在高速切削技術(shù)的發(fā)展過程中，高速切削機(jī)床怪嫌、高速刀具系統(tǒng)和高速切削工藝是其中三項(xiàng)主要技術(shù)义锥，而刀具技術(shù)起到了非常關(guān)鍵的作用。隨著切削速度的大幅提高喇勋，對切削刀具材料缨该、刀具幾何參數(shù)、刀體結(jié)構(gòu)以及切削工藝參數(shù)等都提出了不同于傳統(tǒng)切削速度下的更高要求判逊。由于高速切削時(shí)產(chǎn)生的切削熱和對刀具的磨損比普通速度時(shí)高得多饿遏，所以高速切削技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要障礙就是刀具材料的耐高溫和耐磨損問題。對刀具材料的要求主要包括以下幾方面：①高硬度殊纫、高強(qiáng)度和耐磨損替熊；②韌性好，抗沖擊能力強(qiáng)厌哈；③高的熱硬性和化學(xué)穩(wěn)定性掘顾；④抗熱沖擊能力強(qiáng)等。

　　盡管目前的刀具材料已由早期的高速鋼钟肴、硬質(zhì)合金發(fā)展到陶瓷累踱、立方氮化硼（CBN）和金剛石，并且開發(fā)和應(yīng)用了刀具涂層技術(shù)和燒結(jié)層壓技術(shù)苏狠，但同時(shí)滿足上述要求還是很困難的惫借，而且CBN、金剛石等刀具的價(jià)格也很高钻宠⊙呗澹可見一味地追求刀具材料的發(fā)展與進(jìn)步，不是最優(yōu)的選擇谷市。自滾切刀具從刀具結(jié)構(gòu)入手蛔垢，巧妙地使刀具增加了一個(gè)運(yùn)動單元击孩，改善了刀具的工作狀態(tài)，極大地提高了刀具材料的耐高溫鹏漆、抗磨損能力巩梢。

　　1．自滾切刀具的基本原理

　　自滾切刀具采用圓形刀片，在切削過程中靠工件和刀具間的相對運(yùn)動驅(qū)使刀片繞自身軸線不停地旋轉(zhuǎn)甫男。以車削加工為例且改，刀片的安裝方式一種是以圓刀片的端面作前刀面，周面作后刀面板驳，稱為Ⅰ型自滾切刀具（前者刃傾角為正又跛，后者刃傾角為負(fù)）；另一種是以圓刀片的周面作前刀面若治，端面作后刀面慨蓝，稱為Ⅱ型自滾切刀具。

　　由于自滾切刀具的刀片增加了一個(gè)切削運(yùn)動單元端幼，它不僅具有斜角切削的特點(diǎn)缩髓，而且后刀面的棱帶對工件表面還有滾壓作用，所以自滾切刀具的切削特點(diǎn)就是“滾”與“切”相結(jié)合王捧。它的很多切削概念都不同于普通刀具学释，必須加以修正。

　　2．自滾切刀具的兩個(gè)重要概念

　∑ッΑ（1）刃傾角

　　自滾切刀具的刃傾角是決定切削性能的重要參數(shù)粱思，也是使切削運(yùn)動增加一個(gè)運(yùn)動單元的先決條件。刃傾角對工作前绣峰、后角槐芹、流屑角，甚至對切削速度都有直接的影響掩软。

　√钤摹Ⅰ型刀具的軸線在XZ平面內(nèi)的傾斜使刀片產(chǎn)生了角度λ，我們稱其為安裝刃傾角侮夸。若將圓弧刀刃上主偏角為零的點(diǎn)命名為刀尖茶壹，則安裝刃傾角λ即為刀尖點(diǎn)的刃傾角。對Ⅱ型刀具而言揍庄，雖然安裝刃傾角和刀尖都很不直觀咆蒿，但經(jīng)簡要的推導(dǎo)也可得到。

　　事實(shí)上上述對刃傾角的理解僅僅是停留在幾何意義上币绩，并不全面。由于刃傾角既是刀刃切線與基面間的幾何參數(shù)府阀，更是影響工件沿刀刃切向缆镣、法向相對速度的“運(yùn)動參數(shù)”芽突。對滾切刀具而言，當(dāng)切削過程不穩(wěn)定或刀片回轉(zhuǎn)的阻力發(fā)生變化時(shí)董瞻，甚至當(dāng)?shù)镀男D(zhuǎn)是靠外加動力驅(qū)使時(shí)（此為驅(qū)動式滾切刀具）寞蚌，刀片的旋轉(zhuǎn)均不同于理想狀態(tài)下單純受工件驅(qū)使的情況，切削刃上各點(diǎn)的真實(shí)刃傾角都會有變化钠糊。因此挟秤，一些學(xué)者還提出了工作刃傾角、等效刃傾角等概念抄伍，本文在此就不展開論述艘刚。

　　（2）切削速度

　　自滾切刀具切削速度的概念與普通刀具不同截珍。以Ⅰ型刀具車削加工為例悲尝，V（工件表面線速度）稱為名義切削速度，它是與普通刀具對比以及計(jì)算機(jī)床轉(zhuǎn)速的重要參數(shù)惰疯；Vr稱為相對切削速度吐梗，是將滾切刀具等效為普通刀具的切削速度分量，是自滾切刀具后刀面上的摩擦速度蔫横。當(dāng)不考慮刀片回轉(zhuǎn)的摩擦阻力時(shí)桐赠，可得Vr＝Vcosλ。上述Vr實(shí)際只是刀尖處的相對切削速度刊濒。

　　有些學(xué)者還提出了有效切削速度的概念涌粱，認(rèn)為刀具轉(zhuǎn)速Vt和相對轉(zhuǎn)速Vr都是由名義切削速度V產(chǎn)生的，因此應(yīng)將V分為兩部分闲窃，一部分用于產(chǎn)生Vt雹税，即Vt在V上的投影；一部分用于產(chǎn)生Vr骇诈，即Vr在V上的投影旧庶，稱為有效切削速度Ve。

　　進(jìn)給速度對刀片的轉(zhuǎn)速Vt也是有影響的浊洞，這在許多文獻(xiàn)中均有論述牵敷。

　　以上對自滾切刀具的兩個(gè)重要概念作了粗淺介紹，可見還有分歧和不同見解法希。本文旨在拋磚引玉枷餐，以期深入的理論研究，加深對自滾切刀具的認(rèn)識并指導(dǎo)實(shí)踐苫亦。

　　3．對自滾切刀具的整體評價(jià)

　　理論與試驗(yàn)研究都表明毛肋，自滾切刀具具有下列優(yōu)點(diǎn)：

　　（1）刀具耐用度高屋剑，適于高速切削润匙。文獻(xiàn)表明诗眨，采用高速鋼刀片的Ⅰ型自滾切車刀，可以150m/min的名義速度正常切削50鋼孕讳，而這對于普通刀具是根本不可能的匠楚；采用Ⅰ型自滾切端銑刀銑削LY12的試驗(yàn)中，名義速度均在1000m/min左右厂财。文獻(xiàn)表明芋簿，采用CBN刀片的Ⅰ型自滾切車刀，以190m/min的名義切削速度加工淬火狀態(tài)的55鋼穴眨，60分鐘后刀具后刀面的磨損也只有0.01mm扎瞧。

　　（2）加工質(zhì)量好蚜再。用自滾切刀具加工HT200豹恶、淬火鋼、硅鋁合金的表面粗糙度均低于普通刀具加工的表面粗糙度率敞。例如用Ⅰ型自滾切端銑刀加工硅鋁合金旅峰，刀具材料W18Cr4V，名義速度V=1178.1m/min灯狠，切深αp=0.1～0.2mm念距，每齒進(jìn)給量αf=0.05mm/z，表面粗糙度達(dá)到Ra0.1～0.2μm黔晶。

　《荨（3）生產(chǎn)率高、經(jīng)濟(jì)效益好椎沟。試驗(yàn)研究均表明衍震，自滾切刀具可用普通的刀具材料（高速鋼、硬質(zhì)合金等）按照更高的切削速度樱蛤、更大的進(jìn)給量達(dá)到同樣的加工質(zhì)量钮呀。

　　自滾切刀具也存在著一些明顯的缺點(diǎn)和不足，主要有：

　∽蚍病（1）結(jié)構(gòu)復(fù)雜爽醋，對制造精度要求較高，尤其是刀具轉(zhuǎn)動部分便脊。若制造誤差大或調(diào)整不當(dāng)蚂四，則易引起振動，破壞表面質(zhì)量哪痰。

　∷煸（2）刀刃—工件接觸弧較長，徑向力大，因此對工藝系統(tǒng)剛性有較高要求跷睦，或只能采用較小的切削深度镇饺。

　　（3）不適于加工表面有臺階的零件送讲。

　　4．結(jié)論

　　（1）自滾切刀具通過給刀片增加一個(gè)運(yùn)動單元炒圈，改變了刀具切削時(shí)的受力署咸、受熱狀態(tài)，從而用普通刀具材料即可進(jìn)行高速切削蚕顷；

　⊥摇（2）自滾切刀具的很多切削概念已不同于普通刀具，須進(jìn)行修正以完善理論峰辣，并指導(dǎo)自滾切刀具的合理使用馏舰；

　　（3）自滾切刀具雖有很多優(yōu)點(diǎn)拓坠，但也存在著不足硬白，使用時(shí)應(yīng)揚(yáng)長避短育韩。

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