【編者按】米哈伊洛夫·斯達(dá)尼斯拉夫·瓦西里耶為奇（科斯特羅馬國立工藝大學(xué)）開發(fā)研制的新結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金刀片LNMX 301940橘沾，在車削異形工件時(shí)具有更高的壽命和斷屑可靠性，并列出生產(chǎn)測試刀片在車削火車輪輪對工序時(shí)的結(jié)論扯凫。

　　在自動化生產(chǎn)中轧黑，金屬切削工序的編制出現(xiàn)一個(gè)特殊問題，那就是切削刀具可靠性的提高和有利形狀切屑的持久性獲得售拼。選擇可塑材料的成型毛坯的車削工具有一重大難題且昭。進(jìn)給方向的改變導(dǎo)致運(yùn)動切削力和剪切層截面尺寸的改變，在這些情況下贱鼻，標(biāo)準(zhǔn)幾何形狀切削刀片像效果不大的鐵塊宴卖。這樣的工序?qū)儆诹熊囓囕喌能囅骷庸ぃ囕喌膫淞蟻碜詫Ｓ娩摿谛诩庸r(shí)可控的混合切屑很難形成症昏。通過研究，已磨損車輪使用的修復(fù)方法是輪對工作面外圓車削父丰。已磨損車輪的可加工性由于硬化層（也稱作滑履）的存在而急劇降低肝谭，這些情況發(fā)生在車輪與鋼軌的急劇制動而產(chǎn)生的摩擦下。制造和修復(fù)火車輪是在專用的雙刀架數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行的蛾扇。輪圈輪廓的加工包括：與軸心45°進(jìn)給加工倒角攘烛、輾壓面的縱向車削和輪箍的輪廓（輪緣凸起部分，車輪在道軌上運(yùn)動時(shí)的導(dǎo)向部分）的車削镀首。

　　加工方式:吃刀量t = 5…7 мм坟漱，進(jìn)給量s = 0,7…1,2 мм/об,切削速度v = 0,5…0,8 м/с.機(jī)車車輪的直徑加工范圍是750…1050 мм.在切削刀具的性質(zhì)上，運(yùn)用帶立放裝夾底座的左和右組合車刀更哄。刀片做成對稱性狀芋齿，可以完全充分利用它們加工左右車輪。

　　加工車輪的基本問題包括用玷，降低切削刀片的成本和切削操作中不可控帶狀切屑的生成秤瞒。并且去除切削層上切屑對于提高刀具工作能力有著重要意義爷凫。操作測時(shí)表明，為了維持目前金屬切削設(shè)備正常工作夹它，由于加工時(shí)不良切屑形成妖奕，90%的情況下需要人為干預(yù)遭唠。長長的帶狀切屑纏繞在機(jī)床恢儡、刀具或零件上，撓傷輪子的已加工表面颊姻，堆滿工作臺组莲，根據(jù)現(xiàn)場操作檢查，這種加工過失是實(shí)際存在的矫恳，因此不能安排看管多機(jī)床的服務(wù)咒饼。同樣存在新一代無人操作的車輪修整的自動化復(fù)合機(jī)床有效利用率的問題。

　　降低切削刀片的成本受到磨損車輪表面存在滑履的限制刮赵。在切削帶有大量滑履的情況下渔硫，切削刃崩刃和刀片損傷的概率急劇增加。在機(jī)車車輪大批量生產(chǎn)的情況下编曼，解決提高刀具工作能力和穩(wěn)定獲得有利形狀切屑的課題有著重要實(shí)用意義豆巨。

　　解決這個(gè)課題最有效的途徑是切削刀具結(jié)構(gòu)的優(yōu)選法。目前創(chuàng)造這樣刀片的工作一直持續(xù)著掐场，在大量的主要的工業(yè)試制研究中往扔，一些主流公司提出了γ結(jié)構(gòu)。現(xiàn)在推廣的是沿切削刃周邊做成負(fù)倒棱刃前角和折線形斷屑槽的刀片（圖-1）熊户。

圖-1  切削刀片LNMX 301940的標(biāo)準(zhǔn)幾何形狀萍膛；加工輪緣時(shí)切屑的形狀；刀片前刀面磨損的特征

　　分析標(biāo)準(zhǔn)刀片的切削機(jī)制得出嚷堡，在加工倒角和輪緣時(shí)切削層厚度а1 小于負(fù)倒棱刃的寬度蝗罗，因此切屑繞過斷屑槽以帶狀形狀從車刀上流出。在縱向車削車輪表面時(shí)蝌戒，接觸可塑區(qū)域的切屑從斷屑槽后壁流出串塑，導(dǎo)致斜面上的切屑最多的彎曲變形并且增大切削力。一些數(shù)據(jù)結(jié)論證實(shí)了刀具前刀面的磨損特性——磨損月牙槽不在刀片的前刃面上瓶颠，而是在斷屑槽的凸臺上拟赊。刀片的最大磨損處不由自主地處于與‘滑履’硬化層相互作用的區(qū)域，在這個(gè)位置發(fā)生裂紋捅青，導(dǎo)致崩刃或刀片斷裂蹲瘩。

　　除了刀具公司推出的帶有折線形斷屑槽的標(biāo)準(zhǔn)刀片和其它結(jié)構(gòu)的可轉(zhuǎn)位刀片。被廣泛推廣的是前刀面帶有峰形花紋的刀片豺孤，這種花紋又被稱作魚骨架揉。對這種刀片工作能力的研究表明孝炫，并不能成功解決加工倒角和輪緣區(qū)域時(shí)切屑折斷的難題，而過度的切屑形變會導(dǎo)致切削力增大浦砸、出現(xiàn)震動抽茸、放射火花和降低刀具壽命。

　　分析火車輪的機(jī)械加工情況得出毯旷，試驗(yàn)途徑探索到的最佳結(jié)構(gòu)是立裝夾持的可轉(zhuǎn)位刀片碍讼，不考慮機(jī)械加工工藝與卷曲和折斷的切屑的因果關(guān)系，不能夠制定出可行的實(shí)際解決方案选癣。在切屑成形的立體空間的控制和模型試驗(yàn)的基礎(chǔ)上练代，或許可以得到有利形狀的切屑，從而解決提高刀具壽命的問題杰刽。

　　在切削刀片設(shè)計(jì)時(shí)用的是系統(tǒng)分析法菠发。對刀具觀察得出，結(jié)構(gòu)和功能方面之間存在必然的聯(lián)系贺嫂，并且構(gòu)成統(tǒng)一整體滓鸠。系統(tǒng)分析法提供了把刀具設(shè)計(jì)任務(wù)分成多部分并采取最佳方案的可能性。

　　根據(jù)刀具功能和結(jié)構(gòu)特性的統(tǒng)計(jì)總和得出輪緣區(qū)域的特殊性第喳，加工時(shí)的切削狀況各不相同糜俗。確定了每次從這個(gè)區(qū)域脫離的切屑的最有利狀況，計(jì)算刀片前刀面的幾何參數(shù)墩弯，刀片刀刃工作時(shí)受到切削條件的變化不定以及刀具的耐磨性和強(qiáng)度的技術(shù)限制吩跋，使得切屑破碎存在折衷的解決辦法。切屑卷曲和折斷的預(yù)測在其工作中得到實(shí)現(xiàn)渔工。

　　在輪緣剖面加工模擬的結(jié)果表明锌钮，剪切角改變4.1倍，剪切層的平均厚度和寬度在背吃刀量t=6mm的情況下分別改變2.5倍和2.4倍引矩。在加工40°的倒角時(shí)參加切削的切削刃長度為11.1mm梁丘，在這個(gè)部分的剪切層厚度等于0.7mm。在滾道部分的外圓車削操作中旺韭，切削刃的長度減少到7.8mm到趴，而剪切層厚度增大至1mm。隨著0.4mm的剪切層厚度宙锡，在輪緣側(cè)面的加工中參與的切削刃的最大長度為18.9mm（圖-2）阁雷。

圖-2. 火車輪輪邊剖面加工示意圖

　　不同的切削狀況下，沿著刀片切削刃必將形成變化無常的參數(shù)狐昆，像硬化斜面以及與之毗鄰的卷屑面柒杯。考慮到切屑形成的特點(diǎn)八领，在橫向面縱向面都對稱的刀片上疑拯，不同區(qū)域切削的刀片磷妻，其支撐面應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的收縮 。在結(jié)構(gòu)中刀片能夠隨著刀片中心實(shí)現(xiàn)切削刃角度傾斜的分段變化矿矿。運(yùn)用這個(gè)結(jié)構(gòu)能夠提高切屑的剛度搁赘，因此提高斷屑的可能性，同樣能夠改善在“滑履”硬化層上切削刃切入的狀況棋躬。使切屑變形的凸起部分位于刀片的周邊的過渡區(qū)愁反，這些凸起部分能夠提高破碎寬厚切屑的穩(wěn)定性，以及刀片的內(nèi)部應(yīng)力缅糟。

　　為了提高切屑的剛度和應(yīng)力挺智，在與正常的阻撓相互作用下必須保證切屑橫切面相對于切屑螺旋面軸心回轉(zhuǎn)祷愉。建立這些條件可以使切屑空間形成的控制方式窗宦，不僅依靠流出面，而且依靠前刀面和切屑橫截面的卷曲二鳄。切屑形成的模擬過程顯示赴涵，為了斷屑穩(wěn)定性，可以在減小主偏角的情況下合理的利用切屑向已加工面移動的自然走向订讼。增大這些效果可以依靠建立特殊的沿切削刃變化幾何角度的刀片形狀髓窜。這樣的前刀面可以實(shí)現(xiàn)可變的曲率以及前角的不斷增大。切屑卷曲面的形狀因刀尖附近的凸起部分而改變欺殿，從刀片的圓弧區(qū)域到中間凹陷的區(qū)域寄纵。用從刀尖削減的措施可以實(shí)現(xiàn)切削刃的曲線化和落差化。

　　在刀具的前刀面創(chuàng)造凹凸的良好的幾何形狀脖苏，這些球形凸起部分在刀具的工作能力中展現(xiàn)出很好的優(yōu)勢程拭。切屑與刀具的接觸面縮小，收縮率與切削力下降盼掘，有利地增加刀具壽命督羊。刀尖的正前角不會降低刀具的強(qiáng)度，這樣載荷在中部彰巫，在加工“滑履”的工序中相互作用塑赁，最大限度的增強(qiáng)有效切削刃的區(qū)域⊥可變的角λ與γ共同作用糠味，在刀具切入“滑履”的情況下展示出良好的效果。刀具上的載荷不是瞬間的增加择车，而是逐漸增加渊伐。

　　為了縮小切削層厚度的范圍，沿刀片切削刃需要在刀片三分之一位置處向刀片中間增加角φ汞阔，在加工輪緣時(shí)刀具平面角增加到 4°能夠使中間的切削層厚度增加到0.08mm笋条，也就是切削層厚度的分散范圍減小到25?%斑柬。考慮到這種刀具的使用执执，倒角的最小寬度可以減小到0.4mm筝野。

　　運(yùn)用這些原理設(shè)計(jì)出了 LNMX?301940-60.用來批量測試的刀片已經(jīng)用硬質(zhì)合金РТ573, РТ33制成.刀片的測試已經(jīng)在莫斯科輪對修復(fù)車間順利完成。通過在生產(chǎn)條件下對刀片工作性能的研究得出粤剧，結(jié)構(gòu)優(yōu)選法能夠提高刀具強(qiáng)度歇竟，并且能夠在整個(gè)車輪輪廓加工中得到穩(wěn)定的折斷的切屑。在加工最寬的滾壓面抵恋、倒角和輪緣頂端時(shí)發(fā)現(xiàn)焕议，能夠持續(xù)穩(wěn)定的獲得逗號形狀的和雙環(huán)螺旋線的折斷的切屑。在問題最嚴(yán)重的部分——輪緣的型面車削中弧关，順利取得了折斷的波浪形的切屑（圖-3）盅安。

圖-3. 輪箍的加工和在最新結(jié)構(gòu)刀片的切削下形成的切屑的典型形狀

　　最新開發(fā)的復(fù)雜型面的刀片的結(jié)構(gòu)，能夠促使熱機(jī)載荷沿刀具切削刃有利地分配世囊，刀具的磨損相應(yīng)均勻分配别瞭，從而提高刀具壽命。

　　刀具的車削耐用性株憾，在高速切削時(shí)平均提高了3倍蝙寨。運(yùn)用這些新型的刀具提高了生產(chǎn)率和機(jī)加工可靠性，切削功率減少到30%嗤瞎。

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