可转位车刀的优点及应用

可转位车刀是把压制有几个切削刃，并有合理几何参数的刀片，用机械夹固方式，装夹在刀杆（或刀体）上的一种刀具。可转位车刀与焊接式车刀相比有以下优点。

（1）刀片呈一定形状的多边形 当切削刃磨损后，不必重磨刀片，只要将刀片转过一个角度至另一新切削刃，就可使用，因此缩短了换刀、磨刀的辅助时间。

（2）刀片不用焊接固定 可避免因焊接造成的内应力及裂纹，充分发挥刀片材料原有的切削性能，提高刀具寿命。

（3）刀片不需重磨 有利于涂层材料的推广应用，以进一步提高切削效率及刀具寿命。

（4）卷屑槽在刀片制造时压制成形 槽型尺寸稳定，断屑可靠，有利于保证加工质量。

（5）刀杆或刀体能够多次使用 这样可节约刀体材料，便于刀具标准化，简化刀具管理工作。

1.可转位车刀的组成

可转位车刀由刀杆、夹紧机构、刀片和刀垫组成，如图1-22所示。

（1）刀片 刀片的材料有硬质合金和陶瓷两种。根据国家标准规定，刀片的型号用代表一给定顺序位置排列组成，共有十个号位，分别表示刀片的形状、法后角、精度等级、结构特征、切削刃长度、刀片厚度、刀尖圆弧半径、刃口形式、切削方向和断屑槽型号和宽度。

图1-22 可转位车刀

1—刀杆 2—夹紧机构 3—刀片 4—刀垫

例如：

刀片的形状代号共有17种。常用的有正三角形（T）、正方形（S）、带副偏角的三角形（F）和凸三边形（W）。刀片法后角代号共9种，应用最广的为N型α_o=0°。刀片精度等级代号共11种，其中A、F、C、H、E、G、J、K、L属精密级，M属中等级，U属于应用最广的普通级。关于可转位刀片型号中各位字母或数码表达的意义和方法，详见标准GB/T 2076—2007。

刀片的型号应根据加工条件、工件材料进行选择。

（2）刀杆 用于装夹刀片并装夹在刀架上，刀杆上的刀片槽用来放置并保证刀片的定位。可转位车刀的各个主要角度，正是由刀片安装在具有一定几何角度的刀片槽上形成的。刀杆上刀片槽的几何参数要根据所选刀片的角度来确定。刀杆材料选用45钢，硬度为35～40HRC。

（3）刀垫 采用刀垫便于调整可转位车刀刀尖位置；保护刀杆，防止打刀时损坏刀杆。正常切削时，防止切屑擦伤刀杆，刀垫材料选用GCr15、YG8或W18Cr4V。

2.可转位车刀刀片的定位夹紧机构

（1）对刀片定位夹紧机构的要求 刀片的定位夹紧机构应满足下列要求：

1）定位夹紧可靠，在切削阻力的冲击和振动下，定位准确并无松动。

2）刀片转位或更换时，松开或夹紧的操作简便。

3）排屑流畅，不会损伤定位、夹紧元件及刀杆。

4）结构简单紧凑，便于制造。

（2）刀片定位形式 刀片定位形式应力求使刀片转位后刀尖位置的变动量尽可能小。常用定位形式有以下四种：

1）用刀片的底面及两相邻侧面定位。如图1-23所示，这种定位形式使刀尖位置精度仅与刀片本身的外形尺寸精度有关，所以定位精度较高。上压式和销式夹紧的刀片常用这种形式定位。

图1-23 用刀片底面及两相邻侧面定位

F_C、F_D—切削分力 F—总切削力 W—夹紧力

图1-24 用刀片的底面、一个侧面与活动中心销相配合的孔定位

F_C、F_D—切削分力 F—总切削力 W—夹紧力

2）用刀片的底面、一个侧面与活动中心销相配合的孔定位。如图1-24所示。这种定位形式使刀尖的位置精度与刀片的外形尺寸精度、刀片中心孔精度、活动中心销的尺寸精度及配合精度有关。优点是结构较简单，刀片槽加工方便。偏心销夹紧的刀片常用这种形式定位。

3）用刀片的底面、中心孔及一个与夹紧元件相贴合的侧面定位。如图1-25所示，这种定位形式使刀尖的位置精度与刀片的外形尺寸精度、内孔的尺寸与位置精度及固定中心销的尺寸精度有关，定位精度比上面的形式好，结构也比较简单，缺点是夹紧力与切削力方向相反，需要夹紧力大。楔销式夹紧的刀片常用这种定位形式。

4）用刀片的底面、中心孔及一个侧面定位。如图1-26所示，这种定位形式的刀尖位置精度与第三种形式类似，但受力情况较好，需要的夹紧力小，但注意侧面定位点的位置不应损伤刀片待用刀尖。

图1-25 用刀片的底面、中心孔及一个与夹紧元件相贴合的侧面定位

F_C、F_D—切削分力 F—总切削力 W—夹紧力

图1-26 用刀片的底面、中心孔及一个侧面定位

F_f、F_P、F_D—切削分力 W—夹紧力

（3）刀片夹紧形式 可转位车刀的常用夹紧形式有以下几种：

1）上压式。如图1-27所示，利用压板向下的压力将刀片压紧在刀片槽中。它的特点是夹紧力大，定位稳定可靠，结构简单，使用方便，可夹紧不带中心孔的刀片。缺点是刀头体积大，影响操作视线。这种夹紧形式适用于大、中型车床及断续切削。

2）偏心销式。如图1-28所示，利用偏心夹紧的原理，当旋紧偏心销（带螺纹或不带螺纹）时，其偏心将刀片夹紧在刀片槽内且能自锁。优点是结构简单紧凑，元件少，制造方便，刀片转位方便迅速。缺点是当冲击载荷较大时，夹紧不大可靠，偏心销松紧不太方便，适用于小型车刀。

3）杠销式。如图1-29所示，利用杠杆原理，当螺钉加力压在杠销的下端时，杠销以刀杆孔壁接触点为支点，将刀片压紧在刀片槽的侧面。它的优点是夹紧力方向稳定，定位精度高，结构不太复杂。缺点是杠销刚性差，夹紧行程小，主要适用于中、小型车刀。

图1-27 上压式夹紧

图1-28 偏心销式夹紧

1—刀片 2—偏心销

图1-29 杠销式夹紧

a）直接加力 b）切向加力

1—螺钉 2—刀片 3—杠销

4）杠杆式。如图1-30所示，这种夹紧方式也是利用杠杆原理，旋紧螺钉压迫杠杆摆动，将刀片松开或夹紧。优点是夹紧稳定可靠，定位精度较高，夹紧行程也较大，刀片转位方便。缺点是结构复杂，制造困难。适用切削用量为：v_c=80～100m/min，f=0.4～0.6mm/r，a_p≤8mm。

5）楔销式。如图1-31所示，这种夹紧方式是使用螺钉压紧楔块，在楔块的作用下将刀片压向固定中心销。它的特点是结构简单，夹紧力大，制造和使用方便。缺点是中心销易变形，定位精度低，结构不如杠杆式紧凑。适用切削用量为：v_c≤120m/min，f≤0.8mm/r，a_p=4～6mm。

6）复合式。如图1-32所示，这种夹紧方式是采用两种夹紧形式同时夹紧刀片的复合结构，如楔压复合式（图1-32a）和拉压复合式（图1-32b）等。它夹紧可靠，能承受较大的切削负载及冲击，适用于重负荷车削。

3.机夹车刀的使用

（1）90°可转位细长轴粗车刀 如图1-33所示，刀具特点如下：(www.xing528.com)

图1-30 杠杆式夹紧

1—刀片 2—杠杆 3—螺钉 4—弹簧套 5—刀垫

图1-31 楔销式夹紧

1—刀片 2—螺钉 3—销 4—楔块 5—垫圈

图1-32 复合式夹紧

a）楔压复合式 b）拉压复合式

1—螺钉 2—特殊楔块 3—刀片 4—刀垫 5—定位销 6—刀杆 7—拉压板

图1-33 90°可转位细长轴粗车刀

1）刀片材料：YT15硬质合金。

2）刀具特点：针对细长轴车削的特点，吸取焊接式车刀加工细长轴的经验，对标准90°可转位外圆车刀的部分几何角度改进而成。

①减小后角，在刀片上磨出实际后角为2°、宽0.8mm的棱边。

②采用带副偏角的三角形刀片，并在副后面上也磨出实际副后角为2°、宽0.8mm的棱边。

③磨出宽0.5～0.8mm，过渡刃偏角为45°的过渡刃，过渡刃后角为0°。

④主切削刃上磨出b_r1=0.2mm、γ_o1=-10°的倒棱。

3）切削用量：v_c=80～90m/min，f=0.3～0.4mm/r，a_p=5～6mm。

4）适用范围：在C630型车床（加长）上粗车长径比L/d=30～40的细长轴。

5）使用效果：

①切削平稳，不产生振动。

②工件加工后的圆柱度误差可在0.1mm之内。

③一个切削刃可车削加工前尺寸为ϕ70mm×1890mm，加工后尺寸为ϕ58mm×1890mm的细长轴6～8件。

（2）可调式机夹切断刀 如图1-34所示。刀具特点如下：

图1-34 可调式机夹切断刀

1）刀片材料：YT15硬质合金。

2）刀具特点：

①采用杠杆式夹紧刀片，结构简单，制造方便。

②刀片与刀垫采用120°V形槽定位，稳定性好。

③刀片及压刀杆位置可调节，因而刀片可多次刃磨，刀杆不易损坏。

④刀尖角ε_r=150°，切削刃强度高，切断时刀头不易歪斜，同时可使切屑变窄。

⑤前角γ_o=12°～15°，并磨有圆弧断屑槽，使切削轻快，排屑顺利，适于高速切断。

3）切削用量：v_c=150～200m/min，f=0.15～0.2mm/r。

4）适用范围：在CA6140型或C630型车床上切断材料为20钢、45钢，直径小于80mm的工件，并浇注乳化液。

5）注意事项：

①刀具安装时，刀尖应低于工件轴线0.1mm。

②在切断时先用手动进给，使刀片预热，再自动进给，这样能防止刀片因突然升温而碎裂。

（3）90°机夹集屑车刀 如图1-35所示。刀具特点如下：

1）刀具材料：刀片为YG8硬质合金；刀体为45钢，热处理调质，230～250HBW。

2）刀具特点：

图1-35 90°机夹集屑车刀

1—螺钉 2—集屑口 3—压板 4—刀体

①使用压板夹紧，结构简单、制造方便。

②切削铸铜、铸铁等脆性材料时，切屑经集屑口并从ϕ12mm集屑孔中排出，避免切屑飞溅，确保安全操作。

3）切削用量。粗车时（集屑口尺寸a×b=3.5mm×10mm）：切削速度v_c=150m/min，进给量f=0.15～0.3mm/r，背吃刀量a_p=4～5mm；精车时（集屑口尺寸a×b=1mm×4mm）：v_c=180m/min，f=0.06～0.18mm/r，a_p=0.12～0.30mm。

4）适用范围：在C6140型车床上车削铸铜、铸铁等脆性材料。

（4）可转位车孔刀 如图1-36所示。刀具特点如下：

图1-36 可转位车孔刀

a）通孔车刀 b）不通孔车刀

1）增加刀杆的截面面积。由于刀尖位于刀杆中心平面上，这样刀杆在孔中的截面面积可达到最大程度，车孔刀的刚性好。

2）刀杆的伸出长度可调节。车孔刀的刀杆上下是两个平面，而且刀杆做得较长，车孔时可根据不同的孔深调节刀杆在刀架上伸出的长度，这样不但增加了刀杆刚性，而且使车孔刀的适用范围增大。

车孔刀的各部尺寸见表1-2。

表1-2 车孔刀的各部尺寸 （单位：mm）