雙刀片錯齒車刀在重切中的應用

中國北車集團齊齊哈爾軌道交通裝備有限責任公司 （黑龍江 161002） 吳景洋

粗加工主要目的是為了盡快達到最大金屬去除率的加工效果。通常我們采用的方法是：采用大尺寸刃口的機夾車刀進行重切加工，并為半精車、精車預留一定的加工余量。由于這個階段的加工難度相對較大并在加工的總時間中占有相當大的比例。因此，在機床功率、剛性等條件足夠滿足的前提下，通過最大限度地增加切削深度或加大進給量等方式來大幅縮短粗加工時間是我們一直努力的方向。

1.設計背景和構想

我公司在生產時常會遇到加工余量大、工期緊的軸類零件的加工，所以我們希望在粗加工序中盡快地去除余量，而常備規格的刀具無法滿足實際加工需求。

在生產中我們經常會使用一種錯齒結構的階梯面銑刀具，刀片采用分層切削方式，從而減輕切削力和分散軸徑向切削力，徑向齒差通常為0.5mm，軸向齒差從0.3～3mm，適用于大余量切削。受此啟發，我們考慮能否在車刀的結構設計上采用刀片錯齒結構。

2.設計結構

（1）搭接刀片參數選用 如何合理選擇使用硬質合金刀片，成為我們提高加工效率，保證加工質量的一項重要工作。我們根據硬質合金牌號的性能及使用范圍，結合工廠產品類型(品種雜、種類多)的特點，按被加工材料的特性進行分類，給出了使用刀片的幾何參數和切削參數。

（2）搭接刀片形狀選用 刀片形狀要針對刀具所需主偏角的可達性來選擇刀片形狀，應采用盡可能大的刀尖角以保證刀片強度和可靠性，但是這必須與所需采用的切削變化率保持均衡。大刀尖角強度高，但需要較高的機床功率并易于產生振動；小刀尖角剛性差，切削刃吃刀較小，這使得切削刃對熱量的影響更敏感。通常使用80°刀尖角 (C型刀片)的菱形刀片，因為它是.所有刀片形狀的一個有效的折中，并可適用于大多數工序。

（3）確定有效的切削刃長度la切削刃長度的確定如附表所示。

（4）主偏角kr和切削深度ap從切削深度ap與主偏角kr的關系圖中可以確定必要的最小有效切削刃長度。切削深度會影響金屬去除率、所需的切削次數、斷屑和功率要求，如圖1所示。

（5）實際工況條件 在苛刻的加工條件下，為獲得足夠的可靠性，應考慮使用較大、較厚的刀片。當切削至臺肩時，切削深度會急劇地增加。應采取的措施是使用一個強度更高的刀片(更厚或更大) 以使刀片破裂的危險降至最小。

（6）刀具結構 根據階梯軸的過渡尺寸連續變化而選用80°刀尖角 (C型刀片) 的菱形刀片，刀體結構和工件的干涉關系副偏角確定40°，主偏角則為60°。

切削刃長度表

圖1 切深和主偏角的關系

如圖2所示，刀具結構簡圖中的A、B值則參照附表中的數據確定。

圖2 刀具結構簡圖

3.試切檢驗

經過一年多的生產現場實際檢驗，這種雙刀片錯齒重切刀具完全滿足生產現場的工藝要求（見圖3、圖4）。這套刀具具有切削效率高、易于操作、質量穩定、結構簡單等優點。另外，我們可根據不同軸類工件的形狀和庫房現有刀片的情況，可選擇多種形式刀片的搭接結構來滿足實際工況需求。

圖3 搭接刀具圖

圖4 刀具和工件圖