、工具鋼等中等強度的鋼料。
折線形切削刃型(平劍刃型)如圖1d所示,它采用一刀多刃分解切削,把一條平直主切削刃上兩個強度zui弱的刀尖處磨成兩條斜切削刃,使刀尖角增大到150°,兩條斜刃和兩個副切削刃間夾角也成為118°~119°,既增加了刀尖強度和散熱條件,也減少了單位切削刃長度上的切削負荷。
由於在刀具上要磨出一定前角,故兩條斜刃會自然形成兩個負刃傾角λp,如圖2所示,從而使普通平直刃的單純推切削變?yōu)橐恍《纹饺型魄泻蛢蓷l斜刃起剃削作用的斜切削,平刃在切斷時起引導(dǎo)作用,而斜刃可增大實際切削前角,使切削刃鈍圓半徑減小,刃口更為鋒利,從而使切削阻力減小。
此外,因兩側(cè)斜刃上的切屑要垂直於刀刃方向流出,所以會使形成的切屑橫截面收縮,寬度變窄,不易擠在工件的兩個槽壁之間,有利於切屑的排出。折線形切削刃的參數(shù)可取為:b=a≈b/3(b為刀頭寬度),κr?=30°,b?=b/cosκr1。
因兩條斜刃的長度大於一小段平直刃長度,這樣就形成了一種“以剃為主,推切為副,推剃并用”的新型切削方式。這種刃型適於強力切割中碳鋼和合金鋼等材料,切出工件端面也較平整。
圖3sandvik公司切斷刀硬質(zhì)合金刀片分類
雙斜刃型(人字型)如圖1e所示,它是圖1d刃型中取消一小段平直刃的特例。切削時它充分利用斜角切削的原理,適於加工強度高、韌性大的金屬,如合金工具鋼、高速鋼及不鋼等材料。圖1f為在雙斜刃上再磨出一條r=0.5~1mm帶小圓弧槽的刃型,在工件表面上形成一道圓環(huán)形凸筋,起導(dǎo)向與消振作用。
屋脊刃型如圖1g所示,它耐沖擊,具有較高強度,適於加工各種不回火鑄鐵、白口鐵和六角鋼等工件。
臺階刃型如圖1h所示,它能以較大的進給量切削各類碳鋼及不鋼等材料。其主要特點是刀具導(dǎo)向及分屑性能好。
圓弧刃型如圖1j所示,刀具壽命高,在相同的加工條件下,可比普通平直刃切斷車刀的切削速度提高20%左右,但刃磨困難,主要用於加工各種小圓弧工件。
凹面刃型如圖1k所示,是在圖1j刃型的前刀面上再用小直徑(小於50mm)砂輪修磨出近似於30°的全凹形弧面,因前角較大,故適於加工特軟和粘性的材料,如橡膠滾筒、膠皮軸類以及軟鉛、鋁、塑膠等。
圖4切斷車刀的幾何參數(shù)
瓦楞刃型如圖1l所示,適於加工各種脆性材料。其特點是能使原飛濺的碎屑變形,卷曲成瓦楞狀而折斷,操作安全且粉屑少。
由上可知,上述各種刃形總的特點是強化了刀尖,減少了單位切削刃長度上的切削負荷,使排屑順利,還有一定的抗振作用。必須指出,我國目前硬質(zhì)合金刀片在這方面很不*,各種刃形須靠操作者手工磨出,品質(zhì)難以保證,而國外如瑞典sandvik公司已有硬質(zhì)合金切斷(槽)車刀的八類刃形刀片供用戶選用,如圖3所示。
正確選擇刀具的幾何參數(shù)
切斷車刀主要的幾何參數(shù)如圖4所示。
圖5卷屑槽斜角的作用
前角:前角γo為使刃磨和測量方便,通常切斷車刀只給出進給方向上的前角γf。在平直刃上γo=γf。前角在刀具強度允許的前提下,應(yīng)盡量取大值。加工中碳鋼時,硬質(zhì)合金切斷車刀的前角,一般取10°~20°,高速鋼切斷車刀可取15°~25°。
為了控制切屑形狀和使排屑順利,常在切斷刀的前刀面上磨出直線圓弧形卷屑槽(圖4a)或圓弧形卷屑槽(圖4b)。圓弧半徑r及卷屑槽寬度w要根據(jù)被切斷的工件直徑而定。此外,在卷屑槽上磨出一個斜角τ(可取10°),以使切屑向車床尾座方向流出(見圖5)。
為加強切削刃,防止打刀,硬質(zhì)合金切斷車刀的刀刃上可磨出一個br1=(0.4~0.6)f與γo1=-5°~-20°的負倒棱,式中f為進給量。
圖6上壓式機夾切斷車刀
後角:後角應(yīng)盡量用小值mycimt,以增強切削刃和減小切削時的振動。通常取=2°~6°。有時,還在近切削刃處磨出一小段寬為0.1~0.2mm、後角為0°的窄棱面(刃帶),以增加阻尼,減小切削時的振動。
為避免過分削弱刀頭強度,一般切斷車刀上的副後角會根據(jù)不同材質(zhì)作如下界定:
αo=1°30’~2°(高速鋼)
α=2°30’~3°30’(硬質(zhì)合金)。
偏角:主偏角的大小決定於刃形。平直刃型切斷刀κr=90°,雙斜刃型上κr=60°。當工件芯部不留殘留芯柱時,κr=75°~80°。
副偏角的大小影響刀具強度和剛性,因受刀頭寬度尺寸的限制,一般切斷車刀上的副偏角κr=1°~2°(高速鋼)及κr=1°30’~3°(硬質(zhì)合金)。
改進切斷車刀的結(jié)構(gòu)選擇
切斷車刀按其結(jié)構(gòu)分整體式、焊接式及機夾式三種。高速鋼切斷車刀一般用整體式。焊接式及機夾式主要用於硬質(zhì)合金車刀上。
圖7新型涂層硬質(zhì)合金切斷刀片
焊接式切斷車刀雖然具有結(jié)構(gòu)簡單、便於制造、刀片與刀體連接可靠、刃磨方便等特點,但硬質(zhì)合金刀片在焊接過程中常會產(chǎn)生裂紋。而采用機夾式切斷車刀,可避免因高溫焊接引起的刀片硬度下降和產(chǎn)生裂紋等缺陷,可提高刀具的使用壽命。
目前按國家標準gb/t10953生產(chǎn)的機夾切斷車刀都采用上壓式結(jié)構(gòu)。圖6所示為上壓式機夾切斷車刀mycimt,它采用底面為120°凸v形的q型刀片,通過螺釘和壓板從上向下壓緊刀片,壓板前端可鑲焊硬質(zhì)合金作為斷屑器。
刀片重磨後,旋動螺釘8,推動推桿6移動來調(diào)節(jié)刀刃位置。其缺點是刀刃是直的,且前刀面為平面,不能使切屑橫向產(chǎn)生收縮變形,容易與已加工表面摩擦,切屑易卡在槽內(nèi)而引起打刀。
圖7所示為自鎖式可調(diào)直徑的機夾硬質(zhì)合金刀片切斷刀。刀片的上定位面或上下定位面為120°內(nèi)凹v形面,并且上下定位面不平行,形成楔形。用橡皮錘將刀片敲入刀槽內(nèi)。切斷時,在徑向力作用下,刀片將可靠地楔緊在刀槽內(nèi)。
這是一種結(jié)構(gòu)較新型的切斷刀,刀片上直接壓制出斷屑槽,其槽形能使切屑橫向產(chǎn)生收縮而變窄,避免了切屑卡住在槽內(nèi),并使刀片碎裂。
近幾年來,iscar公司推出的一種新型涂層硬質(zhì)合金切斷刀片(heligrip霸王刀片),受到了人們的青睞。如圖8所示,它被作成雙頭的,一頭磨損後可轉(zhuǎn)位使用。
正確選擇切削用量和切削液
這種刀片采用了三維曲面槽型,斷屑范圍寬,適應(yīng)性好,能同時適用於切斷、仿形車削、切槽、車外圓、端面切槽、鏜孔、鏜內(nèi)槽和車端面八種不同形式的加工,如圖9所示,從而擴大了刀片應(yīng)用范圍,大大減少了刀具的庫存。