重型車削是指切削速度Vc≥38m/min，背吃刀量ap≥10mm芹寓，進給量f≥0.5mm/r的車削加工诈猎，在我國由于工藝條件所限，生產(chǎn)現(xiàn)場的重型車刀一般背吃刀量ap=25mm在贸，進給量f≥1.0mm/r辖嫁，切削速度度Vc≥40～60m/min，與普通加工相比绑莺，切削深度大暖眼、切削速度低、進給速度慢纺裁。加之切削過程中工件平衡較差诫肠、加工余量分布不均勻、機床的某些部件不平衡等因素引起的振動欺缘，使加工的動態(tài)不平衡過程要消耗很多的機動時間和輔助時間栋豫。與普通車刀相比較，重型加工切削用量較大谚殊、工作條件與刀具加固方式也有很大不同丧鸯，刀具的設(shè)計具有自身的顯著特點。所以嫩絮，刀瘤切削重型車削加工不能僅表現(xiàn)在一道工序或一臺設(shè)備上丛肢，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)剿干、幾何形狀蜂怎、刀體材料、切削刃材料置尔、刀具涂層等多個方面綜合的整體性能應(yīng)服務(wù)于整個系統(tǒng)士怒，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)用工程問題必須及時解決。

　　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理

　　重型切削深度一般可達30～50mm乒稚，且余量不均眷赂，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咐笙，刃口處于積屑瘤發(fā)生的區(qū)與時段屑墓，因而在充分發(fā)揮刀具先進材質(zhì)強度的基礎(chǔ)上谱累，改善與優(yōu)化刀具結(jié)構(gòu)和幾何形狀，能有效利用積屑瘤生成與消除規(guī)律進行刀瘤切削奏炸，也能從增大切削層厚度和進刀量入手谒电，充分利用修光刃進行大進給的“Wiper”技術(shù)(即用一個短的直線或短的大半徑圓弧來聯(lián)結(jié)刀尖圓角和副切削刃，從而能降低已加工表面的粗糙度的技術(shù))芹菱，提高加工表面的光潔度冗呀，達到降低切削力、減小摩擦力桩垫，進行干式與綠色切削的高效加工目的钠锉。

　　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)面影響西轩。因而员舵，必須考慮刀具材料的耐磨損、抗沖擊性能藕畔。彎強度低马僻，沖擊韌性差的陶瓷類刀具，不適應(yīng)余量不均的重型車削注服，CBN也存在同樣的問題韭邓。硬質(zhì)合金的摩擦系數(shù)較低，刀具高溫耐用度強溶弟，適于高硬度材料和重載車削粗加工仍秤，但要有具體的工藝措施。例如：

　　在加工鋼料時可很，K類硬質(zhì)合金重型車削時工件塑性變形大诗力，摩擦劇烈，切削溫度高我抠，因此在重型車削中很少用苇本，如采用熱管式刀具，刃口有效持續(xù)冷卻钾独，適應(yīng)性將會加強号嵌。P類硬質(zhì)合金有高硬度、高耐磨性以及高耐熱访跛、抗粘結(jié)擴散能力和抗氧化的性能捣雪，是重型車削常用的刀具材料，適于加工鋼料秩漾。但在低速車削且切削過程不平穩(wěn)時延懂，YT類合金的韌性較差，會產(chǎn)生崩刃，尤其是加工一些高強度合金材料時昵壁，YT類硬質(zhì)合金耐用度下降快烫毡，無法滿足使用要求。為進一步提高加工效益坠地，刀具材料的應(yīng)選用M類刀具或細(xì)晶粒弄萨、超細(xì)晶粒合金刀具(如643等)。與P類硬質(zhì)合金相比圾纤，其在重磨前壽命的增加遠遠超過重磨后的壽命損失瓣颅，因為它的另一個優(yōu)點是刃口鋒利，即在加工條件惡劣的場合也可替代高速刀具譬正，應(yīng)用范圍比較廣泛宫补。加之細(xì)晶粒合金的耐磨性好，更適用于加工冷硬鑄鐵類產(chǎn)品导帝，效率較YW類刀具可提高1倍以上守谓。一般以上加工條件不能充分具備穿铆，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您单，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)的需要荞雏，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虐秦。

　　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為19mm；三角形刀片的最小邊長為19mm凤优；五邊形刀以提高生產(chǎn)率來說是一種經(jīng)濟的方法悦陋，刀片的最小邊長為13mm；菱形要考慮刀片的最小邊長為16mm筑辨。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)定俺驶。為提高可調(diào)刀具工具系統(tǒng)高效管理與使用的簡便可靠與標(biāo)準(zhǔn)化以及工藝過程集成的質(zhì)量水平，刀片的精度等級應(yīng)為A級或F級殊精。為便于調(diào)整前后角的需要协黑，后角相對刃口初始前角應(yīng)在15°、20°诽檬、25°(代號為D脏拦、E、F)之間選取殿扮，從而具有7～15°左右的調(diào)整量摇昌。如主偏角調(diào)整變化的幅度較大，刀片形狀應(yīng)應(yīng)在S篓围、C净耍、M型號之間選擇。因而，為調(diào)換刀片的需要把赢，刀具切削部分應(yīng)在刃口背吃刀量的矢量線上留有調(diào)整刀片退量的尺寸勤适。基于綠色切削的基本要求钝尸，刀槽主偏角應(yīng)在45°～60°變化括享，這樣刃口主偏角的變化，在不增大進給量的情況下珍促，能增大切削厚度減小切削力铃辖，還能不同程度儲存一部分機床功率以提高生產(chǎn)率。

　　刀片刃口幾何參數(shù)的變化應(yīng)具有以下特點：前角γo=15～30°猪叙、后角αo=5～8°娇斩、主偏角κr=45～75°、刃傾角λs=3～6°穴翩、過渡刃主偏角κrε=30～15°犬第、副偏角κ'r=15～30°、修光刃偏角κr1=0°芒帕、修光刃刃傾角λs1=0～10°歉嗓、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背蟆，刀尖圓角半徑rε=0.3～1.0mm鉴分，修光刃長度為背吃刀量的1.5倍，刃傾角為+15°带膀，起到刮削作用欣慰，刃口棱面負(fù)前角似＝-30°由倒棱獲得，效率將有所提高诅订。刀槽初相角參數(shù)κcγ=60°∪45°氮栏、αco=(25°∪20°∪15°)、λcs=6°乡羹、副偏角κco=-30°左蛙。刀片角度為γpo=15°∪20°∪25°αpr=20°∪15°、刃傾角λps=0°础呈。在κr<90°的情況下韭购，主、副刃傾角均由前角調(diào)整15°左右獲得矛枚。這樣結(jié)合刀片的調(diào)換性能膜狈，能使刃口刀具幾何參數(shù)與切削用量參數(shù)進行優(yōu)化。

　　1.4涂層

　　為使刀具具有高可靠性阴默，刀具涂層是不可缺少的缺沿，由于刀具涂層有類似于冷卻液的功能乃楣，能產(chǎn)生一層保護層，把刀具與切削熱隔離開來童叠，使熱量很少傳到刀具框喳，從而能在較長的時間內(nèi)保持刀尖的堅硬和鋒利。而表面光滑的涂層還可以減少摩擦來降低切削熱厦坛，保持刀具材料不受化學(xué)反應(yīng)的作用五垮。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，以有硬度高杜秸、耐磨性好的特性放仗，又有摩擦系數(shù)小、切屑易流出的替代冷卻液的功能撬碟。在干切削技術(shù)中诞挨，刀具涂層發(fā)揮著非常重要的作，用現(xiàn)已解決了涂層與基體材料結(jié)合強度低的技術(shù)難題應(yīng)盡快應(yīng)用于重車削的呢蛤。

　　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)

　　一般惶傻，不可調(diào)刀具由于結(jié)構(gòu)功能的缺陷，刃口前角參數(shù)的優(yōu)化不理想其障，因而在重型車床上用大切深银室、大進給量車削鋼件進時，切屑又寬又厚發(fā)紫陋沫，動力消耗既大放干，形成的C形屑更容易損傷切削刃或飛濺傷人轨府。而刀瘤切削重型車削刀具刃口實際工作前角大(由積屑瘤形成的實際前腳可在50°左右)岁之，動力消耗減少1/3左右，切屑顏色由白轉(zhuǎn)黃座序，且由于有過渡刃和負(fù)刃的作用估宏，斷屑槽的槽底圓弧半徑加大(寬度一般為10mm)，能使切屑向上卷曲耗膊，卷成螺旋線型發(fā)條狀切屑芙卸，并能在加工表面上碰撞折斷，或靠其自重墜落八察，可控性較強后摧。不會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浙鞋。但未能很好解決它的刃口角度的調(diào)整與重磨問題咙驾，工作與冷卻條件的變化以及檔屑機理的不完善，斷屑的可控性也會降低驼卖，因而可調(diào)斷屑寬度的刀片壓板技術(shù)問題應(yīng)及時解決氨肌。

　　針對重型加工車削工作條件的變化情況鸿秆，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。前端下部壓住硬質(zhì)合金刀片怎囚，而后端則與擋板球形內(nèi)弧面緊密配合卿叽，并靠壓板下部的有限往返直線運動調(diào)整位移量，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刀片與刀片重磨后調(diào)整夾緊的需要恳守。上部壓板能在下部壓板的接觸面上能作有限往返運動考婴，且能靠壓板螺栓有效緊固，強度較高催烘。上部壓板調(diào)整量為正負(fù)1～2mm蕉扮，能使切屑成螺旋狀卷出。斷屑寬度調(diào)整量應(yīng)依據(jù)切屑剖面的大小而定颗圣。不應(yīng)使切屑猛烈沖擊壓板前端喳钟，否則會造成車刀的切削部分破裂，也要及時更換磨鈍的或破裂的刀片在岂，把切屑渣從壓板上清理凈奔则。刀瘤切削在加工過程對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)較好滋箫。

　　該類可轉(zhuǎn)位刀片應(yīng)與刀墊汹囱、刀槽形成變界面組合梁，其伸出刀墊與刀槽前端邊沿的長度不應(yīng)超過2mm箕径，以便于刀片的修磨與調(diào)整主偏角陡料。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迅督，要及時修正以保證裝配精度陪罕。壓緊螺栓位于壓板上方，為浮動壓境裝置胃症，不容易被切屑損壞将借。比較適合重型切削，要求各部件配合良好肢椅，接觸性能高讽椿，否則會產(chǎn)生較大振動，不利于生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量的提高害唧。

　　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)朗涩，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)換與變化要求绑改，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)有效變化谢床，而求要求配合精度要符合刀具結(jié)構(gòu)的動靜剛度要求，因而不同類型刀槽參數(shù)要有相應(yīng)的初相角绢淀，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動縱向萤悴，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度高的配合精度與結(jié)合強度要高瘾腰，并具有良好的平衡性能，剛性優(yōu)異覆履，不致發(fā)生異常振動蹋盆，也能在承受較大切削力時有過載脫落裝置，因而方形加持套與刀桿應(yīng)通過計算采用熱裝結(jié)構(gòu)硝全。也可用國家發(fā)明專利車床類可調(diào)式刀具簡式工具系統(tǒng)(專利號：200810017571.0)所配合進行組裝栖雾，技術(shù)要求、性能與效益均能達到重切削的相應(yīng)要求伟众。材料可用用45#鋼或4OCrMo鍛造析藕、車削成型，熱處理硬度為45～48HRC凳厢，彈性變形量應(yīng)滿足刀具的結(jié)構(gòu)性能的動態(tài)動诱紫、靜剛度要求，才能作為機床功能的補充纹站，滿足加工系統(tǒng)的高效需要澈越。

　　實踐證明采用重型可調(diào)式車刀簡式工具系統(tǒng)，具有很強的適應(yīng)能力泌位，初步實現(xiàn)了集約化與綠色化切削晨瀑，有效提高工藝措施的經(jīng)濟性，從一般車床到最現(xiàn)代化的CNC車床都可適用酒妄，換刀時間只有一般車床刀具的1/20～1/10拉冯，且重復(fù)定位精度高，又有很好的加工尺寸穩(wěn)定性蜜硫，是模塊式重型車刀技術(shù)的拓展极胸，有較大發(fā)展前途。粗加工階段以去除余量為主要加工目的德检，應(yīng)加大切削深度屋嘉，效率可提高5倍以上斯娃。重型切削時由于切削深度大澎灸，所以切削力大，相應(yīng)的選擇較低的切削速度遮晚，一般為10～15m/min性昭，進給量為1～2mm/r。

　　4.切削用量的選擇

　　在大型機床上(切削功率Pm在40kW以上)县遣，加工大型中碳鋼糜颠、鑄鋼、及鍛鋼工件時萧求，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的機床上其兴，加工中型工件時：

　　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)式刀具顶瞒，可使加工的綜合效益提高到80%強。

　　5.結(jié)論

　　近年來元旬，國外開發(fā)了許多大前角車削刀片(如美國Carboloy公司推出的一種ME-13新型硬質(zhì)合金刀片上的前角達34°)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榴徐，背前角或側(cè)前角可由負(fù)變正或由小變大)，旨在減少機床的驅(qū)動功率匀归，并通過減小切削力坑资，降低切削溫度來滿足干切削時對刀具的要求。但未形成可調(diào)的工具系統(tǒng)毯舞，通用優(yōu)化率不高爹故，因而，由調(diào)整而綜合形成的工具系統(tǒng)帶來的S.W.C刀瘤切削切削加工效益就相對較高沥院。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妹茬，合理選擇系統(tǒng)刀具角度初相角，優(yōu)化構(gòu)件與機構(gòu)的調(diào)整性能篇胰，包括與CAPTO工具系統(tǒng)功能相似的刀具加持系統(tǒng)斧枚，并集成熱管式刀具的特點，既能有效進行綠色干切削何哎，又能形成便于操作與管理的系統(tǒng)功能稽舱，因而技術(shù)含量較高，與普通大進給車刀相比較拳笨，可明顯看出其優(yōu)越性趋大，值得進一步研究探討并推廣運用。

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