新型重型车削用硬质合金刀具结构

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1、新型重型车削用硬质合金刀具结构作者：吴立勋燕山大学马军引言车削加工是机械制造加工工艺的主要工序。特别是在重型机械加工制造业中，工件结构尺寸堪称巨型，重量高达60〜80t,甚至上百吨，加工设备重型卧午凹转直径达到6m,重型立车可达到10m。重型车削加工•普通加工相比，切削深度大、切削速度低、进给速度慢。加工余量达单边35〜50mm,加之切削过程屮工件平衡差，加工余罐分布不均匀，机床的某些部件不平衡等因素引起的振动，使加工的动态不平衡过程要消耗很多的机动时间和辅助吋间。所以加工重型零件，提高生产率或机器设备的利用率，必须从增大切削层厚度和进

2、刀量入手，要重点考虑切削用量和卫县的选择，改善刀貝结构和儿何形状，将刀具材质的强度特点考虑进去，以求提高切削用量，显著降低机动时间。1丿J具材料的选择切削常用的刀具材料主要有高速钢、硬质合金、立方氮化硼(CBN)、陶瓷等。重型切削深度一般可达30〜50mm,余量不均，工件表面有硬化层，粗加工阶段的刀具磨损以磨粒磨损形式为主：切削速度一般为15〜20m/min,尽管速度值处于积們瘤发牛区，但切削的高温足使切屑与询刀而的接触点处于液态，减小了摩擦力，抑制了积屑瘤工成。刀具材料的选择要耐磨损、抗冲击。陶瓷类刀具破度高，但抗弯强度低，冲击韧性差

3、，不适于余量不均的重型车削，CBN存在同样的问题。硬质合金却冇较低的摩擦系数，可降低切削时的切削力及切削温度，人大提高刀具耐用度，适于高硬度材料和重载车削粗加工。硬质合金分为倒钻类(YG)、轲钻钛类(YT)和碳化钩类(YW)。加工钢料时，YG类硕质合金的强度和韧性好，但高温硕度和高温韧性较差：重型午削时工件塑性变形大，摩擦剧烈，切削温度高,因此在重型车削中很少用YG类硬质合金。YT类硬质合金有高硬度和耐磨性、高耐热性、抗粘结扩散能力和抗氧化能力，是重型车削常用的刀具材料，适于加工钢料。然而在低速车削时，切削过程不平稳会造成YT类合金的韧

4、性差，产牛崩刃：尤其是加工一些高强度合金材料时，YT类便质合金耐用度下降快，无法满足使用要求。在这种情况下应选用YW类刀具或细晶粒、超细晶粒合金刀具(如643等)。细晶粒合金的耐辭性好，更适川于加工冷硕铸铁类产品，效率较YW类刀具可提高1倍以上。用硬质合金刀具提高重型加工的千削速度，是提高生产率的关键Z—,也是缩短生产循环期的有利因素。工序中分儿个行程切除大余量，毎次的切削深度很小，而利用硬质合金刀具的切削性能，切削速度就会大大提高。2刀具角度的选择重型车削粗加工阶段，工件外表而的锻造氧化皮、裂纹、铲坑、铸造夹朵、气孔等缺陷都易导致刀具

5、破碎，因此应选择合理刀具角度。重型加工条件下，因粗加工要切除很厚的切屑，午刀一般采用前角g=8。〜12。，而普通g=15°o切削刃倾角1=10。〜18。。如果减小前角，即增人切削角，可在某种程度上增加切削刃的强度。应指出：减小前角，切削力增大,但在g由15。变到10。吋，切削力增加得很小，而增大的工作前角和楔角，提高了刀刃的锋利性和刀尖强度3尤其是在工件很重，旋转带有冲击性的负荷时，切削刃的刃倾角1=10。〜18。创造了最有利的切削条件，因而在切削时，冲击力的作用点离开了刀尖，可防止刀尖破碎。同吋，在主切削刃上开有1mm左右宽的负倒棱、

6、R2mm左右的刀尖圆角以提高刀刃的抗冲击性能，但刀具安装角度还要根据实际情况调整。3刀具结构的选择粗加工阶段切削余量大，对刀具的刚性要求较高。一般而言，整体刀具刚度好，但结构笨重，装卸困难：而机夹刀具拆卸灵活，动刚度也可满足加工婆度。机夹刀具的刀片材质选择及夹持结构对加工精度很重要，实际加工中发现，偏心销夹紧和勾头压紧式不适合重型粗加工，因为粗加工时工艺系统振动大，常使压紧机构松动，导致刀片损坏：上压式结构也常因阻碍了切屑的流出而造成压块的损坏。机夹刀具的制造粹度要求也很高，因为即使微小的误差，也能使定位机构变成承力机构，由于重型切削的

7、加工过程中切削力很大，易使刀具损坏。经实际加工验证，图1所示结构的刀具更适于重型车削的粗加工。1.刀夹2.垫板3.挡铁4.附加卷屑器5.螺栓6.刀片图1用机械法固定换质合金刀片的车刀这种新型硕质合金机夹车刀，装有可调整的附加卷屑器，使切屑卷成螺旋线型滑出。图1屮，附加卷屑器4同时又是刀片6的夹持器，使刀片紧固在刀夹1中。切削时，切屑碰到卷屑器的工作部分就卷起来，此部分焊一个厚3〜5mm的硬质合金片。附加卷屑器的前端压住硬质合金刀片，而后端则压住挡恢3。挡铁3下部及垫板2上部有锯齿纹，刀片磨损后，借此结构可将刀片伸出。垫板，用合金及淬火工

8、貝钢制成，用以保护硬质合金刀片不受折损。该新型机夹车刀采用长方形刀片，磨刀吋，刀片夹在专用刀杆内，磨出的刀具角度用样板检查。硬质合金刀片的刃磨角度为，前角g=10°,后角a=8°,主偏角kr=55。或45。