硬质合金内偏刀低速切削精车内孔
[提要]本文介绍了广东省粤东商贸技工学校在车工实习教学中，利用硬质合金内偏刀低速切削精车内孔的方法，克服了学生在车工实习时，车内孔精度达不到，害怕车内孔的老大难问题。提高了学生动手能力，得到了较好的实习教学效果。
[关键词]硬质合金 内偏刀 低速切削 精车
在几年以前，我校车工班学生一直在毕业等级实操考试中，普遍难解决的问题，就是车内孔问题。在考件的内孔部分要求精度在φDH7，表面粗糙度在Ra1.6。大部分学生都不能达到上述要求。近年来，我对实习的存在问题进行了认真仔细的分析，通过工件的检测和加工工艺的多次研究，对内孔精车全面地剖析，提出了解决存在问题的方法，使学生精车内孔达到了技术要求，具体做法介绍如下：
一、 精车内孔存在的主要问题及分析
1、用高速钢内孔刀低速精车内孔时，车出来的孔虽然表面粗糙度较小，但容易产生锥度，使内孔的尺寸精度受到影响。要消除内孔锥度，虽可将低速改为中速切削，但又由于切削时刀具会产生积屑瘤，使车出来的内孔表面粗糙度增大，不容易达到Ra1.6。
2、若用高速钢车刀高速精车内孔，由于高速钢耐热性和耐磨性较差，车刀容易磨损，让刀现象严重，尺寸不易控制。
3、若用硬质合金车刀高速精车内孔，会出现刀杆刚性差，振动大，车出来的内孔表面容易产生波纹，影响内孔精度。
那么，问题的关键到底在哪里呢？经认真分析仔细观察，发现问题还是出现在切削速度和刀具上。高速钢车刀是比较容易刃磨，也容易磨得锋利。因此，用高速钢车刀低速精车内孔本来是一种较好的办法，但我校历届毕业等级考中，整体效果均不太理想，尺寸精度与表面粗糙度精度两项都合格的不超过40％。为什么一种较好的加工方法效果不佳呢？经过再次分析、观察和研究，发现高速钢车刀虽然很锋利，但耐热和耐磨性都比较差。精车内孔时，要始终保持切削刃的锋利，才不容易产生让刀，不出现锥度，要做到这一点，就要保证在三四刀内完成精车切削，否则切削的刀数越多，车刀的主后面就越容易磨损，造成车刀后角减小至零度，甚至形成负后角，这时刀具已经不是在切削车孔，而是在挤压车孔，工件表面因挤压产生弹性复原，对刀具后刀面形成很大压力，导致刀具磨损进一步加剧，此外由于刚性差，加工时产生让刀现象，如此反复进刀，直到产生加工硬化。此时工件表面硬度已接近刀具硬度，如果厚度达到0.07至0 value=”.5″ HasSpace=”False” Negative=”False” NumberType=”1″ TCSC=”0″>.5mm，会使车削内孔无法保证精度，这也是高速钢车刀低速切削会产生锥度的原因。技校学生由于技术不够熟练，经验不足，难以在三四刀以内完成内孔精车，又由于有的同学应试能力差，心理素质又差，不敢进刀，这样反复切削，造成刀具磨损，最终无法保证内孔质量。
二、 解决精车内孔存在问题的方法
根据上述问题，我选择用硬质合金内偏刀进行低速切削精车内孔，比较适合学生在实习中使用，选用硬质合金车刀是因为硬质合金车刀具有耐热性和耐磨性的特点，正好弥补高速钢刀的缺点，在低速切削时，能提高车刀的耐用度，保持刀刃锋利，防止振动、让刀、产生积屑瘤等不良现象，避免了内孔产生锥度、表面产生波纹，从而提高了内孔的圆度和表面粗糙度的精度，获得良好的孔形精度。刀具的形状和刀头部份的几何角度如下页图示，用这种刀低速切削精车内孔，为什么能保证内孔尺寸精度和粗糙度精度呢？因为刀具设计合理，刀具特点适合内孔精车。
（一）刀具设计
要得到较好的精车效果，必须合理选择硬质合金的类型牌号和合理的几何角度以及合适的切削用量。
1、硬质合金类型、牌号的选择。
硬质合金的牌号选择为YG8相当IS0牌号K30。选择根据是取它的使用强度高，抗冲击和抗振性能好，允许切削速度低的特点，有利于精车内孔。
后排屑盲孔精车刀示意图
2、车刀角度的选择
（1） 取刃倾角（λS）为正值，刀刃锋利。
（2） 主偏角（Kr）为93°-96°，减小径向力。
（3） 前角（ro）和后角 (a0)均取6°，提高锋利程度。
（4） 副偏角（Kr）为6°，减小表面粗糙度。
3、车刀角度选择的根据及分析。
（1） 刃倾角是主切削刃与基面之间的夹角。当刃倾角取为负值时，只能对材料进行粗加工，只有当刃倾角为正值时，才能进行精加工，而且此时刀刃锋利，切削轻快。
（2） 主偏角是主切削刃在基面上的投影与进给方向之间的夹角。主偏角的选值与工件的径向力大小有直接的关系。当主偏角减小时，刀尖强度增加；当主偏角增大时，工件的径向力减小。所以为了减小径向力，为了可切削内孔台阶端面，主偏角取值为93°-96°。
（3） 前角为前刀面和基面之间的夹角。前角一般为
5-20°，适当的前角可以使刀刃锋利、便于切削，但前角加大会降低切削刃的强度，在此则为6°。后角是后刀面和切削平面间的夹角，其作用是减小车刀后刀面与工件的磨擦。后角一般为3至12°。粗加工时选取较小值，精加工时选较大值，在此取6°。
（4）副偏角为副切削刃在基面上的投影与背离进给方向间的夹角，减小副偏角可以减小工件的表面粗糙度，一般为6-8°，在此取6°。
有以上特点的内偏刀关键处于锋利并且耐磨，排屑好。因此，车孔时切削轻便顺利，在低速精车时，加入切削润滑液，在加工碳钢时用肥皂水，在加工铸铁时用柴油，可保证内孔的尺寸及粗糙度的精度。
4、车刀的刃磨
先用碳化硅砂轮把刀具刀体磨好，砂轮粒度为60＃-100＃，再用绿色碳化硅粒度150-240＃硬度M-N的油石研磨切削刃和修磨过渡刃，研磨时用放大镜观察刀刃有无崩裂，研磨至切削刃锋利成直线和过渡刃合格为好。
5、切削用量的选择
本人根据刀具特点，试验得出精车碳钢工件内孔Ф45的切削速度V为 value=”22.6″ HasSpace=”False” Negative=”False” NumberType=”1″ TCSC=”0″>22.6m/min左右，吃刀深度t为0.03 value=”.08″ HasSpace=”False” Negative=”True” NumberType=”1″ TCSC=”0″>-0.08mm,走刀量f 为0.4 value=”.6″ HasSpace=”False” Negative=”True” NumberType=”1″ TCSC=”0″>-0.6mm/r。
（二）使用这种刀还有如下特点
1、使用后排屑内偏精车刀，因精车余量较小，不会影响工件表面粗糙度，即不会使铁屑拉毛已加工表面。
2、主偏角较大、降低了径向切削力，减小了机床振动。
3、刀杆直径较粗保证刀具有足够的刚性，避免了因车刀刚性差、强度低，在车内孔过程中发生振动而产生波纹，影响表面光洁。
（三）使用硬质合金内偏刀精车内孔时，要注意以下几个问题
1、在精车内孔前，余量留0.08至 value=”.12″ HasSpace=”False” Negative=”False” NumberType=”1″ TCSC=”0″>0.12mm左右，表面粗糙度在R a3.2左右，否则精车时，由于余量不多，内孔车不光滑。
2、刀具只适用于精车，不适用于粗车。
3、刀具切不可以撞击到台阶端面，因为硬质合金虽然硬度高，耐磨性好，但韧性差，不耐冲击、易碎裂，所以使用要特别小心，在离孔深还差1毫米左右时，应停止自动走刀，用手摇走刀车到所需孔深。
三、 硬质合金与高速钢车刀的性质比较
硬质合金与高速钢车刀的性质列表如下：
<DIV align=center>
种类
硬度
热硬温度
抗弯强度×1000mPa
高速钢
车刀
HRC62-70
（HRA82-87）
540-600
2.5-4.5
硬质合金车刀
HRC74-82
(HRA89-94)
800-1000
0.9-2.5
</DIV>
从上表可以看出硬质合金车刀的硬度、热硬温度都超出高速钢车刀，所以硬质合金车刀精车内孔能保持车刀刃锋利。硬质合金车刀的抗弯强度虽然低于高速钢车刀，但由于内孔精车的吃刀深度和进给量较小，切削力不大，选用YG8的硬质合金韧性又较高，所以用硬质合金车刀精车内孔是比较好的。
四、 在教学试验中学生用高速钢、硬质合金车刀的情况
试验方式是：让36个学生每人加工4个工件，用高速钢车刀和硬质合金车刀分别用高速和低速精车中碳钢的内孔工件。试验过程中，老师巡回观察情况，工件测量结果如下：
1、高速钢车刀高速车削时，车刀磨损严重，内孔表面粗糙度值较大，大部分的工件只有Ra6.4-Ra3.2，内孔产生锥度现象严重，孔形精度较差，36个工件中，只有6个工件合格，合格率16％。
2、硬质合金车刀高速车削时，内孔表面看起来光亮，但好些都有波纹存在，36个工件中，10个工件合格，合格率27％。
3、高速钢车刀低速车削时，在车到一定的孔深时由于冷却润滑液不充分，车刀刃口容易磨钝，有的出现让刀，内孔产生锥度，有的粗糙度精度达不到，36个工件中，14个工件合格，合格率38％。
4、硬质合金车刀低速切削时，车刀刃能保持锋利，切削顺利，车出来的内孔孔形精度高，表面粗糙度值较小，36个工件中,29个工件合格，合格率80.5%。
试验结果表明，学生使用硬质合金车刀低速切削精车内孔是最为合适的。
在实习教学实践中，通过利用硬质合金内偏刀低速切削精车内孔的实操练习后，不但学生对车内孔不害怕，而且学生车出的内孔工件都能够达到尺寸精度、粗糙度精度的技术要求，从而解决了以往工件内孔精度达不到的难题，真正得到了较好的实习教学效果，使学生掌握了车内孔的技术。
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