第三節 車刀結構及刃磨

一、車刀的結構、組成及位置作用

1．車刀的結構

車刀在結構上可分為整體式、機夾式、焊接式、可轉位式四種形式，其類型、特點及用途見表2-6。

2．車刀的組成及位置作用

車刀的組成及位置作用見表2-7。

二、常用車刀的種類與材料

1．車刀的種類和用途

車刀的種類很多，可按用途和結構分類，具體見表2-8。

2．車刀切削材料

目前常用車刀切削材料有高速鋼和硬質合金兩大類，另外還有陶瓷和超硬刀具材料（見表2-9）。

三、車刀的切削角度

1．確定切削角度的參考系

用來確定刀具幾何角度的參考坐標系有兩大類：一類稱為標注參考系（靜態參考系），是刀具設計計算、繪圖標注、制造、刃磨及測量時用來確定刀刃、刀面空間幾何角度的定位基準，用它定義的角度稱為刀具的標注角度（靜態角度）；另一類稱為工作參考系（動態參考系），是確定刀具切削刃、刀面在切削過程中相對于工件的幾何位置的基準，用它來定義的角度稱為刀具的工作角度。

下面以外圓車刀為例，說明標注參考系（見表2-10）。

以上刀具各標注角度參考系均適用于選定點選在主切削刃上，如果選定點選在副切削刃上，則所定義的是副切削刃標注參考系的坐標平面，應在相應的符號右上角加標“′”以示區別，如副截面Po′。

2．車刀切削角度及其作用

車刀切削部分共有六個獨立的基本角度，它們是：主偏角、副偏角、前角、主后角、副后角和刃傾角；另外還有兩個派生角度：刀尖角和楔角，如圖2-7所示。車刀切削部分的角度及其作用見表2-11。

3．車刀的工作角度

以上所介紹的車刀切削角度是車刀在靜止狀態時的切削角度，也就是一般刀具圖紙上所標注的角度。車刀在進行切削加工時，由于受進給運動、刀具安裝及工件形狀的影響，其實際的切削角度與靜止狀態時的切削角度相比發生一定的變化。一般情況下，這種變化較小，可以忽略不計。但在某些加工情況下，則應加以考慮。車刀在切削狀態下的切削角度稱為工作角度。

（1）車刀安裝位置對車刀工作角度的影響

① 車刀刀尖與工件中心相對位置對工作角度的影響 車刀車削外圓時，如果刀尖對準工件中心，刀具的工作角度與靜止角度相同，否則會發生變化，如圖2-8所示。

當刀尖高于工件中心時，前角增大，后角減小，如圖2-8（a）所示。

當刀尖低于工件中心時，前角減小，后角增大，如圖2-8（b）所示。

應當注意的是，在車削內孔時，刀尖相對工件中心安裝位置對工作角度的影響與車外圓時相反。

② 刀桿與進給方向不垂直對工作角度的影響 安裝車刀時，如車刀刀桿的軸線與進給方向垂直，刀具的工作主偏角、副偏角與靜止角度相比均不發生變化，否則會發生變化，如圖2-9所示。

當刀桿軸線向右傾斜時，主偏角偏大，副偏角減小，如圖2-9（a）所示。

當刀桿軸線向左傾斜時，主偏角減小，副偏角增大，如圖2-9（b）所示。

（2）進給運動對工作角度的影響

① 縱向進給對工作角度的影響 車刀在做縱向進給時，刀刃上選定相對于工件表面的運動軌跡為一螺旋線，基面和切削平面均發生偏轉，從而使工作角度與靜止角度相比發生變化。此時的工作前角較靜止前角增大，后角較靜止后角減小，如圖2-10所示。一般車削時，由于進給量不足以使基面及切削平面偏轉過大，故可不考慮工作角度的變化。但進給量大時，如車削大螺距螺紋或多頭螺桿時，在刃磨刀具時就應當考慮工作角度的變化。

② 橫向進給對工作角度的影響 車刀做橫向進給時（如進行切斷），刀尖的運動軌跡也為螺旋線，工作角度也發生變化，此時刀具的工作前角增大，工作后角減小，如圖2-11所示。

四、車刀切削角度的作用與選擇

1．前角的作用與選擇（表2-12）

2．后角的作用與選擇（表2-14）

3．主偏角的作用及選擇（表2-15）

4．副偏角的作用及選擇（表2-16）

5．刃傾角的作用及選擇（表2-17）

6．過渡刃的作用與選擇（表2-18）

五、刀具的磨損和刃磨

刀具隨著切削過程的進行必然會鈍化，刀具鈍化后，改變了原有的幾何形狀正常的切削性能，這時必須重新刃磨或更換切削刃（可轉位刀具）。刀具鈍化的主要原因有兩種：一種叫磨損，就是在切削過程中，由于工件-刀具-切屑的接觸區里發生著強烈的摩擦，以致刀具表面某些部位（如前、后刀面）的材料被切屑或工件逐漸帶走而磨損，刀具的磨損是一種不可避免的現象；另一種叫破損，可能是由于刀具的設計、制造及使用不當，也可能是由于刀具（尤其是一些脆性材料，如硬質合金、陶瓷等刀具）受切削力沖擊而疲勞，以致在切削過程中切削刃或刀片發生脆性破損，這種破損也遵循一定的統計規律。

1．刀具磨損的形式

由于加工材料不同，切削用量不同，刀具磨損的形式也不同，主要形式見表2-19。

2．刀具的磨損限度

如前所述，一般的刀具都可用后刀面的摩擦帶寬度VB來表示刀具的磨損程度。隨著切削加工的進行，VB值將逐漸增大，切削力及切削溫度也隨之上升。但在整個切削過程中，VB值的擴展速度是變化的，新刃磨好的刀具剛開始切削時，磨損速度較快，然后就很快穩定下來進入正常磨損階段，磨損速度減慢并趨于一個常數。當VB達到一定值后，切削力及切削溫度都明顯升高，于是磨損速度急劇上升，若繼續切削則刀具會迅速毀損。另外，隨VB值的增大，加工表面質量及加工精度也會惡化。因此，當VB達到某一數值后就必須及時換刀、刃磨或更換新的切削刃，這就是通常所說的“磨損限度”。表2-20所列為常用刀具的磨損限度。

3．刀具的手工刃磨及研磨

正確刃磨車刀是車工必須掌握的基本功之一。只懂得切削原理和刀具角度的選擇知識還是不夠的，還要正確地掌握車刀的刃磨技術，否則仍然不能使合理的切削角度在生產實踐中發揮作用。

車刀的刃磨一般有機械刃磨和手工刃磨兩種。機械刃磨效率高、質量好、操作方便，在有條件的工廠應用較多。手工刃磨靈活，對設備要求低，目前仍普遍采用。對于一個車工來說，手工刃磨是基礎，是必須掌握的基本技能。刀具的手工刃磨及研磨基本技能見表2-21。