车刀的材料、刀具的结构和参数的认识

一、车刀材料

    在切削过程中，刀具的切削部分要承受很大的压力、摩擦、冲击和很高的温度。因此，刀具材料必须具备高硬度、高耐磨性、足够的强度和韧性，还需具有高的耐热性（红硬性），即在高温下仍能保持足够硬度的性能。

常用车刀材料主要有高速钢和硬质合金。

    1.高速钢

    高速钢又称锋钢、是以钨、铬、钒、钼为主要合金元素的高合金工具钢。高速钢淬火后的硬度为HRC63～67，其红硬温度550℃～600℃,允许的切削速度为25～30m/min。

    高速钢有较高的抗弯强度和冲击韧性，可以进行铸造、锻造、焊接、热处理和切削加工，有良好的磨削性能，刃磨质量较高，故多用来制造形状复杂的刀具，如钻头、铰刀、铣刀等，亦常用作低速精加工车刀和成形车刀。

常用的高速钢牌号为W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2两种。

2.硬质合金

    硬质合金是用高耐磨性和高耐热性的WC（碳化钨）、TiC（碳化钛）和Co（钴）的粉末经高压成形后再进行高温烧结而制成的，其中Co起粘结作用，硬质合金的硬度为HRA89～94（约相当于HRC74～82），有很高的红硬温度。在800～1000℃的高温下仍能保持切削所需的硬度，硬质合金刀具切削一般钢件的切削速度可达100～300m/min，可用这种刀具进行高速切削，其缺点是韧性较差，较脆，不耐冲击，硬质合金一般制成各种形状的刀片，焊接或夹固在刀体上使用。

常用的硬质合金有钨钴和钨钛钴两大类：

（1）钨钴类（YG）

由碳化钨和钴组成，适用于加工铸铁、青铜等脆性材料。

常用牌号有YG3、YG6、YG8等，后面的数字表示含钴量的百分比，含钴量愈高，其承受冲击的性能就愈好。因此，YG8常用于粗加工，YG6和YG3常用于半精加工和精加工。

（2）钨钛钴类（YT）

由碳化钨、碳化钛和钴组成，加入碳化钛可以增加合金的耐磨性，可以提高合金与塑性材料的粘结温度，减少刀具磨损，也可以提高硬度；但韧性差，更脆、承受冲击的性能也较差，一般用来加工塑性材料，如各种钢材。

常用牌号有YT5、YT15、YT30等，后面数字是碳化钛含量的百分数，碳化钛的含量愈高，红硬性愈好；但钴的含量相应愈低，韧性愈差，愈不耐冲击，所以YT5常用于粗加工，YT15和YT30常用于半精加工和精加工。但就其切削部分而言，都可以视为是外圆车刀切削部分的演变。下面就哪外圆车刀的切削部分的术语来说一下车刀的结构。

二、车刀的组成及结构形式

1.车刀的组成

    车刀由刀头和刀体两部分组成。刀头用于切削，刀体用于安装。刀头一般由三面，两刃、一尖组成。

前刀面    是切屑流经过的表面。

主后刀面 是与工件切削表面相对的表面。

副后刀面 是与工件已加工表面相对的表面。

主切削刃 是前刀面与主后刀面的交线，担负主要的切削工作。

副切削刃 是前刀面与副后刀面的交线，担负少量的切削工作，起一定的修光作用。

刀尖      是主切削刃与副切削刃的相交部分，一般为一小段过渡圆弧。

刀具的刀面

2.车刀的结构形式

最常用的车刀结构形式有以下两种：

（1）整体车刀 刀头的切削部分是靠刃磨得到的，整体车刀的材料多用高速钢制成，一般用于低速切削。

（2）焊接车刀 将硬质合金刀片焊在刀头部位，不同种类的车刀可使用不同形状的刀片。焊接的硬质合金车刀，可用于高速切削。

三、车刀的主要角度及其作用

    车刀的主要角度有前角（γ₀）、后角（α₀）、主编角（Kr）、副偏角（Kr’）和刃倾角（λ_s）。

    为了确定车刀的角度，要建立三个坐标平面：切削平面、 基面和主剖面。对车削而言，如果不考虑车刀安装和切削运动的影响，切削平面可以认为是铅垂面；基面是水平面；当主切削刃水平时，垂直于主切削刃所作的剖面为主剖面。

（1）前角γ₀在主剖面中测量，是前刀面与基面之间的夹角。其作用是使刀刃锋利，便于切削。但前角不能太大，否则会削弱刀刃的强度，容易磨损甚至崩坏。加工塑性材料时，前角可选大些，如用硬质合金车刀切削钢件可取γ₀=10～20，加工脆性材料，车刀的前角γ₀应比粗加工大，以利于刀刃锋利，工件的粗糙度小。

（2）后角α₀在主剖面中测量，是主后面与切削平面之间的夹角。其作用是减小车削时主后面与工件的摩擦，一般取α₀=6～12°，粗车时取小值，精车时取大值。

（3）主偏角Kr在基面中测量，它是主切削刃在基面的投影与进给方向的夹角。其作用是：

     1）可改变主切削刃参加切削的长度，影响刀具寿命。

      2）影响径向切削力的大小。

小的主偏角可增加主切削刃参加切削的长度，因而散热较好，对延长刀具使用寿命有利。但在加工细长轴时，工件刚度不足，小的主偏角会使刀具作用在工件上的径向力增大，易产生弯曲和振动，因此，主偏角应选大些。

车刀常用的主偏角有45°、60°、75°、90°等几种，其中45°多。

（4）副偏角Kr’在基面中测量，是副切削刃在基面上的投影与进给反方向的夹角。其主要作用是减小副切削刃与已加工表面之间的摩擦，以改善已加工表面的精糙度。

在切削深度a_p、进给量f、主偏角Kr相等的条件下，减小副偏角Kr’，可减小车削后的残留面积，从而减小表面粗糙度，一般选取Kr′=5～15°。

（5）刃倾角入λs 在切削平面中测量，是主切削刃与基面的夹角。其作用主要是控制切屑的流动方向。主切削刃与基面平行，λs=0;刀尖处于主切削刃的{zd1}点，λs为负值，刀尖强度增大，切屑流向已加工表面，用于粗加工；刀尖处于主切削刃的{zg}点，λs为正值，刀尖强度削弱，切屑流向待加工表面，用于精加工。车刀刃倾角λs，一般在-5-+5°之间选取。