第三节 车刀结构及刃磨

一、车刀的结构、组成及位置作用

1．车刀的结构

车刀在结构上可分为整体式、机夹式、焊接式、可转位式四种形式，其类型、特点及用途见表2-6。

2．车刀的组成及位置作用

车刀的组成及位置作用见表2-7。

二、常用车刀的种类与材料

1．车刀的种类和用途

车刀的种类很多，可按用途和结构分类，具体见表2-8。

2．车刀切削材料

目前常用车刀切削材料有高速钢和硬质合金两大类，另外还有陶瓷和超硬刀具材料（见表2-9）。

三、车刀的切削角度

1．确定切削角度的参考系

用来确定刀具几何角度的参考坐标系有两大类：一类称为标注参考系（静态参考系），是刀具设计计算、绘图标注、制造、刃磨及测量时用来确定刀刃、刀面空间几何角度的定位基准，用它定义的角度称为刀具的标注角度（静态角度）；另一类称为工作参考系（动态参考系），是确定刀具切削刃、刀面在切削过程中相对于工件的几何位置的基准，用它来定义的角度称为刀具的工作角度。

下面以外圆车刀为例，说明标注参考系（见表2-10）。

以上刀具各标注角度参考系均适用于选定点选在主切削刃上，如果选定点选在副切削刃上，则所定义的是副切削刃标注参考系的坐标平面，应在相应的符号右上角加标“′”以示区别，如副截面Po′。

2．车刀切削角度及其作用

车刀切削部分共有六个独立的基本角度，它们是：主偏角、副偏角、前角、主后角、副后角和刃倾角；另外还有两个派生角度：刀尖角和楔角，如图2-7所示。车刀切削部分的角度及其作用见表2-11。

3．车刀的工作角度

以上所介绍的车刀切削角度是车刀在静止状态时的切削角度，也就是一般刀具图纸上所标注的角度。车刀在进行切削加工时，由于受进给运动、刀具安装及工件形状的影响，其实际的切削角度与静止状态时的切削角度相比发生一定的变化。一般情况下，这种变化较小，可以忽略不计。但在某些加工情况下，则应加以考虑。车刀在切削状态下的切削角度称为工作角度。

（1）车刀安装位置对车刀工作角度的影响

① 车刀刀尖与工件中心相对位置对工作角度的影响 车刀车削外圆时，如果刀尖对准工件中心，刀具的工作角度与静止角度相同，否则会发生变化，如图2-8所示。

当刀尖高于工件中心时，前角增大，后角减小，如图2-8（a）所示。

当刀尖低于工件中心时，前角减小，后角增大，如图2-8（b）所示。

应当注意的是，在车削内孔时，刀尖相对工件中心安装位置对工作角度的影响与车外圆时相反。

② 刀杆与进给方向不垂直对工作角度的影响 安装车刀时，如车刀刀杆的轴线与进给方向垂直，刀具的工作主偏角、副偏角与静止角度相比均不发生变化，否则会发生变化，如图2-9所示。

当刀杆轴线向右倾斜时，主偏角偏大，副偏角减小，如图2-9（a）所示。

当刀杆轴线向左倾斜时，主偏角减小，副偏角增大，如图2-9（b）所示。

（2）进给运动对工作角度的影响

① 纵向进给对工作角度的影响 车刀在做纵向进给时，刀刃上选定相对于工件表面的运动轨迹为一螺旋线，基面和切削平面均发生偏转，从而使工作角度与静止角度相比发生变化。此时的工作前角较静止前角增大，后角较静止后角减小，如图2-10所示。一般车削时，由于进给量不足以使基面及切削平面偏转过大，故可不考虑工作角度的变化。但进给量大时，如车削大螺距螺纹或多头螺杆时，在刃磨刀具时就应当考虑工作角度的变化。

② 横向进给对工作角度的影响 车刀做横向进给时（如进行切断），刀尖的运动轨迹也为螺旋线，工作角度也发生变化，此时刀具的工作前角增大，工作后角减小，如图2-11所示。

四、车刀切削角度的作用与选择

1．前角的作用与选择（表2-12）

2．后角的作用与选择（表2-14）

3．主偏角的作用及选择（表2-15）

4．副偏角的作用及选择（表2-16）

5．刃倾角的作用及选择（表2-17）

6．过渡刃的作用与选择（表2-18）

五、刀具的磨损和刃磨

刀具随着切削过程的进行必然会钝化，刀具钝化后，改变了原有的几何形状正常的切削性能，这时必须重新刃磨或更换切削刃（可转位刀具）。刀具钝化的主要原因有两种：一种叫磨损，就是在切削过程中，由于工件-刀具-切屑的接触区里发生着强烈的摩擦，以致刀具表面某些部位（如前、后刀面）的材料被切屑或工件逐渐带走而磨损，刀具的磨损是一种不可避免的现象；另一种叫破损，可能是由于刀具的设计、制造及使用不当，也可能是由于刀具（尤其是一些脆性材料，如硬质合金、陶瓷等刀具）受切削力冲击而疲劳，以致在切削过程中切削刃或刀片发生脆性破损，这种破损也遵循一定的统计规律。

1．刀具磨损的形式

由于加工材料不同，切削用量不同，刀具磨损的形式也不同，主要形式见表2-19。

2．刀具的磨损限度

如前所述，一般的刀具都可用后刀面的摩擦带宽度VB来表示刀具的磨损程度。随着切削加工的进行，VB值将逐渐增大，切削力及切削温度也随之上升。但在整个切削过程中，VB值的扩展速度是变化的，新刃磨好的刀具刚开始切削时，磨损速度较快，然后就很快稳定下来进入正常磨损阶段，磨损速度减慢并趋于一个常数。当VB达到一定值后，切削力及切削温度都明显升高，于是磨损速度急剧上升，若继续切削则刀具会迅速毁损。另外，随VB值的增大，加工表面质量及加工精度也会恶化。因此，当VB达到某一数值后就必须及时换刀、刃磨或更换新的切削刃，这就是通常所说的“磨损限度”。表2-20所列为常用刀具的磨损限度。

3．刀具的手工刃磨及研磨

正确刃磨车刀是车工必须掌握的基本功之一。只懂得切削原理和刀具角度的选择知识还是不够的，还要正确地掌握车刀的刃磨技术，否则仍然不能使合理的切削角度在生产实践中发挥作用。

车刀的刃磨一般有机械刃磨和手工刃磨两种。机械刃磨效率高、质量好、操作方便，在有条件的工厂应用较多。手工刃磨灵活，对设备要求低，目前仍普遍采用。对于一个车工来说，手工刃磨是基础，是必须掌握的基本技能。刀具的手工刃磨及研磨基本技能见表2-21。