第一讲：车刀的基本知识

曾现尊2017年10月19日第一讲：车刀的基本知识凡是能通过切削加工方法从对工件进行加工的带刃工具都可称为刀具。刀具是进行切削加工时所必须采用的基本生产工具之一。刀具的品种与性能直接影响产品的品种、质量、生产率和成本。在长期的生产实践中，随着机械零件的材料、结构、精度等的不断发展变化，切削加工的方法愈来愈呈现出多样性，切削加工中所用的刀具也随之发展形成了结构、类型和规格颇为复杂的系统。刀具的种类很多，但大体上可以分为标准刀具与非标准刀具两大类。所谓标准刀具是指按照国家或部门制订的“刀具标准”制造的刀具，主要由专业化的工具工厂负责生产。它在各种类型的机械制造工厂、农业机械修配工厂和国防工厂中均比较常用，而且需要量很大。非标准刀具则是根据工件与具体加工条件的特殊要求来设计与制造刀具，主要由各用户工厂自己生产。刀具的概述由于被加工的工件形状、尺寸和技术要求不同以及使用的机床和加工方法的不同，刀具的名目繁多，形状各异，随着生产的发展还在不断创新。刀具的分类可按许多方法进行，例如，按切削部分材料来分，可分为高速钢刀具和硬质合金刀具等；按刀具结构分，可分为整体式和装配式刀具等。但是较能反映刀具共同特征的是按刀具用途和加工方法分类。刀具的分类国产牌号相当于ISO牌号使用性能适用范围YG3K01中晶粒合金，在YG类合金中耐磨性仅次于YG3X、YG6，能使用较高的切削速度，对冲击与振动比较敏感。适于铸铁、有色金属、非金属材料的连续切削的（不是用于断续车削、和余量不均匀车削）精车、半精车YG3XK01细晶粒合金，在YG类合金中耐磨性是最好的一种，但冲击韧度较差适于铸铁、有色金属的精车、精镗等，也可用于合金钢、淬硬钢及钨的精加工YG6K10中晶粒合金，耐磨性较高，但低于YG6X、YG3X、YG3，可使用较YG8为高的切削速度适于铸铁、有色金属、非金属材料的连续切削的（不是用于断续车削、和余量不均匀车削）粗加工、间断切削的半精加工和精加工。YG6XK10细晶粒合金，耐磨性较YG6高，使用强度接近YG6适于冷硬铸铁、合金铸铁、耐热钢及合金钢加工，也适用于普通铸铁的精加工，也用于小模数滚刀制作YG8K20中晶粒合金，使用强度、抗冲击抗震动性能比YG6好，耐磨性较低，允许的切削速度较低适于铸铁、有色金属及合金中的不平整面加工、间断切削时的粗车、粗刨、粗铣；钻扩一般孔或深孔YG8C粗晶粒合金，使用强度较高适于重载切削下的车刀、刨刀YG6A（YG6X)K10细晶粒合金，耐磨性和使用强度与YG6X相似适于灰铸铁、球墨铸铁、有色金属及其合金、耐热钢的半精加工和精加工，高锰钢、淬硬钢、合金钢的半精加工和精加工YG8N中晶粒合金，其抗弯强度与YG8相同，硬度和YG6相同，高温切削时热稳定性好适于硬铸铁、灰铸铁、球墨铸铁、白口铁及有色金属的粗加工，亦适用于不锈钢的粗加工和半精加工YW1M10热稳定性好，能承受一定冲击载荷，通用性好。称为通用合金适于耐热钢、高锰钢、不锈钢等难加工材料的精加工，也适用于一般钢材、铸铁及有色金属的精加工YW2M20耐磨性稍低于YW1，强度较高，能承受较大冲击适于耐热钢、高锰钢、不锈钢等难加工材料的精加工，也适用于一般钢材、铸铁及有色金属的精加工YW3M10～M20耐磨性和热稳定性很高，抗冲击抗震动性中等，韧性较好适于合金钢、高强度钢、钛合金、超高强度钢的精密加工和一般精密加工，在加工过程中，冲击较小时也适于粗加工刀具的材料刀具在阀门加工中的应用牌号型号使用性能加工阀门适用范围YG3A118A1.硬度较高，耐磨性强，切削速度较高；2.抗冲击抗震性差阀门体、盖、压盖、阀瓣的半精加工1.体平头、中口、挖体、盖面、压盖、挖瓣槽；2.优先选用YG8A118A/A118/C120/A3201.平堆焊铜面刀具，优先选用；2.也可加工YG3刀具加工件，但效率低D226A/D226/D214/D216/D2301.使用强度较高；2.抗冲击抗震动性能较好；3.耐磨性较差；4.切削速度较低1.制作扩孔刀，里眼刀；2.CZ45盖孔刀具，BZ45锥扣前扩孔刀具，平铜刀具E530/E5401.制作铰刀用，D341D71铰中心孔YW1A320/C116/C1201.抗冲击力大；2.硬度、耐磨性强；3.通用性好1.加工钢圈；2.标准螺纹加工YW21.耐磨性稍低于YW1；2.强度较高；3.抗冲击力强；4.通用性强1.加工钢口，堆焊钢面铜面；2.加工梯型、锯型螺纹；3.制作里眼刀、切刀、外圆刀；机加工刀头（普通刀头）1.强度较高；2.抗冲击力抗震性能强；3.切削速度较低；4.通用性强1.可加工阀门平头、中口、盖面；2.挖体、平铜、瓣铜也可选用任何刀具虽然它们的工作方式和工作原理各有特点，结构和形状也有所不同，但都有共同的组成部分，那就是工作部分和夹持部分。工作部分是担负切削加工的部分，夹持部分是使工作部分与机床连接在一起，并保持正确位置，以及传送切削运动与动力。刀具的组成1．切刀切刀是金属切削加工中应用最广的一类基本刀具，其特点是结构比较简单，只有一条连续的直线刀刃或曲线刀刃，它属于单刃刀具。切刀包括车刀、刨刀、捏刀、成形车刀及自动机床、专用机床用的切刀，而车刀最有代表性。2．孔加工刀具孔加工刀具包括从实体材料上加工出孔的刀具，如钻头；以及对已有孔进行加工的刀具，如扩孔钻、铰刀等。3．拉刀拉刀是一种高生产率的多齿刀具，它可用于加工各种形状的通孔、各种直槽或螺旋槽的内表面，也能加工各种平的或曲线的外表面。4．铣刀铣刀可用于各种铣床上加工各种平面、台肩、沟槽，进行切断以及成形表面，铣刀属于多刃刀具，它同时参加切削的刀刃总长度较长，生产效率较高。刀具的种类5．齿轮刀具齿轮刀具是用于加工齿轮齿形的刀具。按加工齿轮的齿形来分，可分为加工渐开线齿形的刀具和加工非渐开线齿形的刀具。这类刀具的共同特点是对齿形有严格要求。6．螺纹刀具螺纹刀具用于加工内、外螺纹。它有两类：一类是利用切削加工方法来加工螺纹的刀具，如螺纹车刀、丝锥、板牙和螺纹切头等；另一类是利用金属塑性变形方法来加工螺纹的刀具，如滚丝轮、搓丝扳等。7．磨具磨具是磨削加工的主要工具，它包括砂轮、砂带等，用磨具加工的工件表面质量较高，是加工淬火钢和硬质合金的主要工具。8．挫刀挫刀是钳工用的主要工具。刀具的种类Page9金属切削刀具——车刀[e-mail]使用最广的刀具；II在车床上完成外圆、端面、切槽（断）和螺纹等加工；IIIIV切削运动是旋转运动，由工件完成；V进给运动是直线运动，由车刀完成。一般为只有一条主切削刃的单刃刀具；车刀金属切削刀具——车刀螺纹车刀直头外圆车刀弯头外圆车刀90°外圆车刀宽刃外圆车刀内孔车刀端面车刀切断车刀几种常见的车刀按加工表面特征来分，车刀可分为外圆车刀、端面车刀、内孔车刀及切断刀等。1.外圆车刀用于粗车或精车外回转表面（圆柱面或圆锥面）。如图所示为常用的外圆车刀。几种常见的车刀宽刃精车刀Ⅰ的切削刃宽度大于进给量，可以获得表面粗糙度较低的已加工表面，一般用于加工余量为0.1～0.5mm的半精车或精车加工中。但由于其副偏角为900，径向力较大，易振动，故不适于工艺系统刚度地的场合。直头外圆车刀Ⅱ结构简单，制造较为方便，通用性差，一般仅适用于车削外圆。900偏刀Ⅲ由于主偏角为900，径向力较小，故适于加工阶梯轴或细长轴零件的外圆面和肩面。弯头车刀IV不仅可车削外圆，还可车削端面及倒角，通用性较好。为适应单件和小批量生产的需要，一般主、副偏角均作成450（也有做成其它角度的）。几种常见的车刀2.端面车刀端面车刀（如图）专门用于车削垂直于轴线的平面。一般端面车刀都从外缘向中心进给（如图a），这样便于在切削时测量工件已加工面的长度。若端面上已有孔，则可采用由工件中心向外缘进给的方法（如图b），这种进给方法可使工件表面粗糙度较低。注意，端面车刀的主偏角一般不要大于900，否则易引起“扎刀”现象，是加工出的工件端面内凹（如图c）。几种常见的车刀3.内孔车刀常用内孔车刀如图所示。I用于车削通孔、Ⅱ用于车削盲孔、Ⅲ用于切割凹槽和倒角，内孔车刀的工作条件较外圆车刀差。这是由于内孔车为的刀杆悬伸长度和刀杆截面尺寸都受孔的尺寸限制，当它伸出较长而刀杆截面较小时，刚度低，容易引起振动。几种常见的车刀4.切断刀和切槽刀切断刀用于从棒料上切下已加工好的零件，或切断较小直径的棒料，也可以切窄槽。考虑到切断刀的使用情况，按刀头与刀身的相对位置，可以分为对称和不对称（左偏和右偏）两种，如图所示。几种常见的车刀5.内孔车刀专门用来加工工件内孔，如图所示。几种常见的车刀6.螺纹车刀专门用来加工螺纹，如图所示。几种常见的车刀几种实物车刀：右刃纵切车刀几种实物车刀车刀按结构分类，有整体式、焊接式、机夹式和可转位式四种型式如图所示。车刀的分类1．整体式：用整体高速钢制造，刃口可磨得较锋利，适于小型车床或加工有色金属。2．焊接式：焊接硬质合金或高速钢刀片，结构紧凑，使用灵活，适于各类车刀特别是小刀具。3．机夹式：避免了焊接产生的应力、裂纹等缺陷，刀片利用率高。刀片可集中刃磨获得所需参数。使用灵活方便。4．可转位式：避免了焊接刀的缺点，刀片可快换转位。生产率高、断屑稳定。可使用涂层刀片。车刀的分类焊接车刀是由刀片和刀柄通过镶焊连接成一体的车刀。一般刀片选用硬质合金，刀柄用45钢。选用焊接车刀时应具备的原始资料是：被加工零件的材料、工序图、使用机床的型号、规格。选购焊接车刀时，应考虑车刀型式、刀片材料与型号、刀柄材料、外形尺寸及刀具几何参数等。对大刃倾角或特殊几何形状的车刀，用户在重磨时尚需计算刃磨工艺参数，以便刃磨时按其调整机床。焊接车刀（1）结构简单、制造方便、使用灵活，一般工厂都可自行制造。（2）可以根据切削条件和加工要求刃磨出所需的形状和角度，硬质合金利用较充分。但其切削性能主要取决于工人刃磨的技术水平，与现代化生产不相适应。（3）刀杆不能重复使用，当刀片用完以后，刀杆也随之报废，刀杆材料利用率低。（4）在制造工艺上，由于刀具材料和刀杆材料（一般为中碳钢）的线膨胀系数不同，当焊接工艺不够合理时易产生热应力，严重时会导致硬质合金出现裂纹；另外，还可能出现磨刀热应力和裂纹。焊接车刀的特点焊接车刀的硬质合金刀片形状和尺寸有统一的标准规格，根据冶金工业部标准YB850-75，我国硬质合金焊接刀片的型号分A、B、C、D、E、F六种，每种又分若干组，每组有尺寸系列。刀片型号的表示方法是一个字母加三位数字，第一位数字表示组别，它和字母合起来表示刀片的形状。后两位数字表示刀片的主要尺寸，主要尺寸相同而其他尺寸不同时，在数字后面加A、B、C等，以示区别。如为左切刀片，则在型号末尾标以“Z”。硬质合金焊接刀片的选择硬质合金焊接刀片的型号上述型号表示为A3型刀片，长度均为12mm，厚度是6mm，左偏刀刀片。硬质合金焊接刀片的型号刀片简图型号示例主要尺寸（mm）主要用途A108L=8外圆车刀镗刀切槽刀A116L=16A208L=8端面车刀镗刀A225ZL=25（左）A312ZL=12（左）外圆车刀端面车刀A340L=40A406L=6外圆车刀镗刀端面车刀A430ZL=30（左）C110L=10螺纹车刀C122L=22C304B=4.5切断刀切槽刀C312B=12.5硬质合金焊接刀片的简图名称开口槽半封闭槽封闭槽嵌入槽特点焊接面最小刀片应力小制造简单夹持牢固焊接面大易产生应力夹持牢固焊接应力大易产生裂纹增加焊接面提高结合强度用途外圆车刀弯头车刀切槽车刀90º外圆车刀内孔车刀螺纹车刀底面较小的刀片切槽刀切断刀配用刀片A1、C3A2、A3、A4C1A1、C3刀槽参数的选择车刀型式分直头与弯头两大类。直头车刀简单，便于制造。弯头车刀通用性广，既能车外圆又能车端面，最典型的是45度弯头车刀。普通车刀外形尺寸主要是高度、宽度和长度。刀柄截面形状为矩形或方形，一般选用矩形，高度h按机床中心高选择。当刀柄高度尺寸受到限制时，可加宽为方形，以提高其刚性。刀柄的长度一般为其高度的6倍。切断车刀工作部分的长度需大于工件的半径。内孔车刀用的刀柄，