車刀
| 車刀 |
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外文名： Turning tool 加工範圍 ：外圓、內孔、端面、螺紋、車槽等 所屬類別：單刃刀具 |
車刀是應用最廣的一種單刃刀具。也是學習、分析各類刀具的基礎。 車刀用於各種車床上，加工外圓、內孔、端面、螺紋、車槽等。
目錄
車刀結構
車刀由切削部分、刀柄兩部分組成。
切削部分承擔切削加工任務。
刀柄部分用來把車刀裝夾在機床刀架上。
車刀切削部分的幾何要素
車刀切削部分由前刀面、主後刀面、副後刀面、主切削刃、副切削刃和刀尖組成。[1]
A、刀面
（l）前刀面Aγ：刀具上切屑流過的表面；
（2）主後刀面Aα：與工件上過渡表面相對的刀面；
（3）副後刀面Aαˊ：與工件上已加工表面相對的刀面。
B、切削刃
（1）主切削刃S：前刀面與後刀面的交線，承擔主要的切削工作；
（2）副切削刃Sˊ：前刀面與副後刀面的交線，承擔少量的切削工作。
C、刀尖：是主、副切削刃相交的一點。
（1）過渡刃：為了提高刀尖強度和延長車刀的使用壽命，將刀尖磨成一段直線或微小圓弧，稱為直線形過渡刃和圓弧形過渡刃。其中微小圓弧的半徑稱為刀尖圓弧半徑,用rε表示。
（2）修光刃：副切削刃近刀尖處一小段平直的切削刃，稱為修光刃。切削時，它起到修光已加工表面的作用。
車刀切削部分的幾何參數
車刀與其他刀具一樣必須鋒利才能保證正常進行切削加工，如何才能刃磨得鋒利？這跟刀具切削部分的幾何角度有直接關係。車刀的切削部分共有6個獨立的基本角度和2個派生角度。
一.在基面內測量的角度
(1)主偏角kr：主切削刃在基面的投影與進給運動方向間的夾角，在基面中測量。
主偏角的作用是：影響刀尖部分的強度和散熱條件，影響切削分力的分配。
（2）副偏角kr′：副切削刃與進給運動反方向間的夾角，在基面中測量。副偏角可減小副切削刃與工件已加工表面之間的摩擦，並影響刀尖部分的強度和散熱條件；影響工件已加工表面的粗糙度。
（3）刀尖角εr：主切削平面與副切削平面間的夾角。
刀尖角的大小會影響刀具切削部分的強度和傳熱性能。它與主偏角和副偏角的關係如下:
εr=180°-（kr+kr′）
二.在主正交平面內測量的角度
（1）前角γo 前刀面與基面間的夾角，在正交平面中測量。
前角表示刀具前面的傾斜程度，它可以是正值、負值或為零。
它的主要作用是影響刀具的鋒利程度和強度。
（2）后角αo 後刀面與切削平面間的夾角。在正交平面中測量。
主后角表示刀具主後面傾斜的程度。
它的主要作用是：減少刀具後刀面與工件加工表面之間的摩擦磨損，並配合前角調整切削刃的銳利程度和強度。
（3）楔角βo 前刀面與後刀面間的夾角。
楔角的大小將影響切削部分截面的大小，決定着切削部分的強度，它與前角和后角ao的關係如下
βo=90°-(γo+αo)
三、在切削平面內測量的角度
刃傾角λs 主切削刃與基面間的夾角，在主切削平面中測量。
刃頇角有正負之分(圖2-4)。刀尖處於最高點時，刃傾角為正；刀尖處於最低點時，刃傾角為負；切削刃平行於底面時，刃傾角為零。
刃傾角的主要作用是：影響切屑的流向(圖2-5)；影響刀具的強度和鋒利性（有刃傾角時刀具鋒利，無刃傾角時刀具的鋒利性下降）。
四.在副切削刃正交平面內測量的角度
(3)副后角αo′副後面與副切削平面間的夾角，在副正交平面中測量。副后角表示刀具副後面傾斜的程度。副后角的主要作用是：影響車刀副後面與工件已加工表面的摩擦。
上述的幾何角度中，最常用的是前角、后角、主偏角、刃傾角、副偏角和副后角，通常稱之為基本角度，在刀具切削部分的幾何角度中，上述基本角度能完整地表達出車刀切削部分的幾何形狀，反映出刀具的切削特點。刀尖角和楔角為派生角度。[2]
車刀的種類
一、硬質合金焊接車刀
所謂焊接式車刀，就是在碳鋼刀杆上按刀具幾何角度的要求開出刀槽，用焊料將硬質合金刀片焊接在刀槽內，並按所選擇的幾何參數刃磨後使用的車刀。
二、機夾車刀
機夾車刀是採用普通刀片，用機械夾固的方法將刀片夾持在刀杆上使用的車刀。
此類刀具有如下特點：
（1）刀片不經過高溫焊接，避免了因焊接而引起的刀片硬度下降、產生裂紋等缺陷，提高了刀具的耐用度。
（2）由於刀具耐用度提高，使用時間較長，換刀時間縮短，提高了生產效率。
（3）刀杆可重複使用，既節省了鋼材又提高了刀片的利用率，刀片由製造廠家回收再制，提高了經濟效益，降低了刀具成本。
（4）刀片重磨後，尺寸會逐漸變小，為了恢復刀片的工作位置，往往在車刀結構上設有刀片的調整機構，以增加刀片的重磨次數。
（5）壓緊刀片所用的壓板端部，可以起斷屑器作用。
三、可轉位車刀
可轉位車刀是使用可轉位刀片的機夾車刀。一條切削刃用鈍後可迅速轉位換成相鄰的新切削刃，即可繼續工作，直到刀片上所有切削刃均已用鈍，刀片才報廢回收。更換新刀片後，車刀又可繼續工作。
1．可轉位刀具的優點 與焊接車刀相比，可轉位車刀具有下述優點:
（1）刀具壽命高 由於刀片避免了由焊接和刃磨高溫引起的缺陷,刀具幾何參數完全由刀片和刀杆槽保證，切削性能穩定，從而提高了刀具壽命。
（2）生產效率高 由於機床操作工人不再磨刀，可大大減少停機換刀等輔助時間。
（3）有利於推廣新技術、新工藝 可轉位刀有利於推廣使用塗層、[[陶瓷]等新型刀具材料。
（4）有利於降低刀具成本 由於刀杆使用壽命長，大大減少了刀杆的消耗和庫存量，簡化了刀具的管理工作，降低了刀具成本。
2．可轉位車刀刀片的夾緊特點與要求
（1）定位精度高 刀片轉位或更換新刀片後，刀尖位置的變化應在工件精度允許的範圍內。
（2）刀片夾緊可靠 應保證刀片、刀墊、刀杆接觸面緊密貼合，經得起衝擊和振動，但夾緊力也不宜過大，應力分布應均勻，以免壓碎刀片。
（3）排屑流暢 刀片前面上最好無障礙，保證切屑排出流暢，並容易觀察。
（4） 使用方便 轉換刀刃和更換新刀片方便、迅速。對小尺寸刀具結構要緊湊。 在滿足以上要求時，儘可能使結構簡單，製造和使用方便。
四、成形車刀
成形車刀是加工迴轉體成形表面的專用刀具，其刃形是根據工件廓形設計的，可用在各類車床上加工內外迴轉體的成形表面。 用成形車刀加工零件時可一次形成零件表面，操作簡便、生產率高，加工後能達到公差等級IT8～IT10、粗糙度為10～5μm，並能保證較高的互換性。但成形車刀製造較複雜、成本較高，刀刃工作長度較寬，故易引起振動。 成形車刀主要用在加工批量較大的中、小尺寸帶成形表面的零件。
工欲善其事，必先利其器，為了在車床上做良好的切削，正確地準備和使用刀具是很重要的工作。不同的工作需要不同形狀的車刀，切削不同的材料要求刀口具不同的刀角，車刀和工作物的位置和速度應有一定相對的關係，車刀本身也應具備足夠的硬度、強度而且耐磨、耐熱。因此，如何選擇車刀材料，刀具角度之研磨都是重要的考慮因素。
對刀具材料的基本要求
刀具材料是指切削部分的材料。它在高溫下工作，並要承受較大的壓力、摩擦、衝擊和振動等，因此應具備以下基本性能。
（1）較高的硬度 刀具材料的硬度必須高於工件材料的硬度，常溫硬度一般在60HRC以上。
（3）有較好的耐磨性，以抵抗切削過程中的磨損，維持一定的切削時間。
（4）較高的耐熱性，以便在高溫下仍能保持較高硬度，又稱為紅硬性或熱硬性。
（5）有較好的工藝性，以便於製造各種刀具。工藝性包括鍛造、軋制、焊接、切削加工、磨削加工和熱處理性能等。
目前尚沒有一種刀具材料能全面滿足上述要求。因此，必須了解常用刀具材料的性能和特點，以便根據工件材料的性能和切削要求，選用合適的刀具材料。
常用的車刀材料
刀具材質的改良和發展是今日金屬加工發展的重要課題之一，因為良好的刀具材料能有效、迅速的完成切削工作，並保持良好的刀具壽命。一般常用車刀材質有下列幾種：
1 高碳鋼：
高碳鋼車刀是由含碳量0.8%~1.5%之間的一種碳鋼，經過淬火硬化後使用，因切削中的摩擦四很容易回火軟化，被高速鋼等其它刀具所取代。一般僅適合於軟金屬材料之切削，常用者有SK1，SK2、、、、SK7等。
2 高速鋼：
高速鋼為一種鋼基合金俗名白車刀，含碳量0.7~0.85%之碳鋼中加入W、Cr、V及Co等合金元素而成。例如18-4-4高速鋼材料中含有18%鎢、4%鉻以及4%釩的高速鋼。高速鋼車刀切削中產生的摩擦熱可高達至6000C，適合轉速1000rpm以下及螺紋之車削，一般常用高速鋼車刀如SKH2、SKH4A、SKH5、SKH6、SKH9等。
3 非鑄鐵合金刀具：
此為鈷、鉻及鎢的合金，因切削加工很難，以鑄造成形製造，故又叫超硬鑄合金，最具代表者為stellite，其刀具韌性及耐磨性極佳，在8200C溫度下其硬度仍不受影響，抗熱程度遠超出高速鋼，適合高速及較深之切削工作。
4 燒結碳化刀具：
碳化刀具為粉未冶金的產品，碳化鎢刀具主要成分為50%~90%鎢，並加入鈦、鉬、鉭等以鈷粉作為結合劑，再經加熱燒結完成。碳化刀具的硬度較任何其它材料均高，有最硬高碳鋼的三倍，適用於切削較硬金屬或石材，因其材質脆硬，故只能製成片狀，再焊於較具韌性之刀柄上，如此刀刃鈍化或崩裂時，可以更換另一刀口或換新刀片，這種夠車刀稱為捨棄式車刀。
碳化刀具依國際標準(ISO)其切削性質的不同，分成P、M、K三類，並分別以藍、黃、紅三種顏色來標識：
P類適於切削鋼材，有P01、P10、P20、P30、P40、P50六類，P01為高速精車刀，號碼小，耐磨性較高，P50為低速粗車刀，號碼大，韌性高，刀柄塗藍色以識別之。
K類適於切削石材、鑄鐵等脆硬材料，有K01、K10、K20、K30、K40五類，K01為高速精車刀，K40為低速粗車刀，此類刀柄塗以紅色以識別。
M類介於P類與M類之間，適於切削韌性較大的材料如不?袗?等，此類刀柄塗以黃色來識別之。
5 陶瓷車刀：
陶瓷車刀是由氧化鋁粉未，添加少量元素，再經由高溫燒結而成，其硬度、抗熱性、切削速度比碳化鎢高，但是因為質脆，故不適用於非連續或重車削，只適合高速精削。
6 鑽石刀具
作高級表面加工時，可使用圓形或表面有刃緣的工業用鑽石來進行光制。可得到更為光滑的表面，主要用來做銅合金或輕合金的精密車削，在車削時必須使用高速度，最低需在60~100m/min，通常在200~300m/min。
7 氧化硼
立方晶氧化硼(CBN)是近年來推廣的材料，硬度與耐磨性僅次於鑽石，此刀具適用於加工堅硬、耐磨的鐵族合金和鎳基合金、鈷基合金。
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長知識了，外圓車刀設計原理
車刀無所不能
參考資料
- ↑ 車刀的基本組成是什麼?,搜狗指南，2017-09-08
- ↑ 車刀種類知識用途，做數控的怎能不了解呢！,知乎網