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1、车削加工的走刀路径与刀片的选择普通车削也叫单点切削，其基本定义是用单点刀具生成圆柱形状， 并且在大多数情况下，刀具是固定的，而工件是旋转的。在许多方面，车 削是定义相对简单且最直接的金属切削方法。车削是高度优化的工艺，需 要在应用中彻底评估各种因数。尽管为单刃加工，车削工艺也总是多种多样 的，这是由于工件形状和材料、工序类型、工况 要求及现代加工经济成本等决定了许多刀具选择 与数控编程编排。除ISO标准车刀，有许多基本 的车削加工类型要求使用特定的非标准刀具以便 能够以最有效的方法来执行这些工序。应用单点切削的许多原理，也适用于其他切削刀具加工效率与刀具寿 命的平衡。例如：镗削和多点的旋转切削
2、的铣削。车削是两种运动的组合： 工件的旋转和刀具的进给移动，在一些应用中，也可以是工件进给移动， 而刀具绕其旋转，已进行切削，但其基本原理是相同的。刀具进给沿着工 件的轴向进行移动这意味着可把零件的直径车削为更小的尺寸，此外，刀 具还可在零件的末端朝中心方向进给，这意味着零件的长度将变短；有时， 进给是这两种方向的组合，其结果是形成曲线表面，而 CNC 车床的数控 单元可以对这样的运动进行编程和处理。车削工序刀路安排的一般确定原则 被车削的零件加工轮廓是影响走刀路线编程和刀片形状选择的重要因数。 我们将数控车削工序分为几个基本切削类型，以评价哪一种刀柄类型的选 择与应用。这几个基本切削类型是：
3、 1、纵向车削；2、端面车削；3、仿 型车削（球面形状的车削可以被看作是仿型车削）；4、插车。刀柄类型由主偏角 Kr 和刀尖角所决定，同时，这两个角度决定了车 刀的副偏角K?的大小，对于机夹车刀的使用，通常保持K?不小于3 5。当刀片有后角设计时为3；当刀片为正反两面可用的、无后角设计 时，K?最小为5（通常为了形成加工需要的、正的主后角，安装该类刀 片的刀柄平面是一负的角度，故当刀片装上后，一方面形成了正的主后角， 另一方面也形成了负的副后角，增大了副后刀面与已加工表面擦挤的可 能，故要求适当加大副偏角）0KrKrKr由上图可知当车刀进行仿形车削时，主偏角的大小随着刀具走向的改变， 也可看到
4、无论何时+ Krz =180。在确保工件轮廓及断屑等前提下，选择 最小主偏角刀具，这样可以使刀尖角0和副偏角K?最大，有利于刀尖的 强度和刀具的斜向进给范围。刀杆尺寸的选择是依机床可能夹持的最大刀柄 尺寸 h 所决定的。这为了降低刀具悬伸率以及 为切削刃提供更加刚性的基础。刀片的大小由 实际所需的有效切削刃的长度所影响。单纯外圆车削的走刀路线与刀片形状的选择几乎所有形状的刀片与车刀杆所组成的车刀都可以进行单纯的外圆 车削或端面车削，只要零件没有台肩需要车削，刀具的主偏角就没有限制 要求，那么刀片的形状就是刀具选择的唯一因素。刀尖振动倾向R 9080 80605535 I回回A也电吐110 细长
5、件卜一1tt切削力当加工工艺系统刚性足够，不易发生振动时，应当选择尽量可能大的 刀尖角，以便提供足够的刀片强度和稳定性，但一定要注意，此时，需要 有足够大的机床功率。随着刀尖角的增大，刀片更坚固，切削深度可以较 大，振动趋势加大。小的刀尖角刀片，则强度降低、相应切削深度要小， 这会使刀具对切削热的影响更为敏感。每种刀片形状都有一个最大的有效 切削长度，这也会对切削深度的确定造成影响。在外圆车削中常使用80刀尖角的菱形（C形）或凸三角形（W形）刀 片，这是因为它是一个刀尖强度与切削力大小的有效折衷，并且可适合于 除了单纯外圆车削外的其他简单的仿形车削加工。刀片的形状确定以后，加工的最大切削深度决
6、定了刀片的尺寸（切削 深度影响了金属去除率、切削次数、断屑、要求的机床功率）。刀片形状、 刀杆主偏角Kr和切削深度决定了刀片的有效切削刃长度la。在苛刻的加 工条件下，为获得足够的可靠性，应考虑使用较大、较厚的刀片。在实际 应用中，还要考虑到刀片如果设计有断屑槽做预断屑槽。那么断屑槽的长 度也会对刀片的最大切深产生限制影响。上图所示为不同形状的刀片，按照刃口长度所推荐的最大切深。不考虑刀片的断屑槽设 计。下图的资料反映了刀片的断屑槽是如何进一步限制刀片的最大切深的。aC：Nr/GlZQ4l1RCNMG 12 04 12-MRa = 2 0 - 7.6 miTipl； = 0.2 - 0.6 n
7、m.rCNMG 19 06 16-MRa =2.0-11.J mmpr = Q.25-0.7 inm/r022 6.2 0.4 o.5 O.D 0.7 06 0.9 ON MG,1ACJ616-V1RMR-用于粗加工的刀片槽型，加工不锈钢时具有高金属去除率，用于不锈钢零件的车 削，车端面和简单仿形车削。通常情况下我们讨论切削深度时，只限于简单的水平直线车削，若车刀切削至台肩时，切削深度会急剧增加。应对该状态的措施：一是增加刀片强由上图可以看出，当刀片车到台肩图示4所在的位置，切深ap会比位置1水平 车削大了很多，所以台肩余量的车削采用5所示的由外向内插入的方法。台肩类零件车削的走刀路线与刀片形
8、状的选择对于不同的台肩尺寸及形式采取的走刀路线也不相同， 当水平车削的工件台肩高度不超过切削刃口长度时，可以采用下面的走刀方式。r-VMS0当工件的台肩高度超过切削刃口的长度时，应采用下面的走刀方式外圆端面车削的走刀路线与刀片形状选择在上图例中所示的台肩零件车削中，选择了 80刀尖角的刀片。该刀 具在水平车削与端面车削两个方向上的主偏角都是95。这样，我们可获 得通用性和切削刃长度的组合。从左图可以看出，具有80刀尖角的 W、C 型刀片安 装在 95主偏角的刀杆上，那 么刀杆在沿外圆走刀与沿端 面走刀两方向时的主偏角都为 95 ，此时断屑槽的工作最 为理想，所以，这样的刀具最适合外圆-端面车削
9、。55刀尖角的刀片设计有断屑槽，因为 刀杆的主偏角为93,所以此种槽型必 须在近乎 93主偏角进给时才起到良 好的断屑作用。图中所示，刀片在端 面车削时，很容易不断屑。（同一种槽型，在外圆、端面加 工时，尽量使主偏角大小接近，有利 于断屑）右图所示为一个铸铁环形零件的 车削。图示的程序示例表示了刀杆如何 进行零件的外圆端面与倒角的加工，我 们首先注意到外圆与端面的车削使用了 同一刀片的两个不同的刀尖，而倒角的 进给方式特别适合铸铁类等易产生边角 崩碎的工件材料。 INSERT-SNGI 20408仿形车削的走刀路线与刀片形状选择31IICI D2020K0呂一A对于轧辊类零件多为大圆弧外形的轴
10、类零件在进行仿形车削的精车加工工序时，经常采用圆刀片进行车削，上图 所示为一个轧辊的精车加工，单边加工余量为0.15mm。我们可以看到在零 件不同的车削部位进行切削加工的分别为刀片上 1、2、3 点之间来回移动， 对于数控编程来讲如果不采用CAM，而是用G代码编程，我们推荐编辑图 中虚线所示的刀片圆心轨迹。对于折线与曲线组合的轴类零件 首先介绍两个车削概念：向外仿形和向内仿形向夕卜仿形(outcopying): 指刀具在斜线或圆弧面上 由小径向大径方向做进给 运动。向内仿形(in-copying): 指刀具在斜线或圆弧面上 由大径向小径方向做进给 运动。图示刀具的设计主偏角Kr=93,刀片的刀
11、尖角 为55,那么当车刀进行外 圆车削时，车刀的副偏角Krz =180-93-55 =32。若进行仿形角a为20零件的加工，当车刀向外仿形加工时Krocz =Krz +a =32+20 =52 ；当车刀向内仿形加工时Krocz =Krz -a =32-20 = 12；我们之前曾经提出关于车削时副偏角Kr的应用常识，即刀片有后角 时：K最小为3；当刀片没有后角即双面使用的刀片K最小为5。从 而我们不难理解取自刀具供应商车削样本里面的刀具应用说明刀杆SDJCR1616K11-S的最丈内仿形角为兀度，WDCMTI 1T308刀片自 身有后角；刀杆DDJNR 2525M15的最大內仿形甫为M度，刀片为
12、DNMG 150608,刀片 正反两面可以用，刀片本身无后角下面一个零件模型说明了折线与曲线组合的典型轴类零件的加工 部位划分L12358641、外圆车削、大直径、左手刀2、端面车削3、车削退刀槽（砂轮越程槽）4、方便于仿形加工采用夹持稳固的右手车刀5、插车（侧面为圆弧连接的槽）6、圆弧仿形车削7、外圆车削小直径右手刀数控刀塔 B 轴分度定位，刀片为螺钉夹紧 的有后角的锋利刀片8、内仿形车削9、外仿形车削退刀槽或越程槽的车削方法对于尺寸要求不严格的退刀槽采用下面的加工方法车削尺寸与形状要求严格的砂轮越程槽时，要使用专门的刀具，图示 为三特维克可乐满的砂轮越程槽专用车刀陶瓷刀片车削的走刀路线安排
13、陶瓷刀片越来越多地应用在现代数控车削加工淬硬钢，铸铁、耐热钢 等材料，但是，陶瓷刀片在切削力波动时容易崩碎，所以在加工中要注意 编程技巧，尽量要让刀具在切入切出时不产生过大的切削力变化。陶瓷刀片分为纯氧化铝基的陶瓷刀片；氮化硅基的陶瓷刀片；钛基混 合陶瓷刀片；晶须加强型陶瓷刀片。每一种刀材质的抗冲击性与耐磨性都 不同，适合的工件材料和加工稳定性的适应性也不同，在编程进行加工前， 应选择适合的刀片材质。陶瓷刀片本身易崩碎的特点，决定了相同尺寸与形状的陶瓷刀片要比 硬质合金刀片厚。而且通常刀片不推荐采用孔销夹紧的方式。陶瓷刀片通常没有断屑槽设计，甚至机械的断屑机构也少见，刃口通 常都做倒钝或倒楞来
14、加强刃口的强度，而且通常选用较大的刀尖圆弧半 径，在耐热合金的粗加工中常常采用圆形的陶瓷刀片来抵抗材料的过高的 切削应力。工件端面的倒角常常用45主偏角的四方 刀片斜进刀倒出，倒角大于刀片后面的切削深度 ap,这样会减小刀片进行水平走刀时切入工件一 瞬的冲击力。C/nDftCGX“圆弧爬进式”进刀切入工件(Roll over act ion )的编程方式也可以避免陶瓷刀具切入 工件时的冲击力，而且可以避免上面的预到角 工序，这种编程方式也适用于硬质合金刀片车 削表面不均或有硬皮的工件。采用坡走走刀方式(Rauping)或贬切深 切削可以延长刀片抵抗沟槽磨损的能力，从而 延长刀片的使用寿命。对于
15、 RCMX/RPMX 等不可转位的陶瓷刀片， 因为定位稳固，可以双向走刀，这样使可用的 刃口数量增加。对于C型等非圆形的陶瓷刀片，如图所示，刀具在切入工件和靠近台 肩的部位，要将走刀量减慢到正常值的一半，用这种方法来降低切削力对 刃口的冲击。案例分析航天发动机涡轮盘面槽与冠齿顶槽根部车削路线安排分 析，民用航天发动机的涡轮盘加工，最重要的要求是刀具刃口的安全性。 零件的材料成本从几万到几十万不等，所以从刀片材料选择、刀片夹持方 式和走刀路线安排以及参数选择都从保证刀片刃口安全性及最大发挥刀 片寿命出发。图中所示各点的分析，工件材料为由优质镍基耐热合金 1nconel718， 硬度 HRC38。A 点：刀片采用如图的走刀路线，刀片切入和切出工件都采用圆弧插 补渐入渐出，从而避免了切削力的冲击，左右走刀的方式使刀片刃口摩擦 均匀，提高刀片使用寿命。B 点：从图中可以看出，使用了有别于 a 点的刀具，看似增加了刀具 投入，但提高了加工效率，保证了工件质量的稳定性。其中，先加工 2a 后加工 2b 是为了保持加工部位的强度
