浅谈车刀材料及其形状的合理选用

在日常生产中，车刀材料和形状的合理选择，直接影响着劳动生产率和零件的加工质量。刀具在切削过程中，必然要承受很大的切削力和冲击力。并且在很高的温度下工作，连续承受强烈的摩擦、挤压，容易引起车刀的磨损、损坏。如果刀具材料选择得不合理。零件将不能满足使用要求，造成材料浪费。机床设备过早损坏，造成很大的经济损失。因此要根据加工材料的不同，选择不同的刀具材料。合理选用刀具材料，不但可以提高劳动效率，保证加工质量，而且还可以节约成本，降低工人的劳动强度。

1合理选择刀具材料

刀具材料主要有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷和超硬刀具材料等。高速钢可分为钨系和钨钼系两种，钨系高速钢(w18cr4v)目前使用比较普遍，但由于其耐热性较差不能用于高速切削。钨钼系高速钢(w6w05Cr4V2)用于制造热轧工具、麻花钻等。硬质合金是用钨和钛的碳化物粉末加钴作为黏结剂，高压压制成型后再高温烧结而成的粉末冶制品，是目前应用最广泛的一种车刀材料。按成分不同常用的有钨钴类合金(k类)、钨钛钴类合金(p类)和钨钛钽钴类(m类)3种。钨钴类硬质合金由碳化钨(wc)和钴(Co)组成，主要用于加工铸铁、脆性材料或冲击性较大的场合。常用代号有K01，K10和K20。一般K01用于精加工，K10用于半精加工。K20用于粗加工。钨钛钴类硬质合金由碳化钨、钴和碳化钛组成，适用于加工钢或其他韧性较大的塑性材料，但它较脆、不耐冲击，不宜加工脆性材料。常用代号有P01，P10和P30，一般P01用于精加工、P10用于半精加工、P30用于粗加工。钨钛钽钴类适合加工长切屑或短切屑的黑色金属和有色金属。常用代号有M10和M20，MIO用于精加工、M20用于粗加工。陶瓷刀具主要用于半精加工和精加工有色金属及铸铁和淬硬钢。超硬材料有立方氮化硼和金刚石：立方氮化硼用于加工合金、淬硬钢、冷硬铸铁的半精Jjn-r和精加工。金刚石能精密切削有色金属及合金和切削高硬度的耐磨材料。

2合理选择车刀几何形状

2.1外圆和端面及阶台加工时刀具的选用

车外圆、端面、阶台是车工的基本技能之一，是加工零件的基础。常用的外圆车刀有90°，75°和45°三种。后角一般为5°~7°，前角一般为0°~30°。一般情况下粗加工轴类零件应采用75°车刀，这种车刀的特点是刀尖角大于90°，刀头强度好，较耐用，刀具的散热性能也好，尤其适合加工工件材料较硬的外圆、铸件、锻件和余量较大的工件，能有效提高粗加工时的加工效率。而精加工时，要达到工件的尺寸精度和表面粗糙度，因此要求车刀锋利，切削刃平直光洁，刀尖处磨有修光刃，切削时必须使切屑排向待加工表面，一般选用90°车刀也称偏刀。因为它的主偏角较大，车外圆时作用于工件半径方向的径向切削力较小，不易将工件顶弯。同时控制排屑流向，刃磨正值刃倾角使切屑流向工件待加工表面，不接触工件已加工表面，不影响工件的表面粗糙度。

车端面时一般选用45°车刀，俗称弯头刀，其刀尖角为90°，刀头强度和散热条件都比较好。另外90°车刀也可用来车削端面，因车削时主切削刃变为副切削刃，副切削刃变为主切削刃，如果由工件的边缘向中心进给，当切削深度较大时，切削力会使车刀扎入工件，而形成凹面，可改由中心向外缘进给，用主切削刃切削，但切削深度应取小值，切削余量较大时可选用左偏刀切削工件端面。

车阶台时，不仅要车削外圆还要车削环形端面，因此车削时既要保证外圆及阶台面的长度尺寸，又要保证台阶平面与工件轴线的垂直度要求，所以车阶台时常选用90°外圆车，车刀的安装应根据粗、精车及余量的多少来调整。粗车时为了加大切削深度，减少刀尖压力，车刀安装的主偏角一般为85°~90°；精车时为了保证阶台与轴线的垂直度，应取主偏角大于90°(93°左右)安装。车削阶台工件一般分为粗、精车，粗车时阶台长度除第一档阶台略短外，其余各档车至长度。精车时，通常在机动进给精车外圆至近阶台处时，以手动进给代替机动进给，当车到阶台面时应变纵向进给为横向进给，移动中滑板由里向外慢慢精车，以确保阶台端面对轴线的垂直度。

2.2孔加工时刀具的选用

在机器上的各种轴承套、齿轮、带轮、箱体等同支承和连接配合的不仅有外圆柱面，而且有内圆柱面。因此孔加工也是车工最基本的最重要的内容之一。

从车削工艺上分析圆柱孔的加工比车削外圆要困难得多。因为孔加工是在内部进行的，观察切削情况很困难，尤其是孔小而深时。加工内孔时最常用的车刀主偏角一般在60°~75°之间，盲孔车刀一般在92°~95°之间。为了防止内孔车刀后刀面与孔壁的摩擦又不使后角磨得太大，一般磨成两个后角。若加工阶台时一般选用车刀的主偏角为92°~95°之间，若加工阶台孔直径相差较大时，可选用75°车刀粗车，再用93°左右的车刀精车，保证尺寸精度和表面粗糙度。一般情况下，只要不影响排屑，应尽量选用刚性好的车刀。由于圆形刀杆比方形杆截面积大，刚性好，所以优先选用圆形刀杆加工内孔。让车刀的刀尖位于刀杆的中心线上，这样刀杆的截面积就可以达到最大，使刀尖的强度刚性最好，同时刀杆的伸出长度尽可能缩短，以增加刀头的强度。如果刀杆伸出太长，就会降低刀杆刚性，容易引起振动，不利于加工。

此外，对于一些精度要求较高、形位公差要求较高的零件加工，应考虑选用带内冷却孔的刀杆，以降低加工过程中的切削热，减少零件变形。在加工深孔时，由于刀柄要受孔径和孔深的限制，使得刀柄细长、刚性差，车削时容易产生振动和让刀现象，并且切屑不易排出，切削液难于有效地冷却到切削区域，且刀具在工件的内部切削，刀具的磨损和刀头的损坏都无法观察到。因此加工深孔是一项难度较大的加工工艺。深孔加工必须使用一些特殊刀具，如深孔钻、深孔车刀以及特殊的附件，另外对切削液的流量、压力都提出了较高的要求，较常用的深孔加工方法和排削方式有枪孔钻和外排屑、喷吸钻和内排屑、高压内排屑。

2.3螺纹车刀的选用

在各种机械产品中，带有螺纹的零件和蜗杆的应用很广泛，用车削方法加工螺纹和蜗杆，是目前常用的加工方法。根据不同的螺纹选用不同角度的螺纹车刀。

(1)三角形螺纹车刀有高速钢和硬质合金两类。高速钢螺纹车刀刃磨方便，容易磨得锋利，且韧性好，刀尖不易崩裂，车出螺纹表面粗糙度值较小，但耐热性差，只适合用于低速车削螺纹。硬质合金螺纹车刀硬度高、耐磨性好、耐高温、热稳定性好，但抗冲击能力差。因此，硬质合金螺纹车刀适用于高速切削。在高速切削时实际牙型会扩大。因此刀尖角应减小约30’，车刀前后刀面粗糙度必须很小。

(2)车削梯形螺纹时，径向切削力较大，为减小切削力，可分为粗车和精车。粗车时，为了便于左右切削并留有精车余量，刀头宽度应小于牙槽底宽，径向后角为8°左右，前角为10°~15°，两侧后角为(3°~5°)舢(螺纹升角)，牙型角为30°-30°。高速钢精车刀径向前角为0，两侧切削刃之间的夹角等于牙形角。为了保证两侧切削刃切削顺利，切削刃应磨有较大前角(10°~16°)的卷屑槽。但必须注意，车刀前端切削刃不能参加切削。高速钢梯形螺纹车刀能加工出精度较高和表面粗糙度较小的螺纹，但生产效率较低。为了提高生产效率，在车削一般精度螺纹时，可使用硬质合金车刀进行高速切削。

(3)常用的蜗杆有米制(齿形角为20°)和英制(齿形角为14.5°)两种。英制蜗杆我国很少采用。主要采用米制蜗杆。车蜗杆一般采用高速钢车刀，车削时采用粗车和精车两个阶段。粗车时，要求左右两侧切削刃间夹角略小于两倍齿型角，刀头宽度小于齿根槽宽，磨10°~15°左右径向前角，两侧后角(3°~5°)±Ψ，刀尖适当倒圆。精车时，左右两刃间夹角等于两倍的齿形角而且要对称，切削刃直线度要好，表面粗糙度值小，磨有较大前角(15°~20°)的卷屑槽。

以上所述仅是车工刀具材料、形状选择的一些基本思路。由于刀具种类繁多，零件结构类型和加工要求千变万化，在实际操作中还需要有经验，有技术的人员结合学校、企业生产情况(产量、计划、生产紧凑程度、规模、资金等)和加工零件设备的情况进行科学的分析，选择出性能和价格比较合理的刀具种类，这样才能充分发挥设备潜能，保证加工质量，提高加工效率，提高企业的经验效益。