2019年 第9期冷加工
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刀 具
■■皖北经济技术学校 （安徽阜阳 236400） 李仰庆
摘要：切削加工过程中会出现刀具磨损、崩刃等现象，直接影响加工质量及工作效率。本文主要介绍刀具受不同形状、不同材料的切屑影响所表现出来的不同的磨损、崩刃形式，以及刀具磨损崩刃后刀具重磨和不同切削参数的刀具切削角的选择。
车削过程中，金属工件被切削表面，受到刀具的挤压力，同时刀具也受强大挤压和剧烈摩擦，但物理性
能更硬的刀具，迫使工件表面被切成屑而脱离工件，工件生成了以刀尖点为旋转轨迹的新表面。切削过程中，切削热聚集在切削区内，刀尖部位在900～1 000℃的高温下，承受着磨损，也承受着切削力冲击，有时会产生刀具崩刃。
１.刀具磨损时物理性能表现形式
（1）切屑的变规律。切削过程中，随着切削过程的延续，切屑颜随切削热变深，切屑外层发生着有规律的变。切削塑性金属时，其规律是：浅黄→深黄→浅蓝→深蓝→灰蓝泛白。每一个层次的变化代表着切削热生成切屑变的物理变化。切削脆性金属材料时，其规律是：浅灰→深灰→亮灰→紫晶亮灰。每一个层次的变，代表着车脆性金属时（灰铸铁工件）切削热生成切屑变的物理变化。
（2）切屑的形变规律。切削过程中，刀具必然磨损，切屑
的形状会逐渐变化，车刀卷屑槽的几何形状技术参数刃磨不当，也会造成新刀刃磨的车刀不易卷屑。切削刀具的正常磨损也会被迫改变车刀的卷屑性能。车塑性金属材料时，螺旋卷筒状切屑向带状缠绕屑发展，切屑不易折断，缠绕在刀具或工件上随工件旋转，打坏车刀。车脆性材料时切屑飞溅、崩碎，同时产生摩擦火花，伴随着尖锐刺耳的高分贝尖叫声。
如果机床、工件及刀具三方面综合耐切削因素允许，粗加工工艺最理想的切屑为“C ”形屑。精加工工序最理想的切屑为因自重能折断、排屑顺利的螺旋卷筒状屑。
（3）工件表面的变化。如果刀具磨损，工件表面会残留毛茸刺渣屑和不规则亮点附体渣，表面粗糙度值上升。工件夹头部位发生周向位移或轴向窜动夹痕。已加工表面发生径向跳动，尺寸公差不易控制。
（4）刀具的刀尖部位几何形状变化。刀具磨损会使切削阻尼系数值增大，同时也会使切削
热增大，卸下刀具，发现刀尖部位由过渡刀刃和修光刀刃组成的刀尖已不存在，被磨损成由主后面、副后面和前刀面三维相交的半球面。刀具的切削功能被改变成超强摩擦的挤削性能。
2.刀具崩刃产生的原因
（1）安装刀具时，刀尖低于工件轴心，切削过程中容易产生“扎刀”崩刃。
（2）金属脆性材料中的“砂眼” 、“气孔”、 “裂纹”及“夹渣”使刀尖受“冲击”崩刃。
（3）切削中发生了振动，引起了刀尖受“振动”崩刃。
（4）工件旋转后为假想圆柱面，断续的车削会引起切削进给行程的“撞刀”崩刃，或执行“试车削”时，刀尖空行程对刀越位，而引起“撞刀”崩刃。
（5）刀具不断切削，到了急剧磨损阶段，操作人没有及时重磨车刀，会产生磨损“阻尼”崩刃。
（6）几何角度为精加工工艺车刀，错用在粗加工切削工艺中，或切削用量选择不当，或车
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车刀种类65
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刀牌号与材料可加工性能不符，造成了切削力增大的“闷车”崩刃。
3.正常刀具磨损的三个阶段
（1）初期磨损阶段。刀具开始切削后，在较短的时间内很快磨损，叫初期磨损阶段。这是因为被砂轮磨削的刀具刃口是锯齿状（放大镜可见）。此锯齿状刀口很快被过渡面切屑磨平。初期磨损量的多少与车刀刃磨质量有关，与刃磨车刀切削角度值正确与否有关，与切削用量选择正确与否有关，车刀的初期磨损量越少，车刀在正常磨损阶段的工作时间就越长。
（2）正常磨损阶段。在这个阶段，刀具磨损缓慢，各种切削性能比较稳定。加工效益和切屑去除率等
主要在本阶段体现，切削加工进入“概率法”操作时间段。在此阶段中，切屑颜基本一致，排屑顺利，无高分贝噪
声。工件尺寸公差容易控制，表面粗糙度也容易控制。
正常磨损阶段，主轴停机，进行刀具的油石研磨，可提高和延长刀具寿命。
（3）急剧磨损阶段。随着切削时间的推移延续，刀具的锋利刃口会缓慢变钝，切屑颜变异到深蓝泛白或变异到紫晶亮灰，工件切削区出现摩擦火花和高分贝噪音，此时可能出现工件自由度不易限制，就说明刀具进入到急剧磨损阶段，刀具需要重磨。
4.刀具发生非正常磨损的因素
粗车时选择的切削用量，主要是考虑提高生产率，同时兼顾刀具寿命，如果切削中加大背吃刀量、进给量及提高切削速度都能提高生产率，但是为了延长刀具寿命，应当在粗加工工艺中，把背吃刀量放在第一位，进给量放在第二位，切削速度放在第三位。精车时选择的切削用量也是
要提高生产率，兼顾刀具寿命，又能保障工艺质量，都把切削速度放在第一位，进给量放在第二位，背吃刀量放在第三位，切削过程中切削速度选择过高是刀具非正常磨损的重要因素。
5.刀具重磨
（1）刀具重磨的基本原则。任何种类车刀、刨刀、镗刀及铣刀都有相同的切削功能，都是主切削刃有旋升切入性质的后角面。副切削刃下有增加强度又减少摩擦的副后面，前刀面上有排屑顺利的前角面，所以重磨的刀具都要坚持分别进行三个面的刃磨。车刀重磨因果关系如附图所示。
刀片窄长的刀具，重磨时要多磨长，少磨窄，以刃磨切削深度后面或副后面为主磨削面。
刀片的几何形状为四方形，重磨时应多磨宽，少磨长，以刃磨主切削面、主后面为主磨削面。
车刀重磨因果关系
图1 零件结构局部示意
2.零件结构工艺性分析
由图1零件可知，孔内侧端面边缘距右侧部位的最小距离为4.5mm
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