重型車削是指切削速度Vc≥38m/min承疲，背吃刀量ap≥10mm 邻耕，進(jìn)給量f≥0.5mm/r的車削加工，在我國由于工藝條件所限燕鸽，生產(chǎn)現(xiàn)場的重型車刀一般背吃刀量ap=25mm兄世，進(jìn)給量f≥1.0mm/r ，切削速度度Vc≥40～60m/min啊研，與普通加工相比御滩，切削深度大、切削速度低党远、進(jìn)給速度慢削解。加之切削過程中工件平衡較差、加工余量分布不均勻蒸败、機床的某些部件不平衡等因素引起的振動圾恐，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。與普通車刀相比較雅沽，重型加工切削用量較大缅叔、工作條件與刀具加固方式也有很大不同，刀具的設(shè)計具有自身的顯著特點泡缠。所以，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)備上邪船，應(yīng)服務(wù)于整條生產(chǎn)線效益的提高鼎示，包括刀具結(jié)構(gòu)、幾何形狀羔峭、刀體材料虫店、切削刃材料、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)缅钠，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愁霞。

　　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(dá)30～50mm 诡蜓，且余量不均，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胰挑。切削速度一般為15～20m/min 蔓罚，刃口處于積屑瘤發(fā)生的區(qū)與時段，因而在充分發(fā)揮刀具先進(jìn)材質(zhì)強度的基礎(chǔ)上瞻颂，改善與優(yōu)化刀具結(jié)構(gòu)和幾何形狀豺谈，能有效利用積屑瘤生成與消除規(guī)律進(jìn)行刀瘤切削，也能從增大切削層厚度和進(jìn)刀量入手贡这，充分利用修光刃進(jìn)行大進(jìn)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茬末，從而能降低已加工表面的粗糙度的技術(shù))，提高加工表面的光潔度盖矫，達(dá)到降低切削力丽惭、減小摩擦力，進(jìn)行干式與綠色切削的高效加工目的辈双。

　　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)條件的高效要求责掏，否則就產(chǎn)生負(fù)面影響。因而辐马，必須考慮刀具材料的耐磨損拷橘、抗沖擊性能。彎強度低蔚芥，沖擊韌性差的陶瓷類刀具拨臂，不適應(yīng)余量不均的重型車削，CBN也存在同樣的問題秤皿。硬質(zhì)合金的摩擦系數(shù)較低基际，刀具高溫耐用度強，適于高硬度材料和重載車削粗加工办溶，但要有具體的工藝措施袍砚。例如：

　　在加工鋼料時，K類硬質(zhì)合金重型車削時工件塑性變形大抠阴，摩擦劇烈槐伍，切削溫度高，因此在重型車削中很少用粥割，如采用熱管式刀具凌红，刃口有效持續(xù)冷卻，適應(yīng)性將會加強突妇。P類硬質(zhì)合金有高硬度硬纤、高耐磨性以及高耐熱、抗粘結(jié)擴散能力和抗氧化的性能赃磨，是重型車削常用的刀具材料筝家，適于加工鋼料洼裤。但在低速車削且切削過程不平穩(wěn)時，YT類合金的韌性較差溪王，會產(chǎn)生崩刃腮鞍，尤其是加工一些高強度合金材料時，YT類硬質(zhì)合金耐用度下降快在扰，無法滿足使用要求缕减。為進(jìn)一步提高加工效益，刀具材料的應(yīng)選用M類刀具或細(xì)晶粒芒珠、超細(xì)晶粒合金刀具(如643等)桥狡。與P類硬質(zhì)合金相比，其在重磨前壽命的增加遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過重磨后的壽命損失皱卓，因為它的另一個優(yōu)點是刃口鋒利裹芝，即在加工條件惡劣的場合也可替代高速刀具，應(yīng)用范圍比較廣泛娜汁。加之細(xì)晶粒合金的耐磨性好臀匹，更適用于加工冷硬鑄鐵類產(chǎn)品，效率較YW類刀具可提高1倍以上油后。一般以上加工條件不能充分具備挠站，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，調(diào)換不同類型刀具材質(zhì)容书，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)的需要恃藐，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。

　　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藤棕；三角形刀片的最小邊長為19mm自拖；五邊形刀以提高生產(chǎn)率來說是一種經(jīng)濟(jì)的方法，刀片的最小邊長為13mm朴树；菱形要考慮刀片的最小邊長為16mm宏查。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/T 553-2006相關(guān)規(guī)定。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)量水平榨惭，刀片的精度等級應(yīng)為A級或F級骡拐。為便于調(diào)整前后角的需要，后角相對刃口初始前角應(yīng)在15°忿项、20°猜旬、25°(代號為D、E倦卖、F)之間選取，從而具有7～15°左右的調(diào)整量椿争。如主偏角調(diào)整變化的幅度較大怕膛，刀片形狀應(yīng)應(yīng)在S熟嫩、C、M型號之間選擇褐捻。因而掸茅，為調(diào)換刀片的需要，刀具切削部分應(yīng)在刃口背吃刀量的矢量線上留有調(diào)整刀片退量的尺寸柠逞∶潦ǎ基于綠色切削的基本要求，刀槽主偏角應(yīng)在45°～60°變化板壮，這樣刃口主偏角的變化逗鸣，在不增大進(jìn)給量的情況下，能增大切削厚度減小切削力僵卿，還能不同程度儲存一部分機床功率以提高生產(chǎn)率特与。

　　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°、后角αo=5～8°正庙、主偏角κr=45～75°注括、刃傾角λs=3～6°、過渡刃主偏角κrε=30～15°蓄扳、副偏角κ'r=15～30°蝴车、修光刃偏角κr1=0°、修光刃刃傾角λs1=0～10°拢给、主切削刃負(fù)倒棱寬度必須小于切削厚度ap(=f·sinκr)蛹协、bγ1=(3/4～1/2)f，刀尖圓角半徑rε=0.3～1.0mm韩烹，修光刃長度為背吃刀量的1.5倍淑停，刃傾角為+15°，起到刮削作用酿势，刃口棱面負(fù)前角似＝-30°由倒棱獲得锰抡，效率將有所提高。刀槽初相角參數(shù)κcγ=60°∪45°互艾、αco=(25°∪20°∪15°)试和、λcs=6°、副偏角κco=-30°纫普。刀片角度為γpo=15°∪20°∪25° αpr=20°∪15°阅悍、刃傾角λps=0°。在κr<90°的情況下昨稼，主节视、副刃傾角均由前角調(diào)整15°左右獲得。這樣結(jié)合刀片的調(diào)換性能，能使刃口刀具幾何參數(shù)與切削用量參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化寻行。

　　1.4 涂層

　　為使刀具具有高可靠性霍掺，刀具涂層是不可缺少的，由于刀具涂層有類似于冷卻液的功能拌蜘，能產(chǎn)生一層保護(hù)層杆烁，把刀具與切削熱隔離開來，使熱量很少傳到刀具简卧，從而能在較長的時間內(nèi)保持刀尖的堅硬和鋒利兔魂。而表面光滑的涂層還可以減少摩擦來降低切削熱，保持刀具材料不受化學(xué)反應(yīng)的作用迈叫。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锌拱，以有硬度高、耐磨性好的特性啦别，又有摩擦系數(shù)小陷母、切屑易流出的替代冷卻液的功能。在干切削技術(shù)中怯录，刀具涂層發(fā)揮著非常重要的作尿欲，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。

　　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)

　　一般牡呀，不可調(diào)刀具由于結(jié)構(gòu)功能的缺陷溜舷，刃口前角參數(shù)的優(yōu)化不理想，因而在重型車床上用大切深轧黑、大進(jìn)給量車削鋼件進(jìn)時开摄，切屑又寬又厚發(fā)紫，動力消耗既大且昭，形成的C形屑更容易損傷切削刃或飛濺傷人邦马。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)，動力消耗減少1/3左右宴卖，切屑顏色由白轉(zhuǎn)黃滋将，且由于有過渡刃和負(fù)刃的作用，斷屑槽的槽底圓弧半徑加大(寬度一般為10mm) 症昏，能使切屑向上卷曲随闽，卷成螺旋線型發(fā)條狀切屑，并能在加工表面上碰撞折斷肝谭，或靠其自重墜落掘宪，可控性較強。不會使刀片切削刃不受沖擊而破碎攘烛，生產(chǎn)效率能較大幅度提高魏滚。但未能很好解決它的刃口角度的調(diào)整與重磨問題镀首，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栏赴，因而可調(diào)斷屑寬度的刀片壓板技術(shù)問題應(yīng)及時解決蘑斧。

　　針對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)合金片卢操。前端下部壓住硬質(zhì)合金刀片，而后端則與擋板球形內(nèi)弧面緊密配合件父，并靠壓板下部的有限往返直線運動調(diào)整位移量企奔，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。上部壓板能在下部壓板的接觸面上能作有限往返運動夹它，且能靠壓板螺栓有效緊固妖奕，強度較高。上部壓板調(diào)整量為正負(fù)1～2mm恢儡，能使切屑成螺旋狀卷出窄栓。斷屑寬度調(diào)整量應(yīng)依據(jù)切屑剖面的大小而定。不應(yīng)使切屑猛烈沖擊壓板前端组莲，否則會造成車刀的切削部分破裂笙亿，也要及時更換磨鈍的或破裂的刀片，把切屑渣從壓板上清理凈咒饼。刀瘤切削在加工過程對檔屑器的沖擊不是很大炕烈，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。

　　該類可轉(zhuǎn)位刀片應(yīng)與刀墊渔硫、刀槽形成變界面組合梁皱坛，其伸出刀墊與刀槽前端邊沿的長度不應(yīng)超過2mm，以便于刀片的修磨與調(diào)整主偏角豆巨。刀片有單斜面與矩形截面兩種剩辟。刀墊與刀片接合面有裝配誤差時，要及時修正以保證裝配精度往扔。壓緊螺栓位于壓板上方贩猎，為浮動壓境裝置，不容易被切屑損壞瓤球。比較適合重型切削融欧，要求各部件配合良好，接觸性能高卦羡，否則會產(chǎn)生較大振動噪馏，不利于生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量的提高。

　　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)绿饵，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)整欠肾、調(diào)換與變化要求瓶颠，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，而求要求配合精度要符合刀具結(jié)構(gòu)的動靜剛度要求椭吠，因而不同類型刀槽參數(shù)要有相應(yīng)的初相角捅青，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，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)合強度要高炬锦，并具有良好的平衡性能豺孤，剛性優(yōu)異，不致發(fā)生異常振動孝炫，也能在承受較大切削力時有過載脫落裝置凌秩，因而方形加持套與刀桿應(yīng)通過計算采用熱裝結(jié)構(gòu)。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(jìn)行組裝抽茸，技術(shù)要求段许、性能與效益均能達(dá)到重切削的相應(yīng)要求。材料可用用45#鋼或4OCrMo鍛造碍讼、車削成型驹毁，熱處理硬度為45～48HRC，彈性變形量應(yīng)滿足刀具的結(jié)構(gòu)性能的動態(tài)動练代、靜剛度要求廊席，才能作為機床功能的補充，滿足加工系統(tǒng)的高效需要呻纹。

　　實踐證明采用重型可調(diào)式車刀簡式工具系統(tǒng)堆生，具有很強的適應(yīng)能力，初步實現(xiàn)了集約化與綠色化切削雷酪，有效提高工藝措施的經(jīng)濟(jì)性淑仆，從一般車床到最現(xiàn)代化的CNC車床都可適用，換刀時間只有一般車床刀具的1/20～1/10 哥力，且重復(fù)定位精度高蔗怠，又有很好的加工尺寸穩(wěn)定性，是模塊式重型車刀技術(shù)的拓展吩跋，有較大發(fā)展前途寞射。粗加工階段以去除余量為主要加工目的，應(yīng)加大切削深度锌钮，效率可提高5倍以上桥温。重型切削時由于切削深度大，所以切削力大梁丘，相應(yīng)的選擇較低的切削速度侵浸，一般為10～15m/min ，進(jìn)給量為1～2mm/r到趴。

　　4. 切削用量的選擇

　　在大型機床上(切削功率Pm在40kW以上)林乍，加工大型中碳鋼宙锡、鑄鋼、及鍛鋼工件時戒腔，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的機床上狐昆，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，可使加工的綜合效益提高到80%強掸枉。

　　5. 結(jié)論

　　近年來八领，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(dá)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，背前角或側(cè)前角可由負(fù)變正或由小變大)磷妻，旨在減少機床的驅(qū)動功率阎肌，并通過減小切削力，降低切削溫度來滿足干切削時對刀具的要求掷雪。但未形成可調(diào)的工具系統(tǒng)，通用優(yōu)化率不高布筷，因而肌坑，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。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缅糟，合理選擇系統(tǒng)刀具角度初相角挺智，優(yōu)化構(gòu)件與機構(gòu)的調(diào)整性能，包括與CAPTO工具系統(tǒng)功能相似的刀具加持系統(tǒng)窗宦，并集成熱管式刀具的特點赦颇，既能有效進(jìn)行綠色干切削，又能形成便于操作與管理的系統(tǒng)功能赴涵，因而技術(shù)含量較高媒怯，與普通大進(jìn)給車刀相比較，可明顯看出其優(yōu)越性髓窜，值得進(jìn)一步研究探討并推廣運用扇苞。

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