冷硬铸铁材料的车削技巧分享

由于冷硬铸铁容易存在不同程度的铸造缺陷，所以它比高硬度的淬火钢材料更难加工。

1.使用硬质合金刀具车削

图6-7所示是车削冷硬铸铁材料时使用的硬质合金双负前角外圆车刀，刀片材料为YH3，（若使用YA6或YD合金刀片，则切削效果较差），所采用的切削用量为：a_p=2～3mm，f=0.4～0.8mm/r，v_c=12m/min；切削时不用切削液。

它采用小的主偏角（κ_r=15°～25°）和大的刀尖角（ε_r=140°～150°），这是为了改善切削过程中切削热的扩散和提高刀尖强度，而双负前角的作用是改善车刀切入和切出过程中对刀尖的影响，从而使刀尖得到一定的保护。主切削刃和副切削刃以及过渡刃和刀尖圆弧同时具有倒棱，并且所使用的切削车床具有很高的刚性。

精车用的YH3硬质合金车刀，其几何参数与图6-7所示粗车刀基本相同，仅倒棱宽度b_r和倒棱前角γ_o1小些（b_r=0.15～0.25mm，γ_o1=-15°～-10°）。这时，切削用量也应相应作适当调整。

2.使用陶瓷刀具车削

使用陶瓷刀具车削冷硬铸铁比硬质合金刀具的车削效果更令人满意。例如，使用SG4陶瓷刀具时的切削用量为：a_p=3～4mm，f=0.25mm/r，v_c=56m/min，不用切削液。当切削路程L=2041m时，刀具的磨损量V_B=0.25mm；切屑呈微红色，流畅排出，切削轻快，加工表面的表面粗糙度值不超过Ra2μm。

SG4陶瓷刀具的几何参数为：主偏角κ_r=75°，前角γ_o=-6°，后角a_o=6°，刃倾角λ_s=-6°，倒棱前角γ_o1=-25°，倒棱宽度b_r1=0.5mm，刀尖圆弧半径γ_ε=1.5mm。

陶瓷刀具的刃磨质量（刃口的平直性、表面粗糙度、微观裂纹和组织疏松等缺陷）是决定其切削性能和使用寿命的根本因素，因此在每次磨刀后，都要用粒度为F240的金刚石磨石或立方氮化硼（CBN）磨石对刃口进行仔细的研磨，以消除刀具重磨时残留的微观刃口不平等缺陷，尽量降低刃口的表面粗糙度值，这是提高陶瓷刀具使用寿命的有效方法。

3.回转圆盘刀的使用

车削冷硬铸铁材料时，应尽量采用大的刀尖角或使用圆形刀片，适当加大刀尖圆弧半径，磨出负倒棱和倒圆刃口，这些都是提高刀具刀尖、切削刃强度，避免刀具脆性损坏的有效措施。

图6-7 硬质合金双负前角外圆车刀

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图6-8 回转刀盘的结构

图6-8所示是回转刀盘的结构。切削时，刀盘与水平面之间有一安装角λ（图6-9），刀盘在切削力的作用下绕其轴线回转。自转运动保证切削刃得到充分冷却和周期形成吸附性氧化膜条件，这不仅使切削刃的温度下降，氧化膜还有效地保护了刃口，有助于提高刀具的耐磨性。切削时，刀具采用正切削及负切削两种切削方式，对应安装角分别取正、负值。切削刃有效区内任一点A存在三个运动，即A点工件的回转运动、进给运动和刀盘的回转切削。

图6-9中的λ称为切削角，切削角的大小会影响刀盘切削刃的强度、切削力及工作前、后角的分布。切削冷硬铸铁时，刀具刃口的强度至关重要，λ的选取以保证刃口强度为主，其次考虑回转稳定性及抗振性。

λ太大，容易造成前角过大而后角太小，这对刀具强度和使用寿命不利。为保证刀盘刃口各点有合适的切削角，λ宜取-15°～-5°。

回转刀盘半径R对切削质量也有影响：R减小，切削厚度增大，不利于提高切削刃的强度；同时，刀盘散热面积减小，导致刀盘和轴的温度上升，刀具的使用寿命下降。实践证明，切削冷硬铸铁时，刀盘半径取20～35mm较好。

由于切削冷硬铸铁时切削力集中在切削刃附近，刀具的强度较差，所以切削用量的选取原则是：较小的切削力下有高的切削效率。从v_c、f、a_p对切削力的影响可知，v_c的影响最小，同时刀盘的自转运动可降低切削温度，所以切削速度的选择可为普通车刀的1～2倍；进给量取0.5～1.5mm/r；背吃刀量为0.5～1.5mm。

刀盘本身的角度：前角可取-5°～0°，后角为4°～6°。

制作该刀具时，应合理确定和调整轴承间隙，提高刀具与车床的连接刚度。刃磨时，以刀盘为中心进行定位，选择刀盘孔与轴间的合适配合间隙，以减少刀盘刃口的径向圆跳动。

该回转刀盘也适合切削其他难加工材料。

图6-9 回转刀盘的正切削和负切削

a）正切削 b）负切削