机夹可转位刀具：优质硬质合金提高加工效率和产品质量的主流数控刀具

由于精密、高效、可靠和优质的硬质合金，可转位刀具对提高加工效率和产品质量、降低制造成本显示出越来越大的优越性，因此机夹可转位刀具已成为数控刀具发展的主流。对机夹可转位刀具的运用是数控机床操作人员必须了解的内容之一。

机夹可转位刀具是使用可转位刀片的机夹刀具，由刀片、刀垫、刀体（或刀把）及刀片夹紧机构组成。刀片是含有数个切削刃的多边形，用夹紧元件、刀垫，以机械夹固的方法夹紧在刀体上。当刀片的一个切削刃用钝后，只要把夹紧元件松开，将刀片转一个角度，换另一个新切削刃，并重新夹紧就可以继续使用。

1.机夹可转位刀具结构

数控车床常用的机夹可转位式车刀结构形式如图2-9所示。国际上对可转位刀片和刀杆统一采用ISO标准进行编码，我国也制定了与国际标准等效的国家标准，即GB/T2076—2007～GB/T 2081—2007，GB/T 5343.1—2007和GB/T 5343.2—2007等。

2.刀片形状

机夹可转位刀片的具体形状也已标准化，且每一种形状均有一个相应的代码表示，图2-10列出的是一些常用的可转位刀片形状。

在选择刀片形状时要特别注意，有些刀片，虽然其形状和刀尖角度相等，但由于同时参加切削的切削刃数不同，则其型号也不相同，如图2-10所示的T型和V型刀片。另有一些刀片，虽然刀片形状相似，但其刀尖角度不同，其型号也不相同，如图2-10所示的D型和C型刀片。

图2-9 机夹可转位式车刀结构形式

图2-10 常用机夹可转位刀片形状

a）T型 b）V型 c）W型 d）S型 e）P型 f）D型 g）C型 h）R型

3.机夹可转位刀片的代码

硬质合金可转位刀片的国家标准与ISO国际标准相同。共用10个号位的内容来表示品种规格、尺寸系列、制造公差及测量方法等主要参数的特征。按照规定，任何一个型号刀片都必须用前七个号位，后三个号位在必要时才使用。其中第10号位前要加一短横线“—”与前面号位隔开，第八、九两个号位如只使用其中一位，则写在第八号位上，中间不需要空格。

可转位刀片型号表示方法编制如下。十个号位表示的内容见表2-3。刀片型号的具体含义请查阅相关数控刀具手册。

例4 TBHG120408EL-CF

T表示三角形刀片；B表示刀具法向后角为5°；H表示刀片厚度公差为±0.013mm；G表示圆柱孔夹紧；12表示切削刃长12mm；04表示刀片厚度为4.76mm；08表示刀尖圆弧半径为0.8mm；E表示刀刃倒圆；L表示切削方向向左；CF为制造商代号。

表2-3 可转位刀片十个号位表示的内容

4.机夹可转位刀片的压紧方式

根据加工方法、加工要求和被加工型面的不同，可转位刀片可采用不同的夹紧方式与结构。GB/T 5343.1—2007规定的刀片与刀杆固定方式如图2-11所示，即压板式压紧（图2-11a）、复合式压紧（图2-11b）、螺钉式压紧（图2-11c）和销钉杠杆式压紧（图2-11d）。

图2-11 刀片与刀杆的固定方式

a）压板式压紧 b）复合式压紧 c）螺钉式压紧 d）销钉杠杆式压紧(www.xing528.com)

（1）压板式压紧（标准代号C） 如图2-12所示，采用无孔刀片，由压板从刀片上方将其压紧在刀槽内。这种压紧方式结构简单，制造容易。夹紧力与切削力方向一致，夹紧可靠。刀片在刀槽内能两面靠紧，可获得较高的刀尖位置精度，刀片转位和装卸比较方便。但排屑空间窄会阻碍切屑流动，夹固元件易被损伤。且刀头体积大，影响操作。

（2）螺钉式压紧（标准代号S） 如图2-13所示，采用沉孔刀片，用锥形沉头螺钉将刀片压紧。螺钉的轴线与刀片槽底面的法向有一定的倾角，旋紧螺钉时，螺钉头部锥面将刀片压向刀片槽的底面及定位侧面。这种压紧方式结构简单、紧凑，压紧可靠，切屑流动通畅，但刀片转位性能较差。螺钉式压紧适用于车刀、小孔加工刀具、深孔钻、套料钻、铰刀及单、双刃镗刀等。

图2-12 压板式压紧

图2-13 螺钉式压紧

（3）销钉杠杆式压紧（标准代号P） 如图2-14所示，主要有杠杆式压紧（图2-14a）和销钉式压紧（图2-14b）两种形式。杠杆式压紧时，利用压紧螺钉下移时杠杆的受力摆动，将带孔刀片压紧在刀把上，该方式定位精确，受力合理，夹紧稳定、可靠，刀片转位或更换迅速、方便，排屑通畅。但夹固元件多，结构较复杂，制造困难。销钉式压紧多用旋转偏心夹紧，结构简单紧凑、零件少、刀片转位迅速、方便，不阻碍切屑流动。

图2-14 销钉杠杆式压紧

a）杠杆式压紧 b）销钉式压紧

图2-15 复合式压紧

a）上压式与销钉复合压紧 b）楔形压紧

（4）复合式压紧（标准代号M） 如图2-15所示，主要有上压式与销钉复合压紧（图2-15a）和楔形压紧（图2-15b）两种形式。复合式压紧结构比较简单，夹紧力大，夹紧可靠，操作方便，排屑通畅，能承受较大的切削负荷和冲击，适用于重切削。

5.机夹可转位刀片的选用

（1）刀片外形的选择 刀片外形与加工对象、刀具的主偏角、刀尖角和有效刃数有关。不同的刀片形状有不同的刀尖强度，一般刀尖角越大，刀尖强度越大，加工中引起的振动也越大。如图2-16所示，圆形刀片（R型）刀尖角最大，35°菱形刀片（V型）刀尖角最小。在选用时，应根据加工条件恶劣与否，按重、中、轻切削有针对性地选择。在机床刚性、功率允许的情况下，大余量、粗加工应选择刀尖角较大的刀片。反之，机床刚性和功率较小，小余量、精加工应选择刀尖角较小的刀片。

图2-16 刀尖形状与刀尖强度、切削振动的关系

（2）后角的选择 常用的刀片后角有N（0°）、C（7°）、P（11°）和E（20°）等。一般N型后角的刀片用于粗加工、半精加工工序，带断屑槽的N型刀片也可用于精加工工序，可加工铸铁、硬钢等材料和大尺寸孔。C、P型后角的刀片用于半精加工、精加工工序，可加工不锈钢材料和一般孔加工。P、E型刀片可用于加工铝合金。弹性恢复性好的材料可选用较大后角。

（3）断屑槽型的选择 断屑槽的参数直接影响着切屑的卷曲和折断。目前刀片断屑槽形式较多，各种断屑槽的使用情况也不尽相同。各生产厂商表示方法不一样，但思路基本一致，选择时可查阅具体的产品样本。断屑槽型可根据加工类型和加工对象的材料特性来确定。基本槽型按加工类型有精加工、普通加工和粗加工三类，加工材料有铸铁、钢、有色金属和耐热合金等。当断屑槽型和参数确定后，不同进给量的断屑情况如图2-17所示。

图2-17 不同进给量的断屑情况

（4）刀尖圆弧半径的选择 刀尖圆弧半径影响切削效率、被加工表面的表面粗糙度和断屑的可靠性。从刀尖圆弧半径与最大进给量关系来看，最大进给量不应超过刀尖圆弧半径的80%，否则将恶化切削条件，甚至出现螺纹状表面。从断屑的可靠性出发，通常对小余量、小进给车削加工采用小的刀尖圆弧半径，反之宜采用大的刀尖圆弧半径。粗加工时宜采用大的刀尖圆弧半径，以提高切削刃强度，实现大进给。从被加工表面来看，刀尖圆弧半径应当小于或等于零件凹形轮廓上的最小曲率半径，以免发生加工干涉。刀尖圆弧半径不宜选择太小，否则既难以制造，还会因其刀头强度弱而损坏。