新型可調(diào)刀瘤切削(SWC)重型車削加工不僅是為了提高加工重型零件的生產(chǎn)率及設(shè)備利用率老玛，還要求降低能耗并進(jìn)行干切削。結(jié)合我國(guó)現(xiàn)代切削加工實(shí)際情況钧敞，設(shè)計(jì)新型可調(diào)刀瘤切削重型車削刀具時(shí)，應(yīng)綜合考慮刀具材料蛙陆、刀具涂層和刀具幾何形狀之間的相互兼顧的優(yōu)化關(guān)系笨迂，與解決不同切削條件下精粗加工工藝的集成以及對(duì)干式切削與綠色切削的新技術(shù)要求的實(shí)現(xiàn)程度問(wèn)題，其相關(guān)技術(shù)和管理手段應(yīng)服務(wù)并能優(yōu)化整個(gè)加工過(guò)程的高效要求买鹊。因而捍彼，新型可調(diào)刀瘤切削重型切削車刀工具系統(tǒng)先進(jìn)技術(shù)的推廣與應(yīng)用對(duì)提高重車削效益有其重要的意義。

　　重型車削是指切削速度Vc≥38m/min筑卑，背吃刀量ap≥10mm蒜猎，進(jìn)給量f≥0.5mm/r的車削加工，在我國(guó)由于工藝條件所限，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的重型車刀一般背吃刀量ap=25mm川麦，進(jìn)給量f≥1.0mm/r显憾，切削速度度Vc≥40～60m/min，與普通加工相比善歌，切削深度大件塌、切削速度低、進(jìn)給速度慢吸哩。加之切削過(guò)程中工件平衡較差漱凝、加工余量分布不均勻、機(jī)床的某些部件不平衡等因素引起的振動(dòng)诸迟，使加工的動(dòng)態(tài)不平衡過(guò)程要消耗很多的機(jī)動(dòng)時(shí)間和輔助時(shí)間茸炒。與普通車刀相比較，重型加工切削用量較大阵苇、工作條件與刀具加固方式也有很大不同扣典，刀具的設(shè)計(jì)具有自身的顯著特點(diǎn)。所以慎玖，刀瘤切削重型車削加工不能僅表現(xiàn)在一道工序或一臺(tái)設(shè)備上贮尖，應(yīng)服務(wù)于整條生產(chǎn)線效益的提高，包括刀具結(jié)構(gòu)趁怔、幾何形狀湿硝、刀體材料、切削刃材料润努、刀具涂層等多個(gè)方面綜合的整體性能應(yīng)服務(wù)于整個(gè)系統(tǒng)关斜，刀瘤切削重型車削加工技術(shù)與便于操作與管理的工具系統(tǒng)的應(yīng)用工程問(wèn)題必須及時(shí)解決。

　　1.刀瘤切削重型加工刀具材料與刃口幾何參數(shù)優(yōu)化選擇的系統(tǒng)性　　

　　1.1重型車削的刀瘤切削機(jī)理

　　重型切削深度一般可達(dá)30～50mm铺浇，且余量不均痢畜，工件表面的硬化層使粗加工階段的刀具磨損以磨粒磨損為主。切削速度一般為15～20m/min祷消，刃口處于積屑瘤發(fā)生的區(qū)與時(shí)段轴及，因而在充分發(fā)揮刀具先進(jìn)材質(zhì)強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，改善與優(yōu)化刀具結(jié)構(gòu)和幾何形狀约落，能有效利用積屑瘤生成與消除規(guī)律進(jìn)行刀瘤切削塑渤，也能從增大切削層厚度和進(jìn)刀量入手，充分利用修光刃進(jìn)行大進(jìn)給的“Wiper”技術(shù)(即用一個(gè)短的直線或短的大半徑圓弧來(lái)聯(lián)結(jié)刀尖圓角和副切削刃确铛，從而能降低已加工表面的粗糙度的技術(shù))饱舆，提高加工表面的光潔度，達(dá)到降低切削力巨揪、減小摩擦力稻蒂，進(jìn)行干式與綠色切削的高效加工目的蒿荤。

　　1.2刀瘤切削重型車削刀具的高效材料特性與結(jié)構(gòu)變化的系統(tǒng)性

　　刀瘤切削重型刀具刀片材質(zhì)與型號(hào)的選用要符合加工系統(tǒng)條件的高效要求，否則就產(chǎn)生負(fù)面影響秒牙。因而禾绊，必須考慮刀具材料的耐磨損、抗沖擊性能乍恐。彎強(qiáng)度低评疗，沖擊韌性差的陶瓷類刀具，不適應(yīng)余量不均的重型車削茵烈，CBN也存在同樣的問(wèn)題百匆。硬質(zhì)合金的摩擦系數(shù)較低，刀具高溫耐用度強(qiáng)呜投，適于高硬度材料和重載車削粗加工加匈，但要有具體的工藝措施。例如：

　　在加工鋼料時(shí)仑荐，K類硬質(zhì)合金重型車削時(shí)工件塑性變形大雕拼，摩擦劇烈，切削溫度高粘招，因此在重型車削中很少用啥寇，如采用熱管式刀具，刃口有效持續(xù)冷卻洒扎，適應(yīng)性將會(huì)加強(qiáng)辑甜。P類硬質(zhì)合金有高硬度、高耐磨性以及高耐熱驹播、抗粘結(jié)擴(kuò)散能力和抗氧化的性能蝎业，是重型車削常用的刀具材料，適于加工鋼料谓虽。但在低速車削且切削過(guò)程不平穩(wěn)時(shí)捣卵，YT類合金的韌性較差，會(huì)產(chǎn)生崩刃笤簸，尤其是加工一些高強(qiáng)度合金材料時(shí)借陕，YT類硬質(zhì)合金耐用度下降快，無(wú)法滿足使用要求檬桅。為進(jìn)一步提高加工效益物少，刀具材料的應(yīng)選用M類刀具或細(xì)晶粒、超細(xì)晶粒合金刀具(如643等)芹寓。與P類硬質(zhì)合金相比，其在重磨前壽命的增加遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)重磨后的壽命損失笼糙，因?yàn)樗牧硪粋€(gè)優(yōu)點(diǎn)是刃口鋒利妓唬，即在加工條件惡劣的場(chǎng)合也可替代高速刀具铲瞎，應(yīng)用范圍比較廣泛。加之細(xì)晶粒合金的耐磨性好苫昌，更適用于加工冷硬鑄鐵類產(chǎn)品颤绕，效率較YW類刀具可提高1倍以上。一般以上加工條件不能充分具備祟身，所以重切削刀具結(jié)構(gòu)必須考慮并適應(yīng)因加工條件不足或變更奥务，調(diào)換不同類型刀具材質(zhì)，也即適應(yīng)調(diào)換同類與不同類刀片和調(diào)整刃口幾何參數(shù)的需要袜硫，刀具結(jié)構(gòu)的相應(yīng)變化應(yīng)利于操作與管理的具體要求氯葬。

　　1.3刀瘤切削重型車削刀具可轉(zhuǎn)位刀片尺寸的高效特點(diǎn)與調(diào)換的系統(tǒng)性能

　　重型車加工可轉(zhuǎn)位刀片尺寸的具體要求為：正方形刀片的最小邊長(zhǎng)為19mm；三角形刀片的最小邊長(zhǎng)為19mm婉陷；五邊形刀以提高生產(chǎn)率來(lái)說(shuō)是一種經(jīng)濟(jì)的方法帚称，刀片的最小邊長(zhǎng)為13mm；菱形要考慮刀片的最小邊長(zhǎng)為16mm秽澳。其刀片毛坯主要幾何參數(shù)允差與平面度偏差應(yīng)符合YS/T553-2006相關(guān)規(guī)定闯睹。為提高可調(diào)刀具工具系統(tǒng)高效管理與使用的簡(jiǎn)便可靠與標(biāo)準(zhǔn)化以及工藝過(guò)程集成的質(zhì)量水平，刀片的精度等級(jí)應(yīng)為A級(jí)或F級(jí)担神。為便于調(diào)整前后角的需要楼吃，后角相對(duì)刃口初始前角應(yīng)在15°、20°入驮、25°(代號(hào)為D路统、E、F)之間選取鹊逛，從而具有7～15°左右的調(diào)整量渺类。如主偏角調(diào)整變化的幅度較大，刀片形狀應(yīng)應(yīng)在S象讶、C累换、M型號(hào)之間選擇。因而盏拐，為調(diào)換刀片的需要待插，刀具切削部分應(yīng)在刃口背吃刀量的矢量線上留有調(diào)整刀片退量的尺寸÷犹唬基于綠色切削的基本要求捷妥，刀槽主偏角應(yīng)在45°～60°變化，這樣刃口主偏角的變化夹勾，在不增大進(jìn)給量的情況下摩潮，能增大切削厚度減小切削力，還能不同程度儲(chǔ)存一部分機(jī)床功率以提高生產(chǎn)率这溅。

　　刀片刃口幾何參數(shù)的變化應(yīng)具有以下特點(diǎn)：前角γo=15～30°组民、后角αo=5～8°棒仍、主偏角κr=45～75°、刃傾角λs=3～6°臭胜、過(guò)渡刃主偏角κrε=30～15°莫其、副偏角κ'r=15～30°、修光刃偏角κr1=0°耸三、修光刃刃傾角λs1=0～10°乱陡、主切削刃負(fù)倒棱寬度必須小于切削厚度ap(=f·sinκr)、bγ1=(3/4～1/2)f仪壮，刀尖圓角半徑rε=0.3～1.0mm憨颠，修光刃長(zhǎng)度為背吃刀量的1.5倍，刃傾角為+15°睛驳，起到刮削作用烙心，刃口棱面負(fù)前角似＝-30°由倒棱獲得，效率將有所提高乏沸。刀槽初相角參數(shù)κcγ=60°∪45°淫茵、αco=(25°∪20°∪15°)、λcs=6°牲耐、副偏角κco=-30°师莫。刀片角度為γpo=15°∪20°∪25°αpr=20°∪15°、刃傾角λps=0°琐惩。在κr<90°的情況下狮消，主、副刃傾角均由前角調(diào)整15°左右獲得目溶。這樣結(jié)合刀片的調(diào)換性能搪古，能使刃口刀具幾何參數(shù)與切削用量參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

　　1.4涂層

　　為使刀具具有高可靠性咕隶，刀具涂層是不可缺少的赁霉，由于刀具涂層有類似于冷卻液的功能，能產(chǎn)生一層保護(hù)層倚辟，把刀具與切削熱隔離開(kāi)來(lái)谬碱，使熱量很少傳到刀具，從而能在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持刀尖的堅(jiān)硬和鋒利早假。而表面光滑的涂層還可以減少摩擦來(lái)降低切削熱蠢挡，保持刀具材料不受化學(xué)反應(yīng)的作用。重切削刀瘤切削刀片應(yīng)選用TiAlN涂層和Mo2軟涂層的多涂層刀具刀片凳忙，以有硬度高业踏、耐磨性好的特性，又有摩擦系數(shù)小涧卵、切屑易流出的替代冷卻液的功能堡称。在干切削技術(shù)中瞎抛，刀具涂層發(fā)揮著非常重要的作艺演，用現(xiàn)已解決了涂層與基體材料結(jié)合強(qiáng)度低的技術(shù)難題應(yīng)盡快應(yīng)用于重車削的却紧。

　　2.斷屑可控性的降低與可調(diào)斷屑寬度的刀片壓板技術(shù)

　　一般，不可調(diào)刀具由于結(jié)構(gòu)功能的缺陷胎撤，刃口前角參數(shù)的優(yōu)化不理想晓殊，因而在重型車床上用大切深、大進(jìn)給量車削鋼件進(jìn)時(shí)伤提，切屑又寬又厚發(fā)紫巫俺，動(dòng)力消耗既大，形成的C形屑更容易損傷切削刃或飛濺傷人肿男。而刀瘤切削重型車削刀具刃口實(shí)際工作前角大(由積屑瘤形成的實(shí)際前腳可在50°左右)柿癞，動(dòng)力消耗減少1/3左右，切屑顏色由白轉(zhuǎn)黃皂州，且由于有過(guò)渡刃和負(fù)刃的作用哩讶，斷屑槽的槽底圓弧半徑加大(寬度一般為10mm)，能使切屑向上卷曲劈产，卷成螺旋線型發(fā)條狀切屑誊配，并能在加工表面上碰撞折斷，或靠其自重墜落卡涮，可控性較強(qiáng)请状。不會(huì)使刀片切削刃不受沖擊而破碎，生產(chǎn)效率能較大幅度提高皱耗。但未能很好解決它的刃口角度的調(diào)整與重磨問(wèn)題铝儒，工作與冷卻條件的變化以及檔屑機(jī)理的不完善，斷屑的可控性也會(huì)降低极棵，因而可調(diào)斷屑寬度的刀片壓板技術(shù)問(wèn)題應(yīng)及時(shí)解決抬邑。

　　針對(duì)重型加工車削工作條件的變化情況，刀片可調(diào)整斷屑寬度的壓板前部卷屑的工作部分焊有厚3～5mm的硬質(zhì)合金片惩阶。前端下部壓住硬質(zhì)合金刀片挎狸，而后端則與擋板球形內(nèi)弧面緊密配合，并靠壓板下部的有限往返直線運(yùn)動(dòng)調(diào)整位移量断楷，以適應(yīng)調(diào)換內(nèi)接圓半徑在一定范圍變化的不同型號(hào)刀片與刀片重磨后調(diào)整夾緊的需要锨匆。上部壓板能在下部壓板的接觸面上能作有限往返運(yùn)動(dòng)，且能靠壓板螺栓有效緊固冬筒，強(qiáng)度較高恐锣。上部壓板調(diào)整量為正負(fù)1～2mm，能使切屑成螺旋狀卷出舞痰。斷屑寬度調(diào)整量應(yīng)依據(jù)切屑剖面的大小而定土榴。不應(yīng)使切屑猛烈沖擊壓板前端诀姚，否則會(huì)造成車刀的切削部分破裂，也要及時(shí)更換磨鈍的或破裂的刀片玷禽，把切屑渣從壓板上清理凈赫段。刀瘤切削在加工過(guò)程對(duì)檔屑器的沖擊不是很大，這種重型車刀的可調(diào)整斷屑寬度的多功能壓板結(jié)構(gòu)效應(yīng)較好矢赁。

　　該類可轉(zhuǎn)位刀片應(yīng)與刀墊糯笙、刀槽形成變界面組合梁，其伸出刀墊與刀槽前端邊沿的長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò)2mm蹈瑟，以便于刀片的修磨與調(diào)整主偏角夯铡。刀片有單斜面與矩形截面兩種。刀墊與刀片接合面有裝配誤差時(shí)相誓，要及時(shí)修正以保證裝配精度闷墅。壓緊螺栓位于壓板上方，為浮動(dòng)壓境裝置贡按，不容易被切屑損壞熙屁。比較適合重型切削，要求各部件配合良好栋固，接觸性能高肥稠，否則會(huì)產(chǎn)生較大振動(dòng)，不利于生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量的提高埋署。

　　3.刀具結(jié)構(gòu)與工具系統(tǒng)

　　刀瘤切削重型車加工系統(tǒng)玫桅，要求刀具結(jié)構(gòu)能在最小范圍內(nèi)適應(yīng)加工系統(tǒng)中相關(guān)的調(diào)整、調(diào)換與變化要求绷匀，所以不僅要求切削部分與加持部分的構(gòu)件的參數(shù)要在相近范圍內(nèi)有效變化哭振，而求要求配合精度要符合刀具結(jié)構(gòu)的動(dòng)靜剛度要求，因而不同類型刀槽參數(shù)要有相應(yīng)的初相角楔绞，刀頭切削部分不僅能做平面直線有限往返與圓弧的有限運(yùn)動(dòng)縱向结闸，而且能做相應(yīng)刀片定位銷與刀片可調(diào)壓板以及圓弧球面可調(diào)壓板以及刀桿構(gòu)件配合精度與連接強(qiáng)度高的配合精度與結(jié)合強(qiáng)度要高，并具有良好的平衡性能酒朵，剛性優(yōu)異桦锄，不致發(fā)生異常振動(dòng)，也能在承受較大切削力時(shí)有過(guò)載脫落裝置蔫耽，因而方形加持套與刀桿應(yīng)通過(guò)計(jì)算采用熱裝結(jié)構(gòu)结耀。也可用國(guó)家發(fā)明專利車床類可調(diào)式刀具簡(jiǎn)式工具系統(tǒng)(專利號(hào)：200810017571.0)所配合進(jìn)行組裝，技術(shù)要求匙铡、性能與效益均能達(dá)到重切削的相應(yīng)要求图甜。材料可用用45#鋼或4OCrMo鍛造、車削成型，熱處理硬度為45～48HRC黑毅，彈性變形量應(yīng)滿足刀具的結(jié)構(gòu)性能的動(dòng)態(tài)動(dòng)嚼摩、靜剛度要求，才能作為機(jī)床功能的補(bǔ)充矿瘦，滿足加工系統(tǒng)的高效需要枕面。

　　實(shí)踐證明采用重型可調(diào)式車刀簡(jiǎn)式工具系統(tǒng)，具有很強(qiáng)的適應(yīng)能力刹震，初步實(shí)現(xiàn)了集約化與綠色化切削司逗，有效提高工藝措施的經(jīng)濟(jì)性，從一般車床到最現(xiàn)代化的CNC車床都可適用环自，換刀時(shí)間只有一般車床刀具的1/20～1/10，且重復(fù)定位精度高漂肖，又有很好的加工尺寸穩(wěn)定性辰襟，是模塊式重型車刀技術(shù)的拓展，有較大發(fā)展前途躯括。粗加工階段以去除余量為主要加工目的赏赔，應(yīng)加大切削深度，效率可提高5倍以上轮昧。重型切削時(shí)由于切削深度大雷倦，所以切削力大，相應(yīng)的選擇較低的切削速度熟排，一般為10～15m/min肺灭，進(jìn)給量為1～2mm/r。

　　4.切削用量的選擇

　　在大型機(jī)床上(切削功率Pm在40kW以上)筏餐，加工大型中碳鋼开泽、鑄鋼、及鍛鋼工件時(shí)魁瞪，建議選用切削用量：

　　V=70m/min,f=1.2～1.5mm/r,ap=33mm,

　　在切削功率Pm=25kW的機(jī)床上穆律，加工中型工件時(shí)：

　　V=5Om/min,f=3.15mm/r,ap=11mm;

　　將大型綜合車刀改造為S.W.C可調(diào)式刀具，可使加工的綜合效益提高到80%強(qiáng)导俘。

　　5.結(jié)論

　　近年來(lái)峦耘，國(guó)外開(kāi)發(fā)了許多大前角車削刀片和帶正前角的螺旋形刀刃銑削刀片(這種刀片沿切削刃幾乎有恒定不變的前角，背前角或側(cè)前角可由負(fù)變正或由小變大)旅薄，旨在減少機(jī)床的驅(qū)動(dòng)功率辅髓，并通過(guò)減小切削力，降低切削溫度來(lái)滿足干切削時(shí)對(duì)刀具的要求赋秀。但未形成可調(diào)的工具系統(tǒng)利朵，通用優(yōu)化率不高，因而，由調(diào)整而綜合形成的工具系統(tǒng)帶來(lái)的S.W.C刀瘤切削切削加工效益就相對(duì)較高绍弟。面向加工系統(tǒng)與刃口幾何參數(shù)在相近范圍變化的具體特點(diǎn)霸碰，合理選擇系統(tǒng)刀具角度初相角，優(yōu)化構(gòu)件與機(jī)構(gòu)的調(diào)整性能郁表，包括與CAPTO工具系統(tǒng)功能相似的刀具加持系統(tǒng)匣描，并集成熱管式刀具的特點(diǎn)，既能有效進(jìn)行綠色干切削罕腿，又能形成便于操作與管理的系統(tǒng)功能桶眠，因而技術(shù)含量較高，與普通大進(jìn)給車刀相比較看群，可明顯看出其優(yōu)越性沦煤，值得進(jìn)一步研究探討并推廣運(yùn)用。

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