第六章 车刀

null第6章 车 刀第6章 车 刀6.1 车刀的种类和用途 6.2 可转位机夹车刀 6.3 成 形 车 刀 null 刀具:凡是能通过切削加工方法对工件进行加工的带刃工具都可称为刀具。在长期的生产实践中，随着机械零件的材料、结构和精度等的不断发展变化，切削加工的方法越来越呈现出多样性，切削加工中所用的刀具也随之发展形成了结构、类型和规格颇为复杂的系统。 车刀结构简单，是生产上应用最为广泛的一种刀具。它可以在普通车床、转塔车床、立式车床、自动与半自动车床上完成工件的外圆、内孔、端面、切槽或切断以及部分内外成形面等的加工 6.1 车刀的种类和用途6.1 车刀的种类和用途6.1.1 按用途分类 按用途不同，车刀可分为: 外圆车刀 端面车刀 内孔车刀 切断刀 点击看车削加工6.1 车刀的种类和用途6.1 车刀的种类和用途1. 外圆车刀(图6.1) 用于粗车或精车外回转面(圆柱面或圆锥面)。 宽刃精车刀Ⅰ: 切削刃宽度大于进给量，可以获得表面粗糙度较低的已加工表面，但由于其副偏角为90°，径向力较大，易振动，故不适用于工艺系统刚度低的场合。 直头外圆车刀Ⅱ: 结构简单，制造较为方便，通用性差，一般仅适用于车削外圆。 90°偏刀Ⅲ: 由于主偏角为90°，径向力较小，故适用于加工阶梯轴或细长轴零件的外圆面和肩面。 弯头车刀IV: 不仅可车削外圆，还可车削端面及倒角，通用性较好。一般主、副偏角均做成45°。 6.1 车刀的种类和用途6.1 车刀的种类和用途2. 端面车刀(图6.2) 端面车刀专门用于车削垂直于轴线的平面。 一般端面车刀都从外缘向中心进给[图6.2(a)]，这样便于在切削时测量工件已加工面的长度。 若端面上已有孔，则可采用由工件中心向外缘进给的方法[图6.2(b)]，这种进给方法可使工件表面粗糙度降低。图6.2 端面车刀 注意：端面车刀的主偏角一般不要大于90°，否则易引起“扎刀”现象，使加工出的工件端面内凹[图6.2(c)]。 点击看车端面6.1 车刀的种类和用途6.1 车刀的种类和用途3. 内孔车刀(图6.3) I 用于车削通孔 Ⅱ用于车削盲孔 Ⅲ用于切割凹槽和倒角 内孔车刀的工作条件较外圆车刀差。这是由于内孔车刀的刀杆悬伸长度和刀杆截面尺寸都受孔的尺寸限制，当刀杆伸出较长而截面较小时，刚度低，容易引起振动。 6.1 车刀的种类和用途6.1 车刀的种类和用途4. 切断刀和切槽刀 切断刀: 用于从棒料上切下已加工好的零件，或切断较小直径的棒料，也可以切窄槽。 按刀头与刀身的相对位置，可以分为对称和不对称（左偏和右偏）两种，如图6.4 。 6.1 车刀的种类和用途6.1 车刀的种类和用途几种实物车刀：右刃纵切车刀 6.1.2 按结构分类 按结构不同，车刀大致可分为整体式高速钢车刀、焊接式硬质合金车刀和机械夹固式硬质合金车刀（又分为机夹可重磨式车刀和可转位式机夹车刀）。 6.1.2 按结构分类 按结构不同，车刀大致可分为整体式高速钢车刀、焊接式硬质合金车刀和机械夹固式硬质合金车刀（又分为机夹可重磨式车刀和可转位式机夹车刀）。 1. 焊接式车刀 焊接式车刀（图6.5）是将一定形状的硬质合金刀片和刀杆通过钎焊连接而成。 图6.5 硬质合金焊接式车刀 6.1 车刀的种类和用途6.1 车刀的种类和用途6.1 车刀的种类和用途刀杆材料：中碳钢制造。 刀杆截面：有矩形、方形、圆形三种。 矩形截面：一般切削多采用矩形截面。 方形截面：当切削力较大时（尤其是进给抗力较大时）， 可采用方形截面。 圆形截面：多用于内孔车刀。 6.1 车刀的种类和用途6.1 车刀的种类和用途刀槽：刀杆上应根据采用的刀片形状和尺寸开出刀槽(如图6.6所示)。 通槽[如图6.6(a)所示]易加工，用于A1型矩形刀片； 半通槽[如图6.6(b)所示]用于带圆弧的A2、A3、A4等型刀片； 封闭槽[如图6.6(c)所示]焊接面积大、强度高，但焊接应力较大，适用于焊接面积相对较小的Cl 、C3 型刀片。(a) 通槽 (b) 半通槽 (c) 封闭槽6.1 车刀的种类和用途6.1 车刀的种类和用途硬质合金焊接车刀具的特点： (1) 结构简单、制造方便、使用灵活，一般工厂都可自制。 (2) 可以根据切削条件和加工要求刃磨出所需的形状和角度， 硬质合金利用较充分。但其切削性能主要取决于工人刃磨 的技术水平，与现代化生产不相适应。 (3) 刀杆不能重复使用，当刀片用完以后，刀杆也随之报废， 刀杆材料利用率低。 (4) 在制造和刃磨时，由于硬质合金和刀杆材料(一般为中碳 钢) 的线膨胀系数不同，易产生焊接热应力、磨刀热应力 和裂纹。2. 机夹可重磨式车刀2. 机夹可重磨式车刀机夹可重磨式车刀(如图6.7、图6.8所示)是用机械夹固的方法将刀片固定在刀杆上，由刀片、刀垫、刀杆和夹紧机构等组成。图6.8 侧压式机夹车刀 1—刀杆；2—压紧螺钉；3—楔块；4—刀片；5—调整螺钉常用的刀片夹固方式为上压式(图6.7)、侧压式(图6.8)和弹性加固式等。 图6.7 上压式机夹车刀 1—刀杆；2—刀片；3—压板；4—螺钉；5—调整螺钉6.1 车刀的种类和用途6.1 车刀的种类和用途6.1 车刀的种类和用途机夹可重磨式车刀与硬质合金焊接车刀相比有 优点: 刀片不经高温焊接，排除了产生焊接应力和裂纹的可能； 刀杆可以多次重复使用，使刀杆材料利用率大大提高，刀杆成本下降； 刀片用钝后可多次刃磨，不能使用时还可以回收。 缺点: 在使用过程中仍需刃磨，不能完全避免由于刃磨而引起的热裂纹； 其切削性能仍取决于工人刃磨的技术水平； 刀杆制造复杂。3. 可转位机夹车刀3. 可转位机夹车刀可转位机夹刀具，是一种把可转位刀片用机械夹固的方法装夹在特制的刀杆上使用的刀具，如图6.9所示。图6.9 可转位机夹车刀 l—刀垫；2—刀片； 3—夹固元件；4—刀杆6.1 车刀的种类和用途6.1 车刀的种类和用途6.1 车刀的种类和用途可转位机夹刀具特点： 在使用过程中，当切削刃磨钝后，不需刃磨，只需通过刀片的转位，即可用新的切削刃继续切削。只有当可转位刀片上所有的切削刃都磨钝后，才需要换新刀片。 可转位机夹车刀(简称可转位车刀)是其中的一类，既具有焊接式、机夹重磨式刀具的优点，还具有切削性能和断屑性能稳定、停车换刀时间短、完全避免了焊接和刃磨引起的热应力和热裂纹、有利于合理使用硬质合金和新型复合材料、有利于刀杆和刀片的专业化生产等优点。 因此可转位机夹刀具应用范围不断地扩大，已成为刀具发展的一个重要方向。6.2 可转位机夹车刀6.2 可转位机夹车刀1. 可转位刀片的型号 硬质合金可转位刀片已有国家标准(GB 2079—1987)，其型号由按一定顺序排列的、代表给定意义的十位英文字母和数字代号组成。十位代号不一定全用，但至少要有七位，后三位在必要时才用。 型号中十位代号所表示的刀片特征见表6-1。 6.2.1 可转位刀片型号及合理选用表6-1 可转位刀片十位代号所表示的刀片特征表6-1 可转位刀片十位代号所表示的刀片特征6.2 可转位机夹车刀2. 可转位刀片型号中主要代号的选择2. 可转位刀片型号中主要代号的选择(1) 刀片形状： 常用的有正三角形、正方形、菱形和圆形等。 刀片的边数多，则刀尖角大，刀尖的强度和散热条件好，同时由于切削刃多，也使得刀片的利用率高。但在同样厚度和质量的条件下，刀片边数越多，则切削刃长度越短，因此允许的背吃刀量就越小。 选择刀片形状时要考虑被加工零件的形状、工序性质、刀片利用率等因素。 6.2 可转位机夹车刀6.2 可转位机夹车刀三角形刀片：用于90°外圆车刀、90°端面车刀、内孔镗刀。其优点是加工时背向力小，特别适于工艺系统刚性较差的加工，缺点是刀片刀尖角(60°)小，刀尖强度较差，散热面积小，故刀具寿命较低。为了增强刀尖强度，可以选择偏8°三角形刀片。这种刀片刀尖角增大为82°，故不仅可提高刀具寿命，而且还可以减小已加工表面的残留面积，降低残留面积的高度，故有利于改善表面粗糙度。 正方形刀片：适于主偏角为45°、60°、75°的各种外圆车刀、端面车刀和内孔镗刀。它有较大的刀尖角(90°)，通用性较好，故使用普遍。6.2 可转位机夹车刀6.2 可转位机夹车刀五边形、六边形、八边形刀片：切削刃数较多，刀片利用率较高。它们的刀尖角更大，故可提高刀具寿命和改善已加工表面质量。但往往受到工件形状、工艺系统刚性和背吃刀量的限制，故使用范围不如三角形和正方形刀片广泛。 其他形状刀片：如圆形、平行四边形和菱形刀片，主要用于仿形车削和数控机床加工。6.2 可转位机夹车刀6.2 可转位机夹车刀(2) 有无断屑槽和固定孔。 有无断屑槽取决于工件材料，铸铁等脆性材料的加工不需断屑槽。有无固定孔取决于刀片夹紧方式，若用上压实，则无需带孔。 (3) 刀片的主要尺寸。 刀片切削刃长度取决于作用主切削刃长度，一般前者不小于后者的1.5倍。刀片的厚度主要取决于切削力的大小，切削力大，则刀片厚度应较大；反之则应较小。 (4) 断屑槽型。 断屑槽型的选择取决于工件材料、加工性质(粗、精加工)、工序内容(加工外圆、内孔或端面)、切削用量和工件刚性等。 6.2 可转位机夹车刀6.2.2 选择可靠的刀片夹紧结构6.2.2 选择可靠的刀片夹紧结构1. 对刀片夹紧结构的要求 为保证可转位车刀正常工作，刀片的夹紧结构应满足： (1) 刀片在刀槽中的定位精度高，转位或更换刀片后不影响对刀尺寸；夹紧牢固可靠，在切削力的冲击与振动下，刀片不会松动移位。 (2) 刀片的松开、转位或更换及夹紧等操作要简便快捷，这对于自动线刀具尤为重要。 (3) 夹紧结构力求简单、紧凑，这不仅制造容易，还可提高刀具刚性。 (4) 夹紧元件应满足标准化、系列化和通用化的要求。6.2 可转位机夹车刀6.2 可转位机夹车刀2. 刀片的夹紧结构 常用的可转位机夹车刀刀片夹紧结构有以下几种。 (1) 上压式[如图6.10(a)]。这种结构采用夹紧元件从上面将刀片夹紧，夹紧可靠、定位精确，但刀头尺寸较大，夹紧元件可能妨碍切屑的流出。适用于无孔刀片夹紧和中、重负荷的切削。如图6.10 （a）上压式6.2 可转位机夹车刀6.2 可转位机夹车刀(2) 杠杆式[如图6.10(b)所示]。该结构利用杠杆原理对刀片进行夹固，拧动螺钉推动杠杆绕其支点顺时针转动一个角度，将刀片压向两个定位面并夹紧。其结构简单，装卸方便，定位精确，且排屑顺畅，不会刮伤夹紧元件，故应用较广，适于在中、小型机床上使用。如图6.10 (b) 杠杆式 6.2 可转位机夹车刀6.2 可转位机夹车刀(3) 楔块式[如图6.10(c)所示]。该结构利用斜面夹紧的原理将刀片夹紧，拧动螺钉带动楔块下压，楔块将刀片向右压向刀片中间孔的大圆柱销上。刀杆结构简单，夹紧可靠，但由于利用孔的一个侧面定位，刀片转位后定位精度不易保证。此外，由于切削热的影响，将产生较大的内应力，可能造成刀片碎裂和圆柱销变形。如图6.10(c) 楔块式 6.2 可转位机夹车刀6.2 可转位机夹车刀(4) 偏心式[如图6.10(d)所示]。该结构利用轴上端部的偏心将刀片夹紧在刀杆上。由于螺纹能自锁，故夹紧较为可靠。偏心式结构简单，装卸方便，切屑流出顺利，不会刮伤夹紧元件，但往往只能使刀片靠单面加紧，难以保证两个定位侧面都贴和，定位精度稍差，在冲击和振动下刀片易松动，故通常在中、小型机床上进行连续切削时使用。 如图6.10(d) 偏心式6.2 可转位机夹车刀6.2 可转位机夹车刀(5) 综合式。为了增强夹紧力，避免刀片因振动而产生位移，可将上述几种夹固结构综合使用。如图6.10(e)所示是一种利用上压及斜楔作用而形成的结构，称压杆式。压板左端的凸起圆台与刀片孔相配合，而压板右端带有斜面，与刀杆相应的斜面配合起斜楔作用。拧紧螺钉时，压板产生双向移动而压紧刀片。其特点是夹紧力大，刀片定位精度高，夹紧力与切削力方向一致，使用可靠。 如图6.10(e) 综合式 6.2 可转位机夹车刀6.2 可转位机夹车刀几种实物可转位车刀：6.2 可转位机夹车刀6.3 成 形 车 刀6.3 成 形 车 刀 成形车刀又称样板刀，是一种专用刀具，其刃形是根据工件要求的廓形的。它主要用在普通车床、六角车床、半自动及自动车床上加工内外回转体成形表面。 用成形车刀加工时，工件廓形是由刀具切削刃一次切成的，同时作用切削刃长，生产率高；工件廓形由刀具截形来保证，被加工工件表面形状、尺寸一致性好，互换性高，质量稳定；加工精度可达IT10～IT8，表面粗糙度可达3.2～6.3；刀具可重磨次数多，使用寿命长。但成形车刀的刀具廓形大多比较复杂，设计、制造比较麻烦，成本较高；由于同时作用切削刃长以及其他结构因素，切削性能较差，容易产生振动，影响加工质量；使用时对安装精度的要求高，安装调整比较麻烦。多用于成形回转表面的成批、大量生产中。目前在汽车、拖拉机、纺织机械和轴承制造等行业里应用较多。 6.3.1 成形车刀的种类、用途及装夹6.3.1 成形车刀的种类、用途及装夹1. 成形车刀的种类 刀具结构不同，生产中最常用的是下面3种沿工件径向进给的成形车刀，如图6.11所示。 (1) 平体成形车刀。外形为平条状，与普通车刀相似，结构简单，容易制造，成本低。但可重磨次数不多。用于加工简单的外成形表面，如螺纹车刀和铲制成形铣刀的铲刀等。平体成形车刀 图6.11 成形车刀种类 6.3 成 形 车 刀6.3 成 形 车 刀(2) 棱体成形车刀。棱柱体的刀头和刀杆分开制作，大大增加了沿前刀面的重磨次数，刀体刚性好，但比圆体成形车刀制造工艺复杂，刃磨次数少，且只能加工外成形表面。 (b) 棱体成形车刀 图6.11 成形车刀种类 6.3 成 形 车 刀6.3 成 形 车 刀(3) 圆体成形车刀。它好似由长长的棱体车刀包在一个圆柱面上而形成。刀体是一个磨出了排屑缺口和前刀面，并且带安装孔的回转体。它允许重磨的次数最多，制造也比棱体成形车刀容易，且可加工零件上的内、外成形表面；但加工误差(详见6.3.4小节)较大，加工精度不如前两种成形车刀高。 (c) 圆体成形车刀 图6.11 成形车刀种类 6.3 成 形 车 刀6.3 成 形 车 刀 另外，除了上述的径向方向进给的成形车刀外，还有切向进给的成形车刀，如图6.12所示。车削时，切削刃沿工件表面的切线方向切入工件。由于切削刃相对于工件有较大的倾斜角，所以切削刃是依次先后切入和切出，始终只有一小段切削刃在工作，从而减小了切削力；但切削行程长，生产率低。适于加工细长、刚性较差且廓形深度差别小的外成形表面。图6.12 切向进给成形车刀6.3 成 形 车 刀6.3 成 形 车 刀2. 成形车刀的装夹 通常成形车刀是通过专用刀夹安装在机床上的。对装夹的要求是：夹持可靠、刚性好、装卸容易、调整方便，并且夹持结构力求简单和标准化。 如图6.13所示，棱体成形车刀是以燕尾的底面或与其平行的面作为定位基准面装夹在刀夹燕尾槽内的，并用螺钉及弹性槽夹紧。图6.13 棱体成形车刀的装夹 1—棱体刀；2—夹紧螺栓；3—调节螺钉；4—螺钉；5—刀夹 6.3 成 形 车 刀6.3 成 形 车 刀如图6.14所示，圆体车刀3以内孔为定位基准面，套装在带螺纹的心轴2上，通过销子1与端面齿环4相连，以防车刀工作时转动。将齿环与圆体成形车刀一起相对扇形板5转动若干齿，则可粗调刀尖高度，扇形板同时与蜗杆9啮合，转动蜗杆就可微调刀尖高低。在心轴表面上还开了一条窄小长槽，利用螺钉6可避免旋紧螺母7时心轴一起转动，但允许心轴2轴向移动。刀夹上的销子8用来限制扇形板转动的范围。 平体成形车刀装夹方法与普通车刀相同。图6.14 圆体成形车刀的装夹 1、8—销子；2—心轴；3—圆体车刀；4—齿环；5—扇形板；6—螺钉；7、11—夹紧螺母螺栓；9—蜗杆；10—刀夹6.3 成 形 车 刀6.3.2 成形车刀的前角和后角6.3.2 成形车刀的前角和后角1. 前、后角的形成及其大小 成形车刀必须具有合理的前、后角才能有效地工作。由于成形车刀的刃形复杂，切削刃上各点正交平面方向不一致，同时考虑测量和重磨方便，前角和后角都不在正交平面内测量，而规定在刀具的假定工作平面(垂直于工件轴线的断面)内测量，并以切削刃上最外缘与工件中心等高点(图中的1点，该点称为成形车刀的基点)处的假定工作前角和假定工作后角作为标注值(如图6.15所示)。 成形车刀的前角和后角是通过刀具的制造和安装来形成的。 6.3 成 形 车 刀6.3 成 形 车 刀(a) 棱体成形车刀 (b) 圆体成形车刀 图6.15 成形车刀前角和后角的形成6.3 成 形 车 刀6.3 成 形 车 刀在制造棱体成形车刀时，将前刀面与后刀面的夹角磨成90°角，在工作时将刀体的燕尾基准平面与过基点1的工件圆周切线倾斜安装，即可获得所需的前角和后角。如图6.15(a)所示。 在制造时将圆体成形车刀的前刀面做成离其中心为的距离[如图6.15(b)所示]；安装刀具时，刀具中心O0比工件中心高出即可形成所需要的前角和后角。h0和H值可由式(6.1)计算 (mm) (6.1) (mm) (6.2) 式中：——成形车刀最大外圆半径，即基点1处的半径。 圆体成形车刀不但在制造时要保证值，而且重磨前刀面后也应使值不变。为此，通常在刀具端面上刻出一个以O0为中心、为半径的磨刀检验圆，重磨时应置前刀面于这个圆的切平面内。6.3 成 形 车 刀6.3 成 形 车 刀由图6.15还可看出，成形车刀切削刃上，只有基点1位于工件中心等高位置上，其他各点都低于工件中心。由于切削刃上各点的切削平面和基面位置不同，因而前角和后角也都不同，离基点越远的点，前角越小，后角越大。即γf2＜γf1，αf2＞αf1 ；而且圆体成形车刀的这种变化更为显著。2. 正交平面后角及其过小时的改善 成形车刀后面与工件过渡表面间的摩擦程度取决于切削刃各点的后角大小，因此要对切削刃上关键点的后角进行验算。 为了简化，现以 0°、 0°的成形车刀为例来进行讨论。如图6.16所示，切削刃上任一点在假定工作平面内的后角为与该点主剖面后角为间的关系为 (6.3) 式中： ——切削刃上点的主偏角。6.3 成 形 车 刀6.3 成 形 车 刀图6.16 成形车刀具正交平面后角6.3 成 形 车 刀6.3 成 形 车 刀 显然 ＜ ，并且 随的 减小而减小；当 0°时，不论 等于多少，总有 0°。该段切削刃及其后面将与工件产生剧烈摩擦，切削条件恶劣，需采取适当措施予以改善，以保证 ＞2°～3°。 常用的措施有： (1)在 0°的切削刃上磨出凹槽以保留一条窄小的棱面[如图6.17(a)所示]. (2)磨出 2°或 3°的副偏角[如图6.17(b)所示]，此法可减小摩擦，且刃磨简单，但仍有一棱面或棱线与工件摩擦。 (3)采用与工件轴线斜装的成形车刀[如图6.17(c)所示]，切削条件会更好。斜角 一般取15°～20°。 6.3 成 形 车 刀6.3 成 形 车 刀图6.17 正交平面后角为0°改善措施6.3 成 形 车 刀6.3.3 径向成形车刀的廓形设计6.3.3 径向成形车刀的廓形设计1. 廓形设计的必要性 工件上包含轴线的轴向剖面廓形是已知的廓形。为了方便起见，在制造和测量成形车刀时使用的是N—N剖面上的廓形，如图6.18所示。对于棱体成形车刀，就是垂直于主后刀面的N—N法向剖面上的廓形；对于圆体成形车刀，就是轴向剖面上的廓形。 从图6.18中可以看出，只有当 0°， 0°时，刀具的N—N平面上的廓形和工件的轴向剖面廓形才完全相同。此时成形车刀的廓形无需修正，即刀具廓形等于工件廓形。但 0°成形车刀是不能进行切削工作的，必须具有合理的前角和后角才能有效地工作。显然，当 ＞0°、 ＞0°或 0°、 ＞0°时，刀具在N—N剖面上的廓形深度P和工件轴向剖面上的廓形深度Pw是不相等的，即P＜Pw，且 、 越大，两者的差别越大。 对于普通径向进给的成形车刀，其轴向尺寸和工件的轴向尺寸是相等的，不发生变化，但廓形深度发生了变化，所以必须对刀具的廓形深度加以修正设计、计算。6.3 成 形 车 刀6.3 成 形 车 刀图6.18棱体成形车刀的廓形设计 1、2、3、4—工件廓形； 、 、 、 —切削刃投影； 1″、2″、3″、4″—刀具廓形6.3 成 形 车 刀6.3 成 形 车 刀2. 廓形修正设计方法 成形车刀廓形设计的方法，主要有图解法和计算法。 图解法较简单，但设计精度差； 计算法设计精度较高但工作量大。近年来随着计算机的广泛应用，计算法的应用也十分广泛。在此仅以计算法为例介绍成形车刀的设计步骤。 (1) 设计成形车刀的廓形前必须做好的准备工作。 做出工件廓形的正、俯视图。 确定工件廓形上的组成点和基点，并进行编号。为了减少设计工作量，一般先选择工件廓形上的转折点(称为廓形的组成点)。如直线廓形可取两端点作为组成点，而曲线廓形则除两端点外，尚需根据工件精度的要求，在曲线中间再取若干点作为组成点。然后依次给各组成点编号(一般将工件回转体上半径最小处的点编为1点，称为基点。这与6.3.2节中提到的刀具上的基点1是一致的)。 注意：在工件廓形上有一些小的倒角、圆角等，在廓形设计时可以不必考虑，等其他部分的廓形都设计好以后，再将它们照搬到刀具廓形的相应部位即可。6.3 成 形 车 刀6.3 成 形 车 刀 在工件廓形图上，标出各组成点的轴向尺寸和径向尺寸。在标注尺寸时，须注意有公差的径向尺寸应取其平均值，并以此值进行计算。 根据工件的材质、刀具类型和加工情况，参照(表6-2和表6-3)选取前角和后角。对于圆体成形车刀还需确定其外径 。 根据工件最大廓深 由有关设计资料查得，也可由式(6.4)计算。 式中：apmax——工件最大廓深，即工件的最大半径与最小半径之差； e——考虑有足够的容屑空间时所需要的距离，可按切削厚度和切屑的卷曲程度选取，一般为3mm～12mm (当工件为脆性材料时取小值，工件为韧性材料时取大值)； d ——内孔直径，主要根据心轴的强度和刚度确定，一般取为(0.25～0.45)d0，据此取成相近之标准值10、13、16、20、22、27等； R1 ——刀具廓形最大半径。 6.3 成 形 车 刀6.3 成 形 车 刀(2) 棱体成形车刀的廓形设计。 由于普通径向进给的成形车刀的轴向尺寸和工件的轴向尺寸相等，但廓形深度发生了变化，所以只需对刀具各点的廓形深度P2、P3、P4 …进行设计计算。 从图6.18 看出，P2、P3、P4、…可以通过前刀面上各相应点的距离C2、C3、C4、…计算出来，而C2、C3、C4 、…又由前刀面延长线上A2、A3、A4…求出。6.3 成 形 车 刀6.3 成 形 车 刀图6.18棱体成形车刀的廓形设计 1、2、3、4—工件廓形； 、 、 、 —切削刃投影； 1″、2″、3″、4″—刀具廓形6.3 成 形 车 刀6.3 成 形 车 刀根据图6.18的几何关系，即可按以下顺序求出各切削刃点的廓形深度：① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩ 6.3 成 形 车 刀6.3 成 形 车 刀从以上各式可知，h及A1为共用的数值。求切削刃上任意一点y的廓形深度的步骤为:完成刀具各点的廓形深度P2、P3、P4、…的计算后，结合工件的轴向尺寸就可确定棱体成形车刀的廓形。6.3 成 形 车 刀6.3 成 形 车 刀(3) 圆体成形车刀的廓形设计。圆体成形车刀的廓形用各点的半径R2、R3、R4、…来表示，圆体成形车刀的廓形设计就是求出刀具廓形上各组成点的半径R2、R3、R4、… 。 如图6.19所示，通过1点作前刀面的延长线，刀具中心O0与该延长线的距离为h0。前刀面上C2、C3、C4、…的求法和棱体成形车刀完全相同。根据图6.18中的关系，得出各刀刃组成点的半径R2、R3、R4、…顺序为 6.3 成 形 车 刀6.3 成 形 车 刀从以上各式可知，h0和B1为共用的数值。求刀刃上任意一点y的廓形深度的步骤为 完成刀具各点的半径R2、R3、R4、…的计算后，结合工件的轴向尺寸就可确定圆体成形车刀的廓形。 以上所述为加工外表面径向成形车刀廓形的原理，同样也可用于加工内表面的径向成形车刀。 6.3 成 形 车 刀6.3.4 工件的双曲线误差 用成形车刀加工成形零件时会产生误差，从而影响工件的加工精度。 产生误差的原因有:刀具设计时产生的设计计算误差(如廓形设计时计算到一定有效位数而产生的计算误差、作图时的度量误差、刀具本身的双曲线误差以及圆弧廓形近似计算产生的误差等)、刀具制造刃磨时产生的加工误差、刀具使用时产生的调整误差和安装误差等。本节主要讨论双曲线误差。6.3.4 工件的双曲线误差 任何一个复杂的回转体工件，其成形表面均可分解成许多个单元锥体表面。用几何学原理可以证明，锥体表面与平行于轴线但不包含轴线的任何平面的交线均为双曲线。6.3 成 形 车 刀6.3 成 形 车 刀当用前角 大于0的棱体成形车刀加工锥体表面时，车刀的前刀面是一个平行于工件轴线但不包含轴线的平面M—M[如图6.20(a)所示]，它与工件锥体表面的交线是一条双曲线1― ― ，若要准确地切出此锥体表面，就要求车刀切削刃廓形与此双曲线形状完全一致。但为了制造和刃磨方便，车刀切削刃都做成直线形[图6.20(a)中的直线 ― ― ]。用这种车刀进行切削，就要将工件的锥体表面在中间多切去一些，加工后的工件外形为一内凹的双曲线回转体。工件的内凹量称为双曲线误差，由棱体成形车刀产生的误差叫做第一类双曲线误差，一般数值较小，不超过0.05mm，在前角大到20°时，误差才达0.lmm。6.3 成 形 车 刀6.3 成 形 车 刀图6.20(a) 棱体成形车刀加工锥面时的误差来源6.3 成 形 车 刀6.3 成 形 车 刀 要消除这种双曲线误差，又要使车刀制造方便，仍保持直线切削刃，只有使车刀切削刃位于工件轴向剖面内，且与工件锥体表面母线完全重合才行。一般可采用下列两种方法： ① 对某些精加工用的成形车刀可使其 0°； ② 设计成带刃倾角 的车刀，把如图6.20中车刀上的 点位置提高到2点的位置上，车刀的这段切削刃便与工件锥体母线重合。 这两种方法从理论上讲都可以消除双曲线误差，但 0°的车刀对切削变形有不利影响，而有 的车刀会增加工件其他部分的加工误差，并且设计制造复杂，目前应用不多。6.3 成 形 车 刀6.3 成 形 车 刀 用圆体成形车刀加工锥体表面时[图6.20(b)]，除产生类似棱体成形车刀所产生的第一类双曲线误差外，还由于圆体成形车刀本身也是一个圆锥体，在 ＞0°时，它的前刀面和车刀锥体面的交线本身就已经是外凸的双曲线[如图6.20(b)中的曲线 ― ― ]，所以圆体成形车刀相比棱体成形车刀在工件上要切去更多一层金属，从而产生了第二类双曲线误差。这导致工件外形是一个更加内凹的双曲回转体。这类误差较大，一般可达0.4mm，当前角为20°时，可达1.4mm 左右。6.3 成 形 车 刀6.3 成 形 车 刀图6.20（b） 圆体成形车刀加工锥面时的误差来源 6.3 成 形 车 刀6.3 成 形 车 刀 由于圆体成形车刀在形成后角时，车刀的中心面必须高于工件的中心面，因此其刀刃就不能位于刀具轴向剖面内。所以加工锥体表面的车刀其刀刃一般都是外凸的双曲线，即使是 0°的车刀或磨出 也只能消除第一类双曲线误差而不能消除第二类误差。由于第二类误差比第一类误差大得多，所以圆体成形车刀的双曲线误差比棱体的大，加工精度低。 另外，为了减轻后续工序切断刀的负荷，并对工件端面倒角或修光，在成形车刀两侧还需配置附加切削刃。在制造成形车刀时，为了检验刀具廓形，要设计一个工作样板；为了检验工作样板的磨损程度，还要设计一个检验样板；这两块样板工作面形状共轭，是成对设计的。有关上述方面的详细内容可参阅相关手册和工具书。6.3 成 形 车 刀小 结小 结1. 车刀是在普通车床、转塔车床、立式车床、自动与半自动车床上完成工件的外圆、内孔、端面、切槽或切断以及部分内外成型面等加工的切削刀具。按用途不同可分为外圆车刀、端面车刀、内孔车刀及切断刀等。按结构不同，又可分为整体式高速钢车刀、焊接式硬质合金车刀和机械夹固式硬质合金车刀（又分为机夹可重磨式车刀和可转位式机夹车刀）。它们在结构复杂性、刀杆利用率、刀片使用寿命、对生产率的影响等方面存在差异，正是这些差异影响了它们在生产中的应用不同。null2.可转位刀片的主要代码包括刀片形状、有无断屑槽和固定孔、刀片的主要尺寸以及断屑槽型等。选择刀片形状时要考虑被加工零件的形状、工序性质、刀片利用率等因素； 有无断屑槽则取决于工件材料（铸铁等脆性材料加工不需断屑槽）；有无固定孔取决于刀片夹紧方式（若用上压实，则无需带孔）；刀片切削刃长度取决于作用主切削刃长度；刀片的厚度主要取决于切削力的大小；断屑槽型的选择取决于工件材料、加工性质(粗、精加工)、工序内容（加工外圆、內孔或缎面）、切削用量、工件刚性等。null3.成形车刀的前、后角不仅与制造过程有关，还与安装有关，其前、后角是通过安装获得的。要注意验算成形车刀的后角，对于 的切削刃处的后刀面要采取改进措施，以减小车刀后刀面与工件间的剧烈摩擦。 4. 对于普通径向进给的成形车刀，其轴向尺寸和工件的轴向尺寸是相等的，当 ， 时，刀具在N-N剖面上的廓形深度P和工件轴向剖面上的廓形深度Pw是不相等的，所以必须对刀具的廓形深度加以修正设计、计算。 同时也是产生双曲线误差的根本原因。成形车刀的廓形设计有作图法和计算法。