刀具材料选择 机械加工中常用的刀具材料有很多种。由于重型切削的特点（切削深度大，余量不均，表面有硬化层），刀具在粗加工阶段的磨损形式主要是磨粒磨损。由于切削温度高，尽管切削速度处于积屑瘤发生区，但高温可以使切屑与前刀面的接触部位处于液态，减小了摩擦力，抑制了积屑瘤的生成，所以刀具材料的选择应要求耐磨损、抗冲击，刀具涂层后硬度可达80HRC，具有高的抗氧化性能和抗粘结性能，因而有较高的耐磨性和抗月牙洼磨损能力。硬质合金涂层具有较低的摩擦系数，可降低切削时的切削力及切削温度，可以大大提高刀具耐用度（涂层硬质合金刀片的耐用度至少可提高1倍）等优点，但由于涂层刀片的锋利性、韧性、抗剥落和抗崩刃性能均不及未涂层刀片，故不适用高硬度材料和重载切削的粗加工。只有硬质合金刀具适合于重型切削的粗加工。硬质合金分为钨钴类（YG）、钨钴钛类（YT）和碳化钨类（YW）。加工钢料时，由于金属塑性变形大，摩擦剧烈，切削温度高，YG类硬质合金虽然强度和韧性较好，但高温硬度和高温韧性较差，因此在重型切削中很少应用。与之相比，YT类硬质合金刀具适于加工钢料，由于YT类合金具有较高的硬度和耐磨性，尤其是具有高的耐热性，抗粘结扩散能力和抗氧化能力也很好，在加工钢料时刀具磨损较小，刀具耐用度较高，因此YT类硬质合金是重型加工时较常用的刀具材料。$ h7 ?7 E* @4 F. @
L7 V5 w, l$ f; @, I f3 V% _ 精加工阶段同样要求刀具耐磨损，但是精加工阶段的磨损形式是以粘蚀磨损为主，这时的切削速度虽然有了很大提高（可达到40m/r），但由于工件材质等原因，仍然会产生积屑瘤，当积屑瘤增长到一定高度时会从刀具上剥离，将接触部位的刀具材料带走一部分，形成刀具的磨损。同时，剥离的积屑瘤会扎进工件表面，形成硬点，降低加工表面质量。因此，如果精加工时仍然采用普通硬质合金刀具，则刀具磨损非常快，换刀次数增多，不仅影响加工效率，也易在工件表面形成接刀痕迹，影响外观质量。解决这个问题的办法就是改变刀具材料。在实际加工中发现涂层刀具比较适合重型切削的精加工，刀具的涂层减小了切屑与刀面间的摩擦，减少了积屑瘤的发生，降低了刀具的磨损，延长了刀具的寿命。实际加工中，我们采用瓦尔特公司的涂层硬质合金刀片，在加工45Cr4NiMoV支撑辊时，刀具耐用度提高了一倍；但使用陶瓷刀具未达到预期效果，当切削速度达到100m/min时，刀片的磨损显著加快，这是因为陶瓷刀具与金属材料之间由于亲和作用加剧了刀具的磨损。高速钢刀具在精加工阶段得到了广泛的应用，由于高速钢刀具的锋锐性较好，经常用于精加工阶段的光整工序以去除微小余量，目前来看，其它刀具还无法完全取代高速钢刀具的作用
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6 z k% L' h( E1 [1 z8 b 刀具角度的选择
' I7 J2 @/ V* A2 c由于在重型机械粗加工阶段刀具的工作环境比较恶劣，比如材料锻造后的氧化皮、裂纹、铲坑、铸造后的夹杂、气孔等缺陷，都易导致刀具的损坏，因此应选择适当的刀具角度。用于重型切削的刀具一般采用0°～－5°前角，10°～15°后角，采用负的刃倾角，以增大工作前角和楔角，提高刀刃的锋利性和刀尖的强度。同时，在主切削刃上开有1mm左右宽的负倒棱、R2mm左右的刀尖圆角以提高刀刃的抗冲击性能。当然，这些角度还要根据实际加工情况进行调整。3 x5 h) K( S1 V
+ h' X7 Y7 R. u( _4 {5 Q; |精加工阶段以保证产品精度为主要目标。刀具的锋利对切除微小的余量极为重要。这时选用的刀具角度一般为：前角10°，后角15°，刃倾角10°；当用平刃刀片精光时，前角达25°～30°，后角15°，刃倾角20°，属斜角切削。刀刃在刃磨后，应该用金刚石砂条或细目油石条进行研磨，去除微小毛刺及微裂，增强刀刃的锋锐性和强度，并用刀尺进行透光检查，保证刀刃的平直度。
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6 r5 ^5 q$ Y' V( R) V 刀具的安装
& O. K; F4 Z1 j) d$ q机械加工中刀具的安装方式对于加工很重要。通常以正夹为主，但计算结果表明，反夹的刚度更好，即反安装车刀的刚度优于正安装车刀的刚度。此外，反向加工时，机床受力方向是刚度最大的方向，而刀具受力方向是刚度较小的方向，因此可以减小加工中的振动。另一方面，由于实际加工中机床都是按正夹设计的刀台，所以除非采用特殊设计的刀体，否则刀具安装后将高于中心，造成刀具的工作后角减小，加据后刀面磨损% s0 }6 A7 p+ d/ x8 f
' Y) W( j4 N8 _( t9 N重型切削同普通切削相比，其实际加工同理论计算均有很大的区别。目前，重型切削的很多工艺及刀具资料都是以普通机械加工为依据，并不完全适用于重型机械加工，因此需要进一步专门深入研究
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发表于 2017-9-18 15:56:53
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