各產品指標導向

一、車刀的結構

　　機夾可轉位車刀是將可轉位硬質合金刀片用機械的方法夾持在刀桿上形成的車刀，一般由刀片、刀墊、夾緊元件和刀體組成(見圖1)。

圖1 機夾可轉位車刀組成

根據夾緊結構的不同可分為以下幾種形式。

·偏心式(見圖2)

　　偏心式夾緊結構利用螺釘上端的一個偏心心軸將刀片夾緊在刀桿上，該結構依靠偏心夾緊，螺釘自鎖，結構簡單，操作方便，但不能雙邊定位。當偏心量過小時，要求刀片制造的精度高，若偏心量過大時，在切削力沖擊作用下刀片易松動，因此偏心式夾緊結構適於連續平穩切削的場合。

圖2 偏心式夾緊結構組成

·杠桿式(見圖3)

　　杠桿式夾緊結構應用杠桿原理對刀片進行夾緊。當旋動螺釘時，通過杠桿產生夾緊力，從而將刀片定位在刀槽側面上，旋出螺釘時，刀片松開，半圓筒形彈簧片可保持刀墊位置不動。該結構特點是定位精度高、夾固牢靠、受力合理、適用方便，但工藝性較差。

圖3 杠桿式夾緊結構組成

·楔塊式(見圖4)

　　刀片內孔定位在刀片槽的銷軸上，帶有斜麵的壓塊由壓緊螺釘下壓時，楔塊一麵靠緊刀桿上的凸臺，另一麵將刀片推往刀片中間孔的圓柱銷上壓緊刀片。該結構的特點是操作簡單方便，但定位精度較低，且夾緊力與切削力相反。

圖4 楔塊式夾緊結構

　　不論采用何種夾緊方式，刀片在夾緊時必須滿足以下條件：①刀片裝夾定位要符合切削力的定位夾緊原理，即切削力的合力必須作用在刀片支承麵周界內。②刀片周邊尺寸定位需滿足三點定位原理。③切削力與裝夾力的合力在定位基麵(刀片與刀體)上所產生的摩擦力必須大於切削振動等引起的使刀片脫離定位基麵的交變力。夾緊力的作用原理如表1所示。

表1

二、幾何參數和切削性能

　　可轉位車刀片的形狀有三角形、正方形、棱形、五邊形、六邊形和圓形等，是由硬質合金廠壓模成形，使刀片具有供切削時選用的幾何參數(不需刃磨);同時，刀片具有3個以上供轉位用的切削刃，當一個切削刃磨損後，松開夾緊機構，將刀片轉位到另一切削刃，即可進行切削，當所有切削刃都磨損後再取下，換上新的同類型的刀片。

　　可轉位車刀片按照用途可分為外圓、端麵半精車刀片，外圓精車刀片，內孔精車刀片，切斷刀片和內外螺紋車刀片。此外，刀片又分為帶孔無後角和不帶孔有後角兩種，刀片中的孔是為夾持刀片用，若刀片有後角，刀片在裝人刀槽時，就不需要安裝出後角，若刀片無後角，則在刀片裝人刀槽時，就需要將刀片安裝出一定後角。下麵是兩種典型機夾車刀片和車刀的幾何參數。

·精車機夾車刀刀片：前角g=20°，主後角a=8°~9°，副後角a =6°～8°，主偏角Kr=90°，副偏角Kr =5°，刃傾角l=0°～1°，倒刃為-5°×(0.05～0.1)，過渡圓弧半徑R=0.1～0.2mm(見圖5)。

圖5 精車刀片刃磨(工作)幾何參數

·半精車機夾車刀刀片:前角g=20°，後角a＝6°～7°，主偏角Kr=90°、45°和80°三種，副偏角Kr =10°和45°兩種，倒刃為-5°×(0.2～0.5)，過渡圓弧半徑R=0.2～0.5mm(見圖6)。

圖6 半精車刀片刃磨(工作)幾何參數

　　精車機夾車刀一般采用工作前角20°，主後角8°～9°，楔角b≤62°。通過切削實踐可知，增大楔角會使切削抗力增大，反之減小楔角，切削抗力也會減小，在精加工時應采用較小楔角，從而使刀具鋒利，切削輕快。刃傾角通常選為0°～1°，選擇小的刃傾角能使切屑在斷屑槽內向刀體後部排出，以免劃傷已加工表麵。副後角、副偏角較小，使副後刀麵與工件已加工麵有較長的接觸麵積，達到修整切削谷峰軌跡、降低表麵粗糙度的目的。主偏角為90°，既能降低徑向切削抗力，又能適應多臺階零件的加工。

　　半精車機夾車刀多用於粗加工和半精加工，切削時多帶有沖擊負荷，對切削時有沖擊負荷的刀具主偏角通常設為45°和80°兩種，切削時不帶沖擊負荷的刀具主偏角通常為90°。主偏角45°和80°的半精車機夾車刀刀尖角為90°，以增強刀尖強度;主偏角為90°的半精車機夾車刀刀尖角為80°。刃傾角為0°～1°，後角為6° ～7°，倒刃為-10°×(0.1～0.2)，有時可根據切削實際情況刃磨至0.5mm寬。

　　由上述分析可知，精加工機夾車刀設計的原則是增強刀具鋒利度和獲得較理想的表麵質量，半精加工機夾車刀設計的原則是增強刀具強度。由於可轉位車刀的角度是由刀片的角度和刀桿上刀片槽底麵的角度綜合而成，因此其值為相關部分幾何角度的代數和。

表2

三、結語

　　通過對機夾可轉位車刀的結構、幾何參數和切削性能的分析可知，刀片及刀體自身的結構參數對整個車刀的切削性能有著至關重要的影響。在實際生產中，刀體的結構參數基本上是不變的，隻有通過改變刀片的幾何參數來改善機夾可轉位車刀的切削性能，從而使刀具在生產加工中達到最佳的切削狀態。

刀具或刀片在精磨之後，塗層之前的一道工序，其名稱目前國內外尚不統一，有稱“刃口鈍化”、“刃口強化”、“刃口珩磨”、“刃口準備”或“ER處理”等，本文采用“刃口鈍化”的名稱。

刀具刃口鈍化技術是一個還不被人們普遍重視，而又是十分重要的問題。它所以重要就在於：經鈍化後的刀具能有效提高刃口強度、提高刀具壽命和切削過程的穩定性。大傢知道刀具是機床的“牙齒”，影響刀具切削性能和刀具壽命的主要因素，除瞭刀具材料、刀具幾何參數、刀具結構、切削用量優化等，通過大量的刀具刃口鈍化實踐體會到：有一個好的刃口型式和刃口鈍化質量也是刀具能否多快好省進行切削加工的前提。因此，刀具刃口的狀況好壞也是不可忽視的因素。

為什麼要進行對口鈍化處理

經普通砂輪或金剛石砂輪刃磨後的刀具刃口，確實存在程度不同的微觀缺口(即微小崩刃與鋸口)。前者可用肉眼和普通放大鏡觀察到，後者用100倍(帶0.010mm刻線)顯微鏡能夠觀察到，其微觀缺口一般在0.01-0.05mm，嚴重者高達0.1mm以上。在切削過程中刀具刃口微觀缺口極易擴展，加快刀具磨損和損壞。

現代高速切削加工和自動化機床對刀具性能和穩定性提出瞭更高的要求，特別是塗層刀具在塗層前必須經過刀口的鈍化處理，才能保證塗層的牢固性和使用壽命。

從國外引進數控機床和生產線所用刀具，其刃口已全部鈍化處理。有眾多的信息表明，刀具刃口鈍化可有效延長刀具壽命200%或更多，大大降低刀具成本，給用戶帶來巨大的經濟效益。

因此，深入研究和實踐刀具對口鈍化這門學問十分重要。這個課題要從以下兩個方麵做起，一個是選擇刃口型式和參數，二是探索刃口鈍化技術及參數，做到兩者的緊密結合。

二、刃口型式與刃口鈍化形狀

常用刃口型式：(見圖1)

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銳刃：刃磨前、後刀麵相交而自然形成的稅刃，其刃口鋒利、強度差、易磨損。一般用於精加工刀具。

倒棱刃：在刃口附近前刀麵上，刃磨出很窄的負前角棱邊，大大提高瞭刃口的強度。用於粗加工和半精加工等刀具。

消振棱刃：在刃口附近的後刀麵上磨出一條很窄的負後角棱邊，切削時增大刀具與工件的接觸麵積，消除切削過程振動。用於工藝系統剛性不足時所用的單刃刀具。

白刃：在刃口附近的後刀麵上磨有一條後角為0°的窄邊或刃帶，可起到支撐導向和擠壓光整作用，用於鉸刀、拉刀等多刃刀具。

倒圓刃：在對口上刃磨或鈍化成一定參數的圓角，增加刃口強度，提高刀具壽命，用於各種粗加工和半精加工的可轉位刀具。

刃口鈍化形狀：(見圖2)

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刃口鈍化幾何形狀，對刀具壽命有很大影響：一種為圓弧型刃口，在刃口轉角處形成對稱圓弧，占80%以上的刀具所采用，適用於粗精加工。一種為瀑佈型刃口，在刃口轉角處的頂麵與側面比率一般為2:1,為不對稱圓弧，適用於惡劣的沖擊性加工。

刀具刃口鈍化技術，其目的就是解決上述刃磨後的刀具刃口微觀缺口的缺陷，使其鋒值減少或消除，達到圓滑平整，既鋒利堅固又耐用的目的。根據不同的加工條件，合理選擇刃口型式與參數，並緊緊與對口鈍化參數的選擇相組合，正確處理好刀具“銳”與“固”的關系，“銳”是刀具切削加工必須具備的特征，同時考慮刃口的“固”也是為瞭更有效的進行切削加工，提高刀具壽命，減少刀具的消耗費用。

三、刀具鈍化方法的發展趨勢

手工鈍化：

最早的鈍化工具是從皮子和石油開始，如到理發館刮臉，理發員在皮子上鐾刀，使刀刃更加鋒利耐用。而在機械加工方麵所用的刀具，我們的前輩有瞭很多豐富的鐾刀經驗，效果非常顯著。舉例如下：

粗加工時，一把新刃磨好的刀具鐾刀可以減少初級磨損階段磨損值，在正常磨損階段後期鐾刀，仍可再延長正常磨損階段，一般刀具壽命提高0.5倍以上。

精加工使用鉸刀時，未經鐾刀其內孔表麵有時達不到圖紙要求，精心鐾刀後表麵粗糙度可穩定Ra1.6-0.8祄，同時刀具壽命可提高1倍左右。

精刨機床導軌，采用負前角寬刃壓光刀，其前後刀麵必須經過平板精心研磨，提高瞭表麵質量才能保證刃口鋒利平直，導軌加工表麵粗糙度可穩定達到Ra0.8祄以下。

某廠加工大炮筒內孔來復線使用的拉槽刀，由於被加工材料韌性和強度高，刀具磨損快，甚至切屑被卡住造成事故，所以必須專門安排有經驗的老工人鐾刀，才能完成這項關鍵性加工。

印刷機墻板精孔加工，采用浮動鏜刀，有進給的走刀痕跡，經研制帶有放大鏡的鐾刀工具後，刃口鋒利平直。其進給量由1mm/r，提高到4mm/r。

某廠內燃機曲軸加工，其設備和刀具是由國外引進，原一盤刀可加工50-60件，采用國產刀片後隻加工15-16件。刀片經鈍化和選用合理鈍化參數後，一盤刀也可加工50-60件。

機械鈍化

為提高鈍化效率和質量，大多采用高效機械鈍化方法。如采用振動鈍化、介質鈍化、研磨漿鈍化、含磨料的橡膠輪鈍化、乾或濕的噴砂法鈍化、翻滾鈍化和含磨料尼龍刷鈍化等。

高效高智能鈍化設備

美國Conicity Technologies LLC公司最新開發的IXM-50錐型鈍化機，是由CNC程序控制，由操作者輸入幾個簡單的命令，它能在同一把刀具的不同表麵，鈍化為不同的尺寸。可鈍化切槽刀和螺紋梳刀等。再從國內數傢引進的刀片生產線可以看到，無論是塗層刀片或非塗層刀片生產線都帶有刀片刃口鈍化機，成為刀片生產中不可缺少的重要工序，這也是國外刀具為什麼性能好壽命高的原因之一。

四、小型刀片刃口鈍化機的研制及鈍化參數

小型對口鈍化機的研制

我國目前大量使用的可轉位刀片，大多由中小工具廠刃磨，國內沒有適用的刀片刃口鈍化機產品，而國外刀片對口鈍化機其價格又十分昂貴(十至幾十萬美元)，因此未經鈍化的刀片刃口狀況不佳，性能差，壽命低，與國外同類刀片性能和壽命相比存在很大差距。如何縮小這個差距,解決刀片刃口鈍化問題？研制一種小型可轉位刀片刃口鈍化機十分必要，更適合國情。小型可轉位刀片刃口鈍化機的原理；采用齒輪減速電子調速電機傳動的行星機構，使刀片自轉並公轉，由高速旋轉的含磨料尼龍盤刷鈍化刀片刃口。該鈍化機由五個部分組成；盤刷頭及滑座部分，刀片轉盤傳動部分，機架及箱體部分，檢測部分及電氣部分。該機具有如下特點：

結構緊湊合理，使用靈活可靠。

刀片轉盤及轉臺轉速無級可調。

鈍化時間長短可控。

刀片刃口鈍化參數在機可測。

鈍化不同刀片形狀、規格的容器盤可換。

經有關廠傢生產使用證明，刀片刃口鈍化機達到設計要求，性能可靠,刀片刃口鈍化效果良好。在硬質合金刀片鈍化後的使用壽命平均提高0.2倍以上，個別刀具提高1-3倍。山東***公司，在陶瓷刀片鈍化後的使用壽命平均提高0.5倍以上，個別刀具提高1-3倍。使用壽命的提高幅度大小是與具體加工條件和所選擇對口型式及刃口鈍化參數有關。

鈍化參數的選擇通過刀片刃口鈍化機的研制和生產使用實踐，初步掌握瞭一些規律，針對不同加工條件，選擇刃口型式和鈍化參數十分重要。由於刀片材質不同，加工條件不同，所選用的刃口型式和鈍化參數也不同，否則達不到延長刀具壽命的預期效果。見如下參數推薦表：

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與國外刃口鈍化參數相對照，占70%刀具鈍化值是在0.0254-0.0762之間。最大值：0.127-0．2032mm。最小值：一根頭髮絲0.0762mm的1/6，即0.0127mm。即使鈍化那麼小，也明顯地強化瞭刀具刃口。

從大量的對口鈍化實踐經驗證實：

刃口不一定越鋒利越好，也不一定是越鈍越好。針對不同加工條件確定不同鈍化值才是最好。

刃口鈍化與對口型式相結合，是最普遍最有效提高對口強度和提高刀具壽命降低刀具費用的措施。

用微粉砂輪刃磨負倒核，其微觀缺口小(可達0.005-0.010mm)，加上小鈍化參數(0.010－0.030mm)，使刃口即鋒利堅固又耐用。有資料表明國外采用較多。

六、結語

綜上所述，刀片刃口鈍化技術十分重要，正如我國古人所說：“千裡之堤，潰於蟻穴”，刀片對口微觀缺口這個“蟻穴”雖小，卻影響刀具性能和壽命這個“千裡之堤”，是不可小視的大問題。刀片刃口鈍化技術是提高刀具壽命減少刀具消耗的有效措施之一；無論在經濟和技術兩個方麵都是可行的，有效的，進一步推動我國切削加工水平的提高，縮小與國外刀具切削性能的差距。

本文對刀具刃口鈍化技術實踐剛剛起步，缺乏經驗，有很多不完善之處，有待進一步改進。提出來的目的是“拋磚引玉”，望引起更多的關註和深入研究，使刀具鈍化技術提高一個新水平。