1 復合斷屑槽型結構

1. 雙槽結構
   雙槽是一種典型的復合式結構，下面試驗將要用到的CNMM120408型刀片就是采用雙槽結構田弥，此外Sandvik公司的QR槽也可看作是由雙槽演變而來的涛酗。雙槽的典型截面形狀如圖1。眾所周知安仁，在機械加工中，精加工時婉固，較小的進給量f和切削深度ap要求較小的槽寬吠童，而粗加工大進給量大切深時，要求較大的槽寬稼乃。為了能同時較好地適用于精加工和粗加工(或半精加工)的進給量和切削深度的變化输奢，于是出現(xiàn)了雙級槽(簡稱雙槽)，雙級槽的第一級槽在精加工時起作用之仍，二級槽在粗加工時起作用屉韧。至于雙槽能否達到這樣的效果，我們將在下面通過具體試驗來對此進行分析研究楔答。
   

   圖1 雙槽

   圖2 刀尖部分槽背向前突起

2. 刀尖部分的槽背向前突起
   刀尖部分的槽背向前突起是一種被廣泛采用的復合式結構谆藐，比較典型的如：Sandvik公司的QF、QM更假、UF监灌、UR,東芝公司的38型，三菱金屬的PK等槽型击胜，其典型形狀如圖2亏狰。這種結構在刀尖部分槽寬較窄，而其余部分槽寬較寬偶摔，因此可以看作是由一窄槽的刀尖部分和一寬槽的刀尖以外部分復合而成暇唾。在大切深、大進給量時辰斋，由于只是刀尖的局部槽寬很窄策州，其它大部分的槽寬仍然較寬，因此不致造成切屑過度卷曲和切削力過大亡呵；同時抽活，由于刀尖部分槽寬較窄硫戈，從而又保證了小切深、小進給量時的斷屑性能下硕。
3. 波浪形槽背結構
   采用波浪形槽背結構的槽型其槽寬沿主刀刃方向周期性變化丁逝，其槽背形狀可以是圓弧形、正(余)弦曲線及其他不規(guī)則的周期性曲線乃至周期性折線等梭姓。具體例子如Sandvik公司的QM槽型和我們自行設計的CCMT120404刀片槽型霜幼。其典型形狀如圖3。波浪形槽背復合結構可以看作是一寬槽和窄槽復合而成驱请，它在小進給量時能夠保證斷屑效果庵伙，而在大進給量時又可減小阻力。如果這種結構再復合上減摩槽的話墓永，將使刀片在斷屑性能方面獲得進一步的提高枪笆，而且阻力也會進一步減小。

2 雙槽刀片斷屑性能試驗研究

1. 試驗設計
   試驗采用的雙槽刀片為：CNMM120408(其截面形狀參見圖1);單槽刀片是將CNMM120408刀片磨去其一級槽的槽背所得(參見圖4)系馁。我們用以上刀片車削工件外圓柱表面臂外，在不同的切深和進給量下，收集切屑和測量切削力棒口，然后對雙寄月、單槽刀片的主切削力、切屑形狀无牵、斷屑性能及范圍進行比較漾肮，以獲取信息。
   試驗所用車床型號為CM6140;切削速度固定為100m/min;工件材料為45鋼茎毁。
2. 試驗結果及比較
   1. 主切削力F_Z
      主切削力F_Z的測量結果如表1:
      

      表1 雙克懊、單槽刀片主切削力FZ試驗結果 切深ap 槽形 進給量f 0.1mm/r 0.15mm/r 0.2mm/r 0.3mm/r ap=1mm 雙槽刀片 272.5 362.4 449.6 600.0 單槽刀片 322.4 392.0 466.4 624.8 ap=1.5mm 雙槽刀片 383.2 516.8 654.4 908.8 單槽刀片 431.2 576.8 701.6 929.6 ap=3mm 雙槽刀片 712.8 948.0 1217.6 1553.6 單槽刀片 761.6 1035.2 1240.8 1655.2

      (試驗條件：v=100m/min,Kr=90°,45#鋼，干切) 圖5 主切削力FZ測量結果比較

      雙七蜘、單槽刀片的主切削力FZ的試驗比較結果如圖5：
      三組試驗數(shù)據(jù)均表明(如圖3)：在切深a_p和進給量f相同時谭溉，雙槽刀片的主切削力FZ比單槽刀片要小。
   2. 切屑形狀及斷屑效果比較
      切屑形狀及斷屑情況如表2：

      表2 雙、單槽刀片切屑形狀及斷屑情況 切深ap 槽形 進給量f 0.1mm/r 0.15mm/r 0.2mm/r 0.3mm/r ap=1mm 雙槽刀片 帶狀扮念、不斷 帶狀损搬、不斷 短螺旋、斷 碎柜与、斷 單槽刀片 帶狀功跑、不斷 帶狀、不斷 短螺旋谤变、斷 短螺旋荞谬、斷 ap=1.5mm 雙槽刀片 帶狀、不斷 C形适系、斷 半環(huán)形字拗、斷 聯(lián)弧形、斷 單槽刀片 帶狀高骑、不斷 帶狀蝠盘、不斷 短帶、斷 C形底盅、斷 ap=3mm 雙槽刀片 帶狀董株、不斷 9字形、斷 碎揉贡、斷 碎、斷 單槽刀片 帶狀拟祖、不斷 帶狀拣挪、不斷 帶狀、不斷 C形俱诸、斷

      圖6 雙菠劝、單槽刀片斷屑范圍比較圖

      從圖6可以明顯看出：雙槽刀片和單槽刀片相比斷屑范圍變大，即在切深ap相同的情況下其最小斷屑極限進給量減小睁搭。

3 試驗結果的分析及討論

1. 在相同條件下雙槽刀片的主切削力比單槽刀片小
   其實赶诊，這是切削加工中的一個有趣現(xiàn)象，也即：在一定條件和范圍內园骆，使切屑卷曲程度較大(曲率半徑較小)的刀片所需主切削力要小于使切屑卷曲程度較小(曲率半徑較大)的刀片(前角相同)舔痪，兩者的切削力變化如圖7所示。這一現(xiàn)象是經(jīng)過大量試驗所證實了的锌唾，雖然其機理還不太清楚锄码。
   

   其中：實線為切屑卷曲程度較大的刀片 圖7　切削力比較圖

   在本試驗中，由于試驗用單槽刀片是將所用雙槽刀片磨去一級槽槽背所得晌涕，槽形較雙槽刀片一級槽和二級槽都寬滋捶，因此其切屑卷曲程度肯定比雙槽刀片小。于是，從上面的結論可以得出：在一定范圍內弛镣，在相同條件下雙槽刀片的主切削力肯定比單槽刀片小凄在。本試驗的結果正好如此，這也是上述現(xiàn)象的又一有力佐證钩裆。
2. 雙槽刀片的斷屑范圍比單槽刀片寬
   這正是我們所想要的結果舞懦。如前所述：精加工時，進給量和切削深度較小睹梢，為了斷屑联缝，要求較小的槽寬；而粗加工時九窿，由于進給量和切削深度均較大苇葫，則要求加大槽寬。為了能同時適用于粗加工和精加工坦膘，于是出現(xiàn)了雙槽刀片堰聪。雙槽是一種復合式槽形，它是由一級槽和二級槽按一定的方式和尺度組合而成的承跟，組合的目的是想讓它兼有一缝帝、二級槽的優(yōu)點。從試驗結果可以看出這一想法是可行的花墩，雙槽刀片的斷屑范圍明顯比單槽刀片大(見圖6)悬秉。
   還有一個問題需要提出：從試驗結果我們可以看出，在進給量很大時單槽和雙槽刀片的斷屑效果差別不大冰蘑，那么在這些情況下二級槽到底起什么作用呢和泌？其實，此時除了斷屑的作用外祠肥，二級槽的作用更多的是提高刀具耐用度武氓、降低切削力和切削溫度等。
   雙槽刀片的成功為復合式刀片的設計和應用積累了經(jīng)驗仇箱。雖然復合式刀片是由一些簡單的槽形組合而成的县恕，但通過在組合尺寸和結構上的優(yōu)化卻可兼有各簡單槽形的優(yōu)點，從而提高刀片的斷屑性能剂桥。此外忠烛，由于簡單斷屑槽的斷屑機理和加工工藝比較清楚和成熟，這使得復合式斷屑槽的設計更簡單明了渊额，成本更低况木。
   然而，并不是簡單槽形的隨意組合就能獲得理想結果驶滚，在實際應用中靡勾，刀片槽型千變萬化北拔，槽型的復合形式也層出不窮，其中的復合方式及機理均有待我們去研究和探索悦级。