车刀的选择原理分析与使用实践探究

杨 莹

（遵义职业技术学院，贵州 遵义 563000）

刀具是金属切削加工的基础，选择合适的刀具，对机械加工质量的影响巨大。因此，文章就金属车削加工中的车刀进行研究，探讨其类型、材料、几何形状对于切削加工的影响。

1 车刀的选择原理分析

1.1 车刀的类型选择

车刀根据其加工的形状可分为：外圆车刀、端面车刀、螺纹车刀、切槽刀、仿形车刀、内孔车刀、内螺纹刀、内切槽刀等等；

车刀根据其结构可分：整体车刀、机夹式车刀、焊接车刀、可转位车刀等等；

车刀类型的选择主要基于以下2个因素：

（1）工件的形状和尺寸。对应的形状必须用对应的车刀，外圆车刀用于外圆、外圆锥的车削。但也可灵活使用，例如，用螺纹刀倒角。对于复杂形状可使用仿形刀，如球面、曲面。

（2）生产的规模和现有条件。单间小批量生产可使用整体式和焊接式车刀，成本低，但需要经常磨刀，故效率较低；也可以使用可转位车刀，提高车刀的使用效率。大批大量生产可使用机夹式车刀可直接更换刀片，减少刃磨的时间。

1.2 车刀的材料选择

刀具材料主要针对刀具切削部分的材料。

车刀的材料主要有：工具钢、硬质合金、陶瓷、超硬材料。刀具材料的选择需根据工件的材料、精度要求等实际情况来进行选择（表1）。

表1车刀的材料及适用范围

刀具材料的选择要充分考虑其硬度、耐磨性、强度、韧性、耐热性、工艺性、经济性、导热性和膨胀系数。车削加工最常用的材料是高速高和硬质合金，低速加工时用高速钢，高速加工时用硬质合金，硬度低的或断续加工时用高速钢，硬度高或连续加工时使用硬质合金[1]。

1.3 车刀的几何形状选择

车刀的几何形状“三面、两刃、一刀尖”主要的几何尺寸有前角、后角、副后角、主偏角、副偏角、刃倾角和刀尖圆弧半径。

前角选得越大，刀刃越锋利，但是刀刃的强度变差，从而缩短了刀具的寿命；精加工时，前角通常选得较大以增加刀具的锋利性，粗加工时，前角通常选得较小以提高刀具强度。

后角的作用是减小工件已加工表面与刀具的摩擦。工件的材料硬度越高，塑性则越差，后角越小。工艺系统不足时，应减小后角。

主偏角的选择取决于工艺系统的刚性条件和加工的工件形状。当工艺系统刚性较好时，选择较小的主偏角能够改善刀具的耐用度、并提高工件表面的加工质量；当工件的刚性不足时，增大主偏角可避免工件的变形。另外，精车直角台阶，选择90°的主偏角。

副偏角的大小主要根据表面粗糙度的要求选取。

刃倾角影响刀刃的强度和切屑流出的方向。[2]

车刀的选择除了考虑其类型、材料和几何角度以外，还要充分的考虑其使用寿命。刀具的寿命有两种计算原则：最高生产率寿命和最低生产成本寿命。

2 车刀的选择和使用实例研究

以图1所示的零件为例，研究加工刀具的选择：

图1某轴零件的零件尺寸

（1）以最低生产成本寿命Tc来进行刀具参数的选择。

（2）刀具材料选择主要决定于工件、以及加工的阶段；通常硬质合金比高速钢贵，硬度更高适合粗加工。

（3）刀具几何角度的选择根据经验归纳如下，粗加工选择刀具角度较小的刀，因为刀具较钝时，强度更高，不易磨损。前角的选择可根据行业规定来选择；后角一般可在6°～l2°之间选取，硬质合金刀具可在 2°～l2°之间选取，粗车时 3°～6°，精车时 6°～l2°；主偏角一般可在 45°～75°之间选取，车细长轴可在 75°～90°之间选取，车台阶轴时则取 90°；副偏角一般可在 10°～l5°之间选取；刃倾角可在-4°～+4°之间选取，粗加工取负值，精加工取正值。所示零件的刀具选择如表1所示。

表1零件的刀具选择

选择好车刀的类型、材料和几何角度后，车刀还有非常关键的两步——刃磨车刀和安装车刀。刃磨车刀需要根据刀具的类型选择合适的砂轮类型，粗磨车刀选氧化铝砂轮、精磨车刀选碳化硅砂轮。刃磨的步骤为：磨焊渣→粗磨主后刀面→粗磨副后刀面→粗磨前面→磨断屑槽→精磨主后面→精磨副后面→磨倒棱→磨过渡刃。安装车刀需要注意：刀尖的“对心（工件中心）”、刀杆伸出刀架的长度适中。

最后，车刀是机械加工刀具中的一种，另外还有铣刀、钻头、镗刀、拉刀等等，有的和车刀一样是单刃刀，有的是多刃刀，在刀具的选用方法上是类似的原则。但仅掌握刀具的选择原则还不够，刀具仅仅是机械加工工艺系统的一部分，需要联系多方面的因素综合考虑、灵活思考。