車刀的選擇與應用分析

安付行

（鄭州煤礦機械制造技工學校，鄭州451103）

1 車刀的材料

車刀切削時，會受到強大的擠壓和劇烈的摩擦。切削點區域的溫度很高，這樣的工作條件要求刀具材料具有高硬度、較高的耐磨性、較好的熱硬性、足夠的韌性、良好的工藝性等特性。

數控加工中常用刀具材料有碳素工具鋼、低合金工具鋼、高速鋼（HSS）、硬質合金、陶瓷（氮化硅 SiN）、立方氮化硼（CBN）、金剛石（PCD）等。各種刀具材料對被加工材料硬度的適用順序（被加工材料硬度由低到高）：HSS→鍍層HSS→硬質合金→鍍層硬質合金→陶瓷→立方氮化硼刀具→金剛石刀具。

硬質合金是數控車削刀具中最常用的材料。硬質合金具有硬度高、耐磨、強度和韌性較好、耐熱、耐腐蝕等一系列優良性能，特別是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的溫度下也基本保持不變，在1000℃時仍有很高的硬度。硬質合金刀具是目前使用最為廣泛的一種刀具，所以本文以90°硬質合金車刀為例進行分析。

圖1

2 車刀的組成

在機械行業中有這樣一句俗語“三分刀具、七分技術”，說明要想加工出合格的零件，除了熟練操作機床，掌握必要的加工技術，還要掌握一定的刀具方面的專業技能。如圖1所示，車刀由刀柄、刀頭組成。刀柄是刀具上夾持或車刀的夾持部分；刀頭是焊接刀片的部分，或由它形成了車刀切削刃的切削部分。其中刀頭又由前刀面、主后刀面、副后刀面、主切削刃、副切削刃、刀尖組成，即“三面、兩刃、一尖”。它擔負著全部的切削任務，其中主切削刃與副切削刃相交部位就是刀尖，刀尖在加工工件時尤其重要，可以說，一把車刀的刃磨是否合格，最關鍵的部位就是刀尖，因為在車削時，全部是由車刀的刀尖部位參加切削工作，當然，車刀的刀頭部位每個面、每條切削刃都有其特殊的作用。以車刀中的前刀面為例：前刀面主要是切屑流經過的表面，一方面車刀的前刀面決定了切屑和前刀面的摩擦力的大小，如果前面刀表面粗糙度值小，切屑在流經前刀面時摩擦力就小，產生的摩擦溫度就??；另一方面，前刀面決定了切屑變形的大小，前刀面中的前角較大時，切屑在流經前刀面時就不容易變形，切屑彎曲半徑較大，切屑容易排出，但切屑不容易折斷；當然切屑的折斷還和工件的材料、車刀主偏角及車削時的切削深度等因素有關，它只是影響切屑變形的一部分原因。通過對前刀面的分析，90°硬質合金車刀中的“三面、兩刃、一尖”，我們必須正確理解車刀的每個位置的作用與用途，才能在刃磨車刀時心中有數，達到我們刃磨車刀的真正目的。

3 車刀的幾何角度

首先分析車刀的6個基本幾何角度。車刀的幾何角度主要由6個基本幾何角度組成，即前角、主后角、副后角、主偏角、副偏角、刃傾角，如圖2所示。

圖2

另外，在這6個基本幾何角度中所產生的派生角度也不可忽略（楔角和刀尖角）。在主截面A-A內，前刀面與主后刀面之間的夾角稱為楔角，即前角+主后角+楔角=90°，主切削刃與副切削刃之間的夾角為刀尖角，即主偏角+副偏角+刀尖角=180°，這2個角度決定了刀具的強度。例如：在刃磨90°硬質合金車刀時，主偏角選擇90°～92°的范圍，副偏角選擇6°～8°的范圍。在副切削刃上除靠近刀尖處修磨成的修光刃能起到微量的切削外，它主要起到對加工表面的修光作用。其它的副切削刃部分是不能參加切削加工的。在主切削刃上靠近刀尖處起主要的切削加工作用，主偏角決定了切削力方向及大小的分配問題。主偏角和副偏角的大小確定后，車刀的楔角的角度就已確定，它決定了車刀的強度及散熱情況。不能只生面地強調某個角度的大小，要綜合考慮這些角度發生的變化，從而得出車刀對切削工件的全部影響。

4 車刀的刃磨

在切削過程中，車刀的前刀面和主后刀面處于劇烈的摩擦和切削熱的作用之中，會使車刀的主、副切削刃口變鈍而失去切削能力，所以要通過刃磨車刀才能恢復切削刃口的鋒利和正確的車刀幾何角度。因此，作為車工必須掌握車刀的刃磨技能。車刀的刃磨分為機械刃磨和手工刃磨，一般學?；蚱髽I多采用手工刃磨。所以，在掌握了車刀的組成及幾何角度后，就可以進行刀具的手工刃磨練習。第一步要學會選擇砂輪的種類，目前常用的砂輪材料有2種：碳化硅和氧化鋁砂輪，刃磨刀具不同部位，選擇不同的砂輪。碳化硅砂輪多呈綠色，其砂粒硬度高，切削性能好，但脆性大，適于刃磨硬質合金車刀；氧化鋁砂輪多呈白色，其砂粒韌性好，比較鋒利，適于刃磨高速鋼和硬質合金的刀柄部分。第二步是掌握刃磨刀具的方法及步驟。一般來講，一把車刀的刃磨，首先磨去刀面上的焊渣，并將車刀的底面磨平。再粗磨車刀的各個刀面，以初步形成主、副切削刃和必要的幾何角度（車刀的6個基本幾何角度）；接著磨斷屑槽（一般不建議初學者刃磨）；然后精磨車刀的各個刀面，以保證主、副切削刃是直線，同時保證正確的幾何角度。最后修磨過渡刃?？傮w來說，不管刃磨哪個刀面，切削刃始終保持在砂輪的上方，不管刃磨哪個切削刃，刀尖都是最后刃磨的。

5 車刀的安裝

以車刀的主后角為例，一般90°硬質合金車刀的主后角為6°～8°，這是車刀刃磨時的幾何角度，在實際安裝車刀時，要求車刀的刀尖和工件的中心軸線等高，如果車刀的刀尖高于或低于工件的中心軸，車刀在工作時的主后角就會相應地大于或小于實際刃磨車刀時的主后角。這說明即使刃磨車刀時的幾何角度正確，也必須考慮車刀的安裝問題。尤其是車刀的主偏角和副偏角，在車刀刀頭裝傾斜的情況下，都會發生變化，從而影響我們加工時對車刀的要求?？傊?，車刀在安裝時伸出的長短、高低、垂直度等都有一定的要求，這也需要長期的工作經驗總結。

6結語

綜上所述，在數控機床的實習過程中，我們要重視基本技能的訓練，主要是安全文明生產、機床的操作及保養、車刀的認識及刃磨、量具的保養與正確使用等內容。就車刀而言，我們要正確認識和理解車刀的材料特性、組成、幾何角度、刃磨方法及安裝要求，在實際的切削加工中還要根據切削時的各種實際情況，進行適當的選擇和調整，總結加工經驗，循序漸進，養成良好的工作習慣，這有助于高效率地加工出合格的產品零件。

［1］ 彭德蔭.車工工藝與技能訓練［M］.北京：中國勞動社會保障出版社，2001.