摘要：合理選擇車刀幾何參數(shù)，是順利完成車削加工任務(wù)的關(guān)鍵。筆者結(jié)合多年的教學(xué)生產(chǎn)經(jīng)驗及相關(guān)理論資料，針對幾類車刀選擇，論述一下合理選擇車刀的幾何參數(shù)的方法。
關(guān)鍵詞：車刀幾何參數(shù)；綜合選擇；鋒利；強(qiáng)度
車刀刃磨水平的高低直接關(guān)系到產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、加工質(zhì)量、設(shè)備能耗和產(chǎn)品成本，甚至關(guān)系到操作者的人身安全，也反映出操作者對加工主體的特性和切削用量的靈活應(yīng)變能力。合理選擇車刀的幾何參數(shù)是決定刃磨質(zhì)量的關(guān)鍵，其主要體現(xiàn)于對車刀角度和前面形狀的合理選擇。兩者既相互依賴又相互制約，一把車刀不能只有一個角度，如果只有一個角度選擇合理，它的切削效果也不一定理想，操作者必須根據(jù)工件材料、車刀材料、切削用量，以及工件、車刀、夾具和車床的剛性等各方面因素，全面分析，找出切削過程中的主要矛盾，合理選擇車刀的角度和前面形狀。筆者結(jié)合多年的教學(xué)生產(chǎn)經(jīng)驗及相關(guān)理論資料，針對幾類車刀的選擇和使用情況，論述一下合理選擇車刀的幾何參數(shù)的方法。
1切斷刀幾何參數(shù)的選擇
在選擇切斷刀的幾何參數(shù)時，應(yīng)首先考慮保證切削刃足夠鋒利，在此前提下，再認(rèn)真地維護(hù)其具有足夠的強(qiáng)度，所以前角應(yīng)該作為選擇的主要參數(shù)，一般高速鋼切斷刀前角應(yīng)取20。～25。左右，硬質(zhì)合金的鋼件切斷刀前角應(yīng)取8o～20。左右，硬質(zhì)合金的鑄鐵件切斷刀前角選取5。～10。左右。在維護(hù)車刀強(qiáng)度的問題上，應(yīng)根據(jù)不同的工件材料、切削用量等因素，考慮采取以下方法：
1．1刀桿部分細(xì)而長，所以只能取較小的0．5。～1．5。的副偏角和1。～3。的副后角，以增加刀桿的強(qiáng)度。
1．2車刀的切削部分深入工件，切削力和熱大量集中在刀尖處，應(yīng)各磨一個過渡刃，以保證刀尖。
1．3切斷刀的切削刃一般較寬，且又深入工件里層，在正面切削力和側(cè)面摩擦力作用下，容易引起振動而打壞刀具，所以主后角選取Z。～5。左右。方面環(huán)境場中有用、無用的電磁波輻射能相互干擾日趨嚴(yán)重。另一方面，各種電磁輻射都將影響或污染電磁環(huán)境，給人們的生活和健康帶來不利因素。在受污染或干擾的電磁環(huán)境中，輕則是電子設(shè)備不能正常工作，重則危及電子設(shè)備及人們的安全。例如，當(dāng)調(diào)頻收音機(jī)本機(jī)振蕩輻射正好落人民用導(dǎo)航頻段，且共輻射超過限額值時，就可能干擾飛機(jī)導(dǎo)航，一旦導(dǎo)航有誤就有可能造成飛行事故。又如，生活中因電磁干擾造成的收音機(jī)噪聲大，電視有“雪花”甚至不能正常收聽收看也不足為奇。
電磁輻射與污染眾所周知，電磁輻射中的X射線和7射線對人體的危害是較為嚴(yán)重的。它是一種電離輻射，能使空氣中的氣體分子游離，穿透力很強(qiáng)。無線電波波段中的無線電廣播、電視、雷達(dá)、微波通訊、微波爐、微波理療機(jī)以及工業(yè)設(shè)備用電磁輻射，屬于非電離輻射，輻射的量子能較小，但在一定功率密度和照射時間的條件下，也會對人產(chǎn)生一定程度的危害。電磁輻射對人體的危害程度，主要決定于電磁輻射的頻率，強(qiáng)度和照射時間。一般來說，電磁輻射能量越大，照射時間越長，對人體的影響也就越大。當(dāng)人體長時間受到過量的電磁輻射后，會出現(xiàn)疲勞、頭昏、記憶力衰退和視力下降等現(xiàn)象。
作為物理教師，應(yīng)當(dāng)使學(xué)生在學(xué)習(xí)物理知識的過程中，逐步懂得科學(xué)與環(huán)境生活息息相關(guān)的問題。如在指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行有關(guān)遙控、遙測及業(yè)務(wù)無線電通訊等科技活動中，應(yīng)當(dāng)教育學(xué)生重視電磁環(huán)境的保護(hù)，遵守當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)無線電管理部分的管理規(guī)定，避免干擾其他無線電波的活動。對家用電器中的電磁輻射，如彩電的X射線保護(hù)，微波爐的微波泄漏防護(hù)等常識，也應(yīng)向?qū)W生進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕逃�，以保護(hù)學(xué)生的視力、腦力等不受影響。最后順便說一句，多吃新鮮蔬菜、水果，對預(yù)防和減輕電磁波傷害大有好處。
1．4切斷直徑較大的工件時，切斷刀的切削刃最好磨成大圓弧形。
1．5切斷工件時，因受刀具安裝誤差和進(jìn)給誤差等因素的影響，平頭的切斷刀往往容易受側(cè)向切削力的作用而歪斜，此時可以做成具有120。頂角的切斷刀使側(cè)向切削力保持平衡來維護(hù)刀具穩(wěn)定。
1．6被切斷的材料較硬時，切斷刀除了做成120。頂角外，還應(yīng)在刀刃上磨出負(fù)倒楞，以增強(qiáng)刀刃的強(qiáng)度。
1．7被切斷的材料特別硬或進(jìn)行強(qiáng)力切斷時，可將刀桿下面加寬呈魚肚形，以增強(qiáng)刀桿強(qiáng)度。
2淬硬鋼車刀幾何參數(shù)的選擇
在選擇車削高硬度材料(如淬火鋼)的車刀幾何參數(shù)時，首角應(yīng)取負(fù)值，再配合合適的其它角度，就能順利地切削了。一般人們要問，前角是負(fù)值，這把車刀還算鋒利嗎?筆者認(rèn)為，鋒利和強(qiáng)度是刀具的一對矛盾，鋒利不能被孤立看待。如果用前角為10。～20。的車刀車削淬硬鋼，車刀很快就會磨損變鈍或崩刃，所以鋒利只有在一定的強(qiáng)固條件下，才能發(fā)揮作用。但是強(qiáng)度高不是最終目的，強(qiáng)度高是為鋒利服務(wù)的，其目的是為了更好地發(fā)揮鋒利的作用。所以必須辯證地看待鋒利與強(qiáng)度兩者的關(guān)系。被切削材料不同，對刀具強(qiáng)度的要求就不同，衡量車刀鋒利的標(biāo)準(zhǔn)也就相應(yīng)不同。例如，切削鋁件時，車刀前角磨成25。或30。仍能保持較好的強(qiáng)度，對切削鋁件來說這種車刀是鋒利的。在車削鋼件時，假如也選擇這樣大的前角，就失去了切削所需要的強(qiáng)度，它的鋒利就不能有效地發(fā)揮作用，此時前角必須取得小一些。車淬硬鋼時，車刀前角應(yīng)選用負(fù)值，為一7�！�8。，這樣車刀的鋒利才能發(fā)揮有效作用。前角決定后，再按以下步驟選擇合適的其它切削角度，來進(jìn)一步增加刀具強(qiáng)度。
2．1刃傾角也取成一7�！�8。 ，以增強(qiáng)刀尖強(qiáng)度。
2．2取較小的后角2。～3。，以增大楔角。
3橡膠輥車刀幾何參數(shù)的選擇在車削橡膠輥時，由于切削力很小，同時工件材料的彈性好，切削變形大，所以選擇車刀角度時，可較少考慮車刀的強(qiáng)度要求，而著重考慮車刀的鋒利，以減少工件的切削變形，保證工件表面的加工質(zhì)量。為此，首先應(yīng)選擇較大的前角，若采用硬質(zhì)合金車刀，前角一般選用40。～50。左右。此外，選擇其它角度時，也應(yīng)緊密配合，立足于增加車刀鋒利，其措施如下：
3．1加大后角，為8。～15。 ，使楔角減少，進(jìn)一步增強(qiáng)車刀的鋒利，以達(dá)到減少切削變形的目的。
3．2加大過渡刃和修光刃，使切削力和切削熱不致過分集中，以減少車刀磨損和工件的熱燒損，從而提高工件表面質(zhì)量。
3．3前面做成大前角的平面型式，使切削得以順利流出排除，避免纏繞在車刀或工件上。
4車刀安裝位置和進(jìn)給運(yùn)動對車刀工作角度的影響
4．1刀具的安裝位置對車刀工作角度的影響在安裝車刀時，車刀刀尖應(yīng)盡量對準(zhǔn)工件旋轉(zhuǎn)中心，車削外圓時，如果車刀裝得太高，則前角增大，后角減小，增大車刀后面的摩擦，降低了刀尖的強(qiáng)度；相反如果車刀裝得太低，則后角增大，前角變小，切削不夠順暢，有時甚至?xí)鸸ぜ�，打壞車刀。車削�?nèi)孔時，車刀裝得高或低，結(jié)果恰恰與車外圓時相反。車刀除了在車無孔端面時，必須對準(zhǔn)中心外，一般情況下，尚可略高于中心。經(jīng)驗認(rèn)為，車刀安裝的高低誤差，應(yīng)小于工件直徑的百分之一。此外，車刀裝偏會影響主、副偏角的大小。
4．2進(jìn)給運(yùn)動對車刀工作角度的影響在橫向進(jìn)給時，車刀按一定的走刀量向前推進(jìn)，這時車刀在端面上走過的軌跡不是一個圓圈，而是一條阿基米德螺旋線，車刀越接近中心和走刀量越大，螺旋線越傾斜，從而使車刀切削時的后角變小，前角變大，因此在刃磨時后角應(yīng)磨得大一些。在縱向進(jìn)給時，由于車刀在工件上走出的軌跡是一條螺旋線，這條螺旋線的切線與原切削平面不重合，而是相交一定角度，所以在切削時實際后角是減去這個交角的差值。在車外圓或內(nèi)孔時，由于影響很小，可以忽略不計。在車削螺紋時，這個交角很大，所以在刃磨螺紋刀后角時，要加上這個螺旋角差值，以克服走刀運(yùn)動的影響。
4．3工件形狀對車刀幾何參數(shù)的影響在加工凸輪類零件時，由于工件形狀的變化，也能引起車刀前后角的變化，刃磨時應(yīng)考慮這個角度的變化。以上這三個因素在選擇刀具的幾何參數(shù)時必須給予適當(dāng)考慮�？傊�，在選擇車刀的幾何參數(shù)時，應(yīng)根據(jù)工件材料和車刀材料的機(jī)械物理性能、切削用量以及工件、車刀、夾具和機(jī)床的剛度等等因素，找出切削過程中的主要問題，把車刀的鋒利放在第一位，以鋒利為前提，適當(dāng)考慮車刀的強(qiáng)度。由于車刀的鋒利主要取決于前角的大小，所以在選擇時首先要抓住切削過程中的主要問題，合理確定前角值，然后選擇其它幾何角度加以配合。
