車刀基本知識

車刀基本知識

一、常用車刀的品種與用途

1、車刀的品種

   依據(jù)車刀的不同加工內(nèi)容，常用的車刀有：外圓車刀、端面車刀、堵截刀、內(nèi)孔車刀、R刀、螺紋車刀

2、車刀的用途

a)車外圓b)車端面 c)堵截 d)車內(nèi)孔e)成形面 f) 車螺紋

二、車刀切削部分的組成

點(diǎn)擊檢查源網(wǎng)頁

車刀切削部分是由若干刀面和切削刃組成。

前刀面

主后刀面

副后刀面

a）前刀面  切屑沿著排出的面。

b）后刀面  分主、副后刀面。與加工工件的過渡外表相對的面稱主后刀面；與加工工件的已加工外表相對的面稱副后刀面。

c）主切削刃  前刀面與主后刀面相交部位，承擔(dān)首要切削作業(yè)。

d）副切削刃  前刀面與副后刀面相交部位，合作主切削刃參與少量的切削作業(yè)。

e）刀尖  主切削刃和副切削刃相交的部位。

點(diǎn)擊檢查源網(wǎng)頁三、確定車刀幾許視點(diǎn)的輔佐平面

切削平面：過切削刃上的某一點(diǎn)，切于工件的過渡外表的平面。

基面：過切削刃上的某一點(diǎn)，垂直于該點(diǎn)切削速度方向的平面。

正交平面：過切削刃上的某一點(diǎn)，一起垂直于切削平面與基面的平面。

四、車刀視點(diǎn)界說、效果、選擇

前角——前刀面與基面之間的夾角。是切削的首要視點(diǎn)，前角越大，刀子就越鋒利，切起來越省力，但前角太大了影響刀刃的強(qiáng)度。

后角——后刀面與切削平面之間的夾角。是為了削減刀具與工件的沖突，后角越大，沖突愈小，但后角過大時(shí)則影響刀具的強(qiáng)度。

主偏角——主切削刃在基面上的投影與刀具進(jìn)給方向之間的夾角。減小主偏角可增大刀尖的強(qiáng)度，改進(jìn)散熱長期條件，進(jìn)步刀具壽數(shù)。

副偏角——副切削刃在基面上的投影和進(jìn)給方向之間的夾角。它影響已加工外表的光潔度，并能削減副切削刃與工件的沖突。

刀尖角——主切削刃與副切削刃在基面上投影之間的夾角，它影響刀尖強(qiáng)度及散熱功能。

刃傾角——在切削平面內(nèi)主刀刃和基面的夾角，它影響切屑的流出方向及刀尖的強(qiáng)度。

齒輪加工中強(qiáng)力噴丸

強(qiáng)力噴丸是提高齒輪齒部彎曲疲勞強(qiáng)度和接觸疲勞強(qiáng)度的重要方法，是改善齒輪抗咬合能力、提高齒輪壽命的重要途徑。本文主要介紹齒輪加工中的強(qiáng)力噴丸工藝。

1、工作原理  

強(qiáng)力噴丸工藝主要是利用高速噴射的細(xì)小鋼丸在室溫下撞擊受噴工件表面，使工件表層材料產(chǎn)生彈塑性變形并呈現(xiàn)較高的殘余壓應(yīng)力，從而提高工件表面強(qiáng)度及疲勞強(qiáng)度。噴丸一方面使零件表面發(fā)生彈性變形，同時(shí)也產(chǎn)生了大量孿晶和位錯(cuò)，使材料表面發(fā)生加工強(qiáng)化。如圖1所示：

.    圖1-a   經(jīng)噴丸處理的零件表面    圖1-b 未經(jīng)噴丸處理的零件表面

噴丸對表面形貌和性能的影響主要表現(xiàn)在改變零件的表面硬度、表面粗糙度、抗應(yīng)力腐蝕能力和零件的疲勞壽命。零件的材料表層在鋼丸束的沖擊下發(fā)生循環(huán)塑性變形。根據(jù)材料的性質(zhì)和狀態(tài)的不同，噴丸后材料的表層將發(fā)生以下變化：硬度變化、組織結(jié)構(gòu)的變化、相轉(zhuǎn)變、表層殘余應(yīng)力場的形成、表面粗糙度的變化等。

2、    噴丸強(qiáng)度的測量方法

當(dāng)一塊金屬片接受鋼丸流的噴擊時(shí)會(huì)產(chǎn)生彎曲。飽和狀態(tài)和噴丸強(qiáng)度是噴丸加工工藝中的兩個(gè)重要概念。飽和狀態(tài)是指在同一條件下繼續(xù)噴擊而不再改變受噴區(qū)域機(jī)械特性時(shí)的狀態(tài)。所謂噴丸強(qiáng)度，就是通過打擊預(yù)制成一定規(guī)格的金屬片（即試片），在規(guī)定的時(shí)間使之達(dá)到飽和狀態(tài)的強(qiáng)弱程度，并用試片彎曲的弧高值來度量其噴擊的強(qiáng)弱程度。

目前，應(yīng)用廣的美國機(jī)動(dòng)車工程學(xué)會(huì)噴丸標(biāo)準(zhǔn)中采用阿爾曼提出的噴丸強(qiáng)化檢驗(yàn)法——弧高度法，該方法由美國GM公司的J. O. Almen（阿爾門）提出，并由SAEJ442a和SAE443標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測量方法，其要點(diǎn)是用一定規(guī)格的彈簧鋼試片通過檢測噴丸強(qiáng)化后的形狀變化來反映噴丸效果。對薄板試片進(jìn)行單面噴丸時(shí)，由于表面層在彈丸作用下產(chǎn)生參與拉伸形變，所以薄板向噴丸面呈球面彎曲。通常在一定跨度距離上測量球面的弧高度值，用其來度量噴丸的強(qiáng)度。測定弧高度值是通過將阿爾門試片固定在專用夾具上，經(jīng)噴丸后，再取下試片，然后用阿爾門量規(guī)測量試片經(jīng)單面噴丸作用下產(chǎn)生的參與拉伸形變量（即弧高度值）。如用試片測得的弧高值為0.35mm時(shí)，記作0.35A。

噴丸強(qiáng)度的另一種檢驗(yàn)方法為殘余應(yīng)力檢測，即對經(jīng)強(qiáng)力噴丸后的工件進(jìn)行殘余應(yīng)力的檢測，硬質(zhì)合金刀具價(jià)格，具體的檢驗(yàn)方法為X射線衍射法。在美國SAE J784a標(biāo)準(zhǔn)中推薦如下方法：X射線的入射和衍射束必須平行于齒輪的齒根，圓柱直齒輪和圓柱螺旋齒輪上的測量位置應(yīng)當(dāng)在齒根的寬度中央，照射區(qū)域必須集中在齒根圓角的中心，不能橫向延伸超出規(guī)定的齒根圓角表面深度的測量點(diǎn)，照射區(qū)域大小的控制可以通過對直光束和適當(dāng)遮蓋齒根表面實(shí)現(xiàn)；在每個(gè)選定受檢的齒輪上，少要任選兩個(gè)齒進(jìn)行評估，兩齒間隔180。如果齒的有效齒廓受到保護(hù)沒有研磨，則可以認(rèn)為齒根研磨的用于表面下殘余應(yīng)力測量的齒輪未受損壞并且可以用于生產(chǎn)。

3、    噴丸對提高零件疲勞抗力的作用

a．借助表面冷變形實(shí)現(xiàn)材料表面強(qiáng)化的本質(zhì)在于冷變形造成材料表層組織結(jié)構(gòu)的變化、引入殘余壓應(yīng)力以及表面形貌的變化。

b． 噴丸使材料表面性能改善

c． 強(qiáng)化噴丸過程中，當(dāng)微小球形鋼丸高速撞擊受噴工件表面時(shí)，使工件表層材料產(chǎn)生彈、塑性變形，撞擊處因塑性形變而產(chǎn)生一壓坑，撞擊導(dǎo)致壓坑附近的表面材料發(fā)生徑向延伸。當(dāng)越來越多的鋼丸撞擊到受噴工件表面時(shí)，工件表面越來越多的部分因吸收高速運(yùn)動(dòng)鋼丸的動(dòng)能而產(chǎn)生塑性流變，使表面材料因塑性變化而產(chǎn)生的徑向延伸區(qū)域越來越大，發(fā)生塑性形變的表面逐步連接成片，則使工件表面逐步形成一層均勻的塑性變形層。塑性變形層形成后，繼續(xù)噴丸會(huì)使塑變層因繼續(xù)延伸而厚度逐步變薄，同時(shí)塑變層的徑向延伸會(huì)因受到鄰近區(qū)域的限制而導(dǎo)致重疊部分發(fā)生破壞，終塑變層因持續(xù)的噴丸而剝落。所以必須對噴丸的時(shí)間加以嚴(yán)格的控制。

4、噴丸對滲碳齒輪表層殘余應(yīng)力的影響

關(guān)于噴丸使工件表面形成殘余應(yīng)力的原因，根據(jù)Al-Obaid等人的觀點(diǎn)：當(dāng)高速鋼丸撞擊到試樣表面，撞擊處產(chǎn)生塑性變形而殘余一壓坑，當(dāng)越來越多的鋼丸撞擊到試樣表面時(shí)，則會(huì)在試樣表層產(chǎn)生一層均勻的塑變層，由于塑性變形層的體積膨脹會(huì)受到來自未塑性變形近鄰區(qū)域的限制，因此整個(gè)塑變層受到一壓應(yīng)力。

由于殘余壓應(yīng)力及其分布對齒輪疲勞壽命有較大的影響，而噴丸強(qiáng)化工藝的優(yōu)劣將直接影響殘余應(yīng)力大小及其分布。因此準(zhǔn)確測定受噴零件的表層殘余應(yīng)力對于評價(jià)噴丸工藝的優(yōu)劣是一個(gè)行之有效的手段。

5、噴丸對零件表面粗糙度的影響

強(qiáng)化噴丸會(huì)引起零件受噴表面的塑性變形，使零件的表面粗糙度發(fā)生變化。表面粗糙度是一種微觀幾何形狀誤差，南通硬質(zhì)合金刀具，又稱為微觀不平度。表面粗糙度和表面波度、形狀誤差一樣，都屬于零件的幾何形狀誤差，表面粗糙度對于機(jī)器零件的使用性能有著重要的影響。噴丸對材料表面粗糙度的影響通常在Ra0.6～20mm范圍內(nèi)。在不改變工藝參數(shù)的條件下，材料原始表面粗糙度愈高，噴丸后的Ra值愈大。生產(chǎn)實(shí)踐證明，一般情況下，噴前表面粗糙度在6.3mm以下，噴丸可以提高或維持原表面粗糙度，如果原表面粗糙度在6.3mm以上，則噴丸后表面粗糙度有所降低。

在生產(chǎn)實(shí)踐中，要想獲得較理想的噴丸表面，應(yīng)從以下幾個(gè)方面著手：

提供較好的原始表面，Ra值應(yīng)在6.3mm以下；

選擇合理的鋼丸直徑和噴丸壓力；

在大直徑鋼丸噴丸強(qiáng)化后，采用較小鋼丸低壓力(不能改變噴丸強(qiáng)度值)覆蓋一次，可達(dá)到較好的表面粗糙度。

噴丸后的零件表面應(yīng)輕微打磨，打磨時(shí)要控制表面金屬去除量。這樣，既不損害噴丸的強(qiáng)化效果，又可改善表面粗糙度。當(dāng)然，這是一個(gè)多因素問題，不論采用什么方法，必須同時(shí)考慮其他因素的影響。

6 、工藝參數(shù)對噴丸效果的影響

對噴丸質(zhì)量有影響的主要有以下幾個(gè)方面：

鋼丸材料、鋼丸直徑、鋼丸速度、鋼丸流量、噴射角度、噴射距離、噴射時(shí)間、覆蓋率等。其中任何一個(gè)參數(shù)的變化都會(huì)不同程度地影響噴丸強(qiáng)化的效果。

a、鋼丸的材料、硬度、尺寸及粒度對噴丸效果的影響

鑄鐵丸和鑄鋼丸通常用于硬齒面齒輪的噴丸。鑄鐵丸的缺點(diǎn)是韌性較低，在噴丸過程中易于破碎、耗損量大，對破碎的鋼丸要及時(shí)分離，否則會(huì)影響受噴表面質(zhì)量。但鑄鐵丸的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜、硬度高，可以使受噴表面產(chǎn)生較高的殘余壓應(yīng)力。鑄鋼丸與鑄鐵丸相比，其優(yōu)點(diǎn)是不易破碎，對受噴表面幾何形貌有利。但鑄鋼丸硬度較鑄鐵丸低，在其他條件相同時(shí)，受噴表面的殘余壓應(yīng)力低于鑄鐵丸。

刀具刃口鈍化是一個(gè)不被普遍重視，而又十分重要的問題。它之所以重要就在于：經(jīng)鈍化后的刀具能有用進(jìn)步刃口強(qiáng)度、進(jìn)步刀具壽數(shù)和切削進(jìn)程的穩(wěn)定性。

大家知道刀具是機(jī)床的“牙齒”，影響刀具切削功能和刀具壽數(shù)的首要因素，除了刀具資料、刀具幾許參數(shù)、刀具結(jié)構(gòu)、切削用量優(yōu)化等，通過很多的刀具刃口鈍化試驗(yàn)顯現(xiàn)：一個(gè)好的刃口型式和刃口鈍化質(zhì)量也是刀具能否多快好省進(jìn)行切削加工的條件。

何謂刀具刃口鈍化？

刀具鈍化是指刀具或刀片在精磨之后，涂層之前的一道工序，通過對刀具進(jìn)行去毛刺、平整、拋光的處理，從而進(jìn)步刀具質(zhì)量和延伸使用壽數(shù)。其名稱現(xiàn)在國內(nèi)外尚不一致，有稱“刃口鈍化”、“刃口強(qiáng)化”、“刃口珩磨”、“刃口準(zhǔn)備”或“ER（Edge

Radiusing）處理”等。

為什么要進(jìn)行刀具刃口鈍化？

經(jīng)一般砂輪或金剛石砂輪刃磨后的刀具刃口，存在程度不同的微觀缺口(即細(xì)小崩刃與鋸口)。前者可用肉眼和一般放大鏡觀察到，后者用100倍(帶0.010mm刻線)顯微鏡能夠觀察到，其微觀缺口一般在0.01-0.05mm，嚴(yán)重者高達(dá)0.1mm以上。在切削進(jìn)程中刀具刃口微觀缺口極易擴(kuò)展，加快刀具磨損和損壞。

現(xiàn)代高速切削加工和自動(dòng)化機(jī)床對刀具功能和穩(wěn)定性提出了更高的要求，特別是涂層刀具在涂層前必須通過刀口的鈍化處理，才干保證涂層的牢固性和使用壽數(shù)。  

刀具鈍化的意圖

刃口鈍化技術(shù)，其意圖就是處理刃磨后的刀具刃口微觀缺口的缺點(diǎn)，使其鋒值削減或消除，到達(dá)圓滑平整，既尖利堅(jiān)固又經(jīng)用的意圖。

常見刃口方式

銳刃

【銳刃】刃磨前、后刀面相交而自然構(gòu)成的稅刃，其刃口尖利、強(qiáng)度差、易磨損。一般用于精加工刀具。  

倒棱刃

【倒棱刃】在刃口鄰近前刀面上，刃磨出很窄的負(fù)前角棱邊，大大進(jìn)步了刃口的強(qiáng)度。用于粗加工和半精加工等刀具。

消振棱刃

【消振棱刃】在刃口鄰近的后刀面上磨出一條很窄的負(fù)后角棱邊，切削時(shí)增大刀具與工件的觸摸面積，消除切削進(jìn)程振蕩。用于工藝體系剛性不足時(shí)所用的單刃刀具。

百刃

【百刃】在刃口鄰近的后刀面上磨有一條后角為0°的窄邊或刃帶，可起到支撐導(dǎo)向和擠壓光整作用，用于鉸刀、拉刀等多刃刀具。

倒圓刃

【倒圓刃】在對口上刃磨或鈍化成必定參數(shù)的圓角，添加刃口強(qiáng)度，進(jìn)步刀具壽數(shù)，用于各種粗加工和半精加工的可轉(zhuǎn)位刀具。

刃口鈍化形狀

刃口鈍化幾許形狀，對刀具壽數(shù)有很大影響：一種為圓弧刃，一種為瀑布型刃。

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圓弧形刃口

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瀑布型刃口

【圓弧型刃口】在刃口轉(zhuǎn)角處構(gòu)成對稱圓弧，占80%以上的刀具所采用，適用于粗精加工。

【瀑布型刃口】在刃口轉(zhuǎn)角處的頂面與側(cè)面比率一般為2:1，為不對稱圓弧，適用于惡劣的沖擊性加工。

刀具鈍化的首要效果

刃口的圓化：去除刃口毛刺、到達(dá)準(zhǔn)確一致的倒圓加工。

刃口毛刺導(dǎo)致刀具磨損，硬質(zhì)合金刀具修磨，加工工件的表面也會(huì)變得粗糙，經(jīng)鈍化處理后，刃口變得很潤滑，極大削減崩刃，工件表面光潔度也會(huì)進(jìn)步。

對刀具凹槽均勻的拋光，進(jìn)步表面質(zhì)量和排削功能。

槽表面越平整潤滑，排屑就越好，就可完成更高速度的切削。一起表面質(zhì)量進(jìn)步后，也減小了刀具與加工資料咬死的危險(xiǎn)性。并可削減40%的切削力，切削更流通。

鈍化參數(shù)的選擇

通過刀片刃口鈍化機(jī)的研制和生產(chǎn)使用實(shí)踐，開始掌握了一些規(guī)則。針對不同加工條件，選擇刃口型式和鈍化參數(shù)十分重要。由于刀片材質(zhì)不同，加工條件不同，所選用的刃口型式和刃口鈍化形狀的參數(shù)也不同，否則達(dá)不到延伸刀具壽數(shù)的預(yù)期效果。見如下參數(shù)推薦表：

與國外刃口鈍化參數(shù)相對照，占70%刀具鈍化值是在0.0254-0.0762之間。蕞大值：0.127-0.2032mm。蕞小值： 0.0127mm。即使鈍化那么小，也明顯地強(qiáng)化了刀具刃口。

從很多的刃口鈍化實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證實(shí)：

1）刃口不必定越尖利越好，也不必定是越鈍越好。針對不同加工條件確定不同鈍化值才是蕞好。

2）刃口鈍化與刃口型式相結(jié)合，是普遍有用進(jìn)步刃口強(qiáng)度和進(jìn)步刀具壽數(shù)下降刀具費(fèi)用的辦法。

3）用微粉砂輪刃磨負(fù)倒棱，其微觀缺口小(可達(dá)0.005-0.010mm)，加上小鈍化參數(shù)(0.010-0.030mm)，涂層硬質(zhì)合金刀具，使刃口即尖利堅(jiān)固又經(jīng)用。

涂層的拋光

去除刀具涂層后發(fā)生的杰出小滴，進(jìn)步表面光潔度、添加潤滑油的吸附。

涂層后的刀具表面會(huì)發(fā)生一些細(xì)小的杰出小滴，進(jìn)步了表面粗糙度，使得刀具在切削進(jìn)程簡單發(fā)生較大的摩擦熱，下降切削速度。通過鈍化拋光后，小滴被去除，一起留下了許多小孔，在加工時(shí)可以吸附更多的切削液，使得切削時(shí)發(fā)生的熱量大大削減，可以極大得進(jìn)步切削加工的速度。

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