株洲钻石硬质合金刀具大全

一、车刀的结构

　　机夹可转位车刀是将可转位硬质合金刀片用机械的方法夹持在刀杆上形成的车刀，一般由刀片、刀垫、夹紧元件和刀体组成(见图1)。

图1 机夹可转位车刀组成
根据夹紧结构的不同可分为以下几种形式。

·偏心式(见图2)

　　偏心式夹紧结构利用螺钉上端的一个偏心心轴将刀片夹紧在刀杆上，该结构依靠偏心夹紧，螺钉自锁，结构简单，操作方便，但不能双边定位。当偏心量过小时，要求刀片制造的精度高，若偏心量过大时，在切削力冲击作用下刀片易松动，因此偏心式夹紧结构适于连续平稳切削的场合。

图2 偏心式夹紧结构组成
·杠杆式(见图3)

　　杠杆式夹紧结构应用杠杆原理对刀片进行夹紧。当旋动螺钉时，通过杠杆产生夹紧力，从而将刀片定位在刀槽侧面上，旋出螺钉时，刀片松开，半圆筒形弹簧片可保持刀垫位置不动。该结构特点是定位精度高、夹固牢靠、受力合理、适用方便，但工艺性较差。

图3 杠杆式夹紧结构组成
·楔块式(见图4)

　　刀片内孔定位在刀片槽的销轴上，带有斜面的压块由压紧螺钉下压时，楔块一面靠紧刀杆上的凸台，另一面将刀片推往刀片中间孔的圆柱销上压紧刀片。该结构的特点是操作简单方便，但定位精度较低，且夹紧力与切削力相反。

图4 楔块式夹紧结构
　　不论采用何种夹紧方式，刀片在夹紧时必须满足以下条件：①刀片装夹定位要符合切削力的定位夹紧原理，即切削力的合力必须作用在刀片支承面周界内。②刀片周边尺寸定位需满足三点定位原理。③切削力与装夹力的合力在定位基面(刀片与刀体)上所产生的摩擦力必须大于切削振动等引起的使刀片脱离定位基面的交变力。夹紧力的作用原理如表1所示。
表1

ISO符号(车刀)	C	P	M	S
说明	顶面夹紧	圆柱孔夹紧	顶面和圆柱 孔夹紧	沉孔夹紧

二、几何参数和切削性能

　　可转位车刀片的形状有三角形、正方形、棱形、五边形、六边形和圆形等，是由硬质合金厂压模成形，使刀片具有供切削时选用的几何参数(不需刃磨);同时，刀片具有3个以上供转位用的切削刃，当一个切削刃磨损后，松开夹紧机构，将刀片转位到另一切削刃，即可进行切削，当所有切削刃都磨损后再取下，换上新的同类型的刀片。

　　可转位车刀片按照用途可分为外圆、端面半精车刀片，外圆精车刀片，内孔精车刀片，切断刀片和内外螺纹车刀片。此外，刀片又分为带孔无后角和不带孔有后角两种，刀片中的孔是为夹持刀片用，若刀片有后角，刀片在装人刀槽时，就不需要安装出后角，若刀片无后角，则在刀片装人刀槽时，就需要将刀片安装出一定后角。下面是两种典型机夹车刀片和车刀的几何参数。

·精车机夹车刀刀片：前角g=20°，主后角a=8°~9°，副后角a=6°～8°，主偏角K_r=90°，副偏角K_r=5°，刃倾角l=0°～1°，倒刃为-5°×(0.05～0.1)，过渡圆弧半径R=0.1～0.2mm(见图5)。

图5 精车刀片刃磨(工作)几何参数
·半精车机夹车刀刀片:前角g=20°，后角a＝6°～7°，主偏角K_r=90°、45°和80°三种，副偏角K_r=10°和45°两种，倒刃为-5°×(0.2～0.5)，过渡圆弧半径R=0.2～0.5mm(见图6)。

图6 半精车刀片刃磨(工作)几何参数
　　精车机夹车刀一般采用工作前角20°，主后角8°～9°，楔角b≤62°。通过切削实践可知，增大楔角会使切削抗力增大，反之减小楔角，切削抗力也会减小，在精加工时应采用较小楔角，从而使刀具锋利，切削轻快。刃倾角通常选为0°～1°，选择小的刃倾角能使切屑在断屑槽内向刀体后部排出，以免划伤已加工表面。副后角、副偏角较小，使副后刀面与工件已加工面有较长的接触面积，达到修整切削谷峰轨迹、降低表面粗糙度的目的。主偏角为90°，既能降低径向切削抗力，又能适应多台阶零件的加工。

　　半精车机夹车刀多用于粗加工和半精加工，切削时多带有冲击负荷，对切削时有冲击负荷的刀具主偏角通常设为45°和80°两种，切削时不带冲击负荷的刀具主偏角通常为90°。主偏角45°和80°的半精车机夹车刀刀尖角为90°，以增强刀尖强度;主偏角为90°的半精车机夹车刀刀尖角为80°。刃倾角为0°～1°，后角为6° ～7°，倒刃为-10°×(0.1～0.2)，有时可根据切削实际情况刃磨至0.5mm宽。

　　由上述分析可知，精加工机夹车刀设计的原则是增强刀具锋利度和获得较理想的表面质量，半精加工机夹车刀设计的原则是增强刀具强度。由于可转位车刀的角度是由刀片的角度和刀杆上刀片槽底面的角度综合而成，因此其值为相关部分几何角度的代数和。
表2

名称	定义	公式
前角	可转位刀具的前角等于刀片与刀杆在正交平面中的前角的代数和	g0刀具=g0刀片+g0刀杆
后角	可转位刀具的后角等于刀片在正交平面中的后角与刀杆在正交平面中的前角之差	a0刀具=a0刀片-g0刀杆
刃倾角	可转位刀具的刃倾角等于刀片刃倾角与刀杆刃倾角的代数和	ls刀具=ls刀片+ls刀杆
主偏角	可转位刀具的主偏角是由刀杆自身的主偏角决定的	Kr刀具=Kr刀杆

三、结语

　　通过对机夹可转位车刀的结构、几何参数和切削性能的分析可知，刀片及刀体自身的结构参数对整个车刀的切削性能有着至关重要的影响。在实际生产中，刀体的结构参数基本上是不变的，只有通过改变刀片的几何参数来改善机夹可转位车刀的切削性能，从而使刀具在生产加工中达到最佳的切削状态。
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各产品指标导向
 

牌号	相当于 ISO	密度 (g/cm2)	抗弯强度 (N/mm2)	硬度 (HRA)	用途
YT15	P10	11.1-11.6	≥1180	91.5	适用于碳钢、合金钢半精加工和精加工。
YT14	P20	11.2-11.8	≥1270	91	适用于碳钢、合金钢的中低条件下的粗加工和精加工。
YT5	P30	12.5-13.2	≥1430	89.5	适用于碳钢、合金钢的中低速粗加工。
YW1	M10	12.7-13.5	≥1350	91.5	适用于耐热钢、高锰钢、不铸钢等难加工钢材的中速半精加工。
YW2	M20	12.5-13.5	≥1450	90.5	适用于而热钢、高锰钢、不锈钢等难加工钢材的中、低速半精加工和精加工。
YG6X	K10	14.8-15.1	≥1540	91	细颗粒合金，耐磨性较YG6高，使用强度近于YG6合金，适于加工冷硬合金铸铁与耐热合金钢，也适于普通铸铁的精加工。
YG6A	K10	14.7-15.1	≥1450	91.5	细颗料合金，耐磨性好，适用于冷硬铸铁、有色金属及其合金的半精加工；亦适于淬火钢、合金钢的半精加工及精加工。
YG6	K15-K20	14.7-15.1	≥1600	90	耐磨性较高，适用于铸铁、有色金属及合金、非金属材料中等切削速度的半精加工和精加工。
YG8	M30	14.6-14.9	≥1750	89	使用强度高、抗冲击、抗震性较YG6好，但耐磨性和允许的切削速度较低。适用于铸铁、有色金属及合金、非金属材料的低速粗加工。

 
一、车刀的结构

　　机夹可转位车刀是将可转位硬质合金刀片用机械的方法夹持在刀杆上形成的车刀，一般由刀片、刀垫、夹紧元件和刀体组成(见图1)。

图1 机夹可转位车刀组成
根据夹紧结构的不同可分为以下几种形式。

·偏心式(见图2)

　　偏心式夹紧结构利用螺钉上端的一个偏心心轴将刀片夹紧在刀杆上，该结构依靠偏心夹紧，螺钉自锁，结构简单，操作方便，但不能双边定位。当偏心量过小时，要求刀片制造的精度高，若偏心量过大时，在切削力冲击作用下刀片易松动，因此偏心式夹紧结构适于连续平稳切削的场合。

图2 偏心式夹紧结构组成
·杠杆式(见图3)

　　杠杆式夹紧结构应用杠杆原理对刀片进行夹紧。当旋动螺钉时，通过杠杆产生夹紧力，从而将刀片定位在刀槽侧面上，旋出螺钉时，刀片松开，半圆筒形弹簧片可保持刀垫位置不动。该结构特点是定位精度高、夹固牢靠、受力合理、适用方便，但工艺性较差。

图3 杠杆式夹紧结构组成
·楔块式(见图4)

　　刀片内孔定位在刀片槽的销轴上，带有斜面的压块由压紧螺钉下压时，楔块一面靠紧刀杆上的凸台，另一面将刀片推往刀片中间孔的圆柱销上压紧刀片。该结构的特点是操作简单方便，但定位精度较低，且夹紧力与切削力相反。

图4 楔块式夹紧结构
　　不论采用何种夹紧方式，刀片在夹紧时必须满足以下条件：①刀片装夹定位要符合切削力的定位夹紧原理，即切削力的合力必须作用在刀片支承面周界内。②刀片周边尺寸定位需满足三点定位原理。③切削力与装夹力的合力在定位基面(刀片与刀体)上所产生的摩擦力必须大于切削振动等引起的使刀片脱离定位基面的交变力。夹紧力的作用原理如表1所示。
表1

ISO符号(车刀)	C	P	M	S
说明	顶面夹紧	圆柱孔夹紧	顶面和圆柱 孔夹紧	沉孔夹紧

二、几何参数和切削性能

　　可转位车刀片的形状有三角形、正方形、棱形、五边形、六边形和圆形等，是由硬质合金厂压模成形，使刀片具有供切削时选用的几何参数(不需刃磨);同时，刀片具有3个以上供转位用的切削刃，当一个切削刃磨损后，松开夹紧机构，将刀片转位到另一切削刃，即可进行切削，当所有切削刃都磨损后再取下，换上新的同类型的刀片。

　　可转位车刀片按照用途可分为外圆、端面半精车刀片，外圆精车刀片，内孔精车刀片，切断刀片和内外螺纹车刀片。此外，刀片又分为带孔无后角和不带孔有后角两种，刀片中的孔是为夹持刀片用，若刀片有后角，刀片在装人刀槽时，就不需要安装出后角，若刀片无后角，则在刀片装人刀槽时，就需要将刀片安装出一定后角。下面是两种典型机夹车刀片和车刀的几何参数。

·精车机夹车刀刀片：前角g=20°，主后角a=8°~9°，副后角a=6°～8°，主偏角Kr=90°，副偏角Kr=5°，刃倾角l=0°～1°，倒刃为-5°×(0.05～0.1)，过渡圆弧半径R=0.1～0.2mm(见图5)。

图5 精车刀片刃磨(工作)几何参数
·半精车机夹车刀刀片:前角g=20°，后角a＝6°～7°，主偏角Kr=90°、45°和80°三种，副偏角Kr=10°和45°两种，倒刃为-5°×(0.2～0.5)，过渡圆弧半径R=0.2～0.5mm(见图6)。

图6 半精车刀片刃磨(工作)几何参数
　　精车机夹车刀一般采用工作前角20°，主后角8°～9°，楔角b≤62°。通过切削实践可知，增大楔角会使切削抗力增大，反之减小楔角，切削抗力也会减小，在精加工时应采用较小楔角，从而使刀具锋利，切削轻快。刃倾角通常选为0°～1°，选择小的刃倾角能使切屑在断屑槽内向刀体后部排出，以免划伤已加工表面。副后角、副偏角较小，使副后刀面与工件已加工面有较长的接触面积，达到修整切削谷峰轨迹、降低表面粗糙度的目的。主偏角为90°，既能降低径向切削抗力，又能适应多台阶零件的加工。

　　半精车机夹车刀多用于粗加工和半精加工，切削时多带有冲击负荷，对切削时有冲击负荷的刀具主偏角通常设为45°和80°两种，切削时不带冲击负荷的刀具主偏角通常为90°。主偏角45°和80°的半精车机夹车刀刀尖角为90°，以增强刀尖强度;主偏角为90°的半精车机夹车刀刀尖角为80°。刃倾角为0°～1°，后角为6° ～7°，倒刃为-10°×(0.1～0.2)，有时可根据切削实际情况刃磨至0.5mm宽。

　　由上述分析可知，精加工机夹车刀设计的原则是增强刀具锋利度和获得较理想的表面质量，半精加工机夹车刀设计的原则是增强刀具强度。由于可转位车刀的角度是由刀片的角度和刀杆上刀片槽底面的角度综合而成，因此其值为相关部分几何角度的代数和。
表2

名称	定义	公式
前角	可转位刀具的前角等于刀片与刀杆在正交平面中的前角的代数和	g0刀具=g0刀片+g0刀杆
后角	可转位刀具的后角等于刀片在正交平面中的后角与刀杆在正交平面中的前角之差	a0刀具=a0刀片-g0刀杆
刃倾角	可转位刀具的刃倾角等于刀片刃倾角与刀杆刃倾角的代数和	ls刀具=ls刀片+ls刀杆
主偏角	可转位刀具的主偏角是由刀杆自身的主偏角决定的	Kr刀具=Kr刀杆

三、结语

　　通过对机夹可转位车刀的结构、几何参数和切削性能的分析可知，刀片及刀体自身的结构参数对整个车刀的切削性能有着至关重要的影响。在实际生产中，刀体的结构参数基本上是不变的，只有通过改变刀片的几何参数来改善机夹可转位车刀的切削性能，从而使刀具在生产加工中达到最佳的切削状态。

刀具或刀片在精磨之后，涂层之前的一道工序，其名称目前国内外尚不统一，有称“刃口钝化”、“刃口强化”、“刃口珩磨”、“刃口准备”或“ER处理”等，本文采用“刃口钝化”的名称。

刀具刃口钝化技术是一个还不被人们普遍重视，而又是十分重要的问题。它所以重要就在于：经钝化后的刀具能有效提高刃口强度、提高刀具寿命和切削过程的稳定性。大家知道刀具是机床的“牙齿”，影响刀具切削性能和刀具寿命的主要因素，除了刀具材料、刀具几何参数、刀具结构、切削用量优化等，通过大量的刀具刃口钝化实践体会到：有一个好的刃口型式和刃口钝化质量也是刀具能否多快好省进行切削加工的前提。因此，刀具刃口的状况好坏也是不可忽视的因素。

为什么要进行对口钝化处理

经普通砂轮或金刚石砂轮刃磨后的刀具刃口，确实存在程度不同的微观缺口(即微小崩刃与锯口)。前者可用肉眼和普通放大镜观察到，后者用100倍(带0.010mm刻线)显微镜能够观察到，其微观缺口一般在0.01-0.05mm，严重者高达0.1mm以上。在切削过程中刀具刃口微观缺口极易扩展，加快刀具磨损和损坏。

现代高速切削加工和自动化机床对刀具性能和稳定性提出了更高的要求，特别是涂层刀具在涂层前必须经过刀口的钝化处理，才能保证涂层的牢固性和使用寿命。

从国外引进数控机床和生产线所用刀具，其刃口已全部钝化处理。有众多的信息表明，刀具刃口钝化可有效延长刀具寿命200%或更多，大大降低刀具成本，给用户带来巨大的经济效益。

因此，深入研究和实践刀具对口钝化这门学问十分重要。这个课题要从以下两个方面做起，一个是选择刃口型式和参数，二是探索刃口钝化技术及参数，做到两者的紧密结合。

二、刃口型式与刃口钝化形状

常用刃口型式：(见图1)

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锐刃	倒棱刃	消振棱刃

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白刃	倒圆刃
图1常用的几种刃口型式

锐刃：刃磨前、后刀面相交而自然形成的税刃，其刃口锋利、强度差、易磨损。一般用于精加工刀具。

倒棱刃：在刃口附近前刀面上，刃磨出很窄的负前角棱边，大大提高了刃口的强度。用于粗加工和半精加工等刀具。

消振棱刃：在刃口附近的后刀面上磨出一条很窄的负后角棱边，切削时增大刀具与工件的接触面积，消除切削过程振动。用于工艺系统刚性不足时所用的单刃刀具。

白刃：在刃口附近的后刀面上磨有一条后角为0°的窄边或刃带，可起到支撑导向和挤压光整作用，用于铰刀、拉刀等多刃刀具。

倒圆刃：在对口上刃磨或钝化成一定参数的圆角，增加刃口强度，提高刀具寿命，用于各种粗加工和半精加工的可转位刀具。

刃口钝化形状：(见图2)

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圆弧型刃口	瀑布型刃口
图2 两种刃口钝化形状

刃口钝化几何形状，对刀具寿命有很大影响：一种为圆弧型刃口，在刃口转角处形成对称圆弧，占80%以上的刀具所采用，适用于粗精加工。一种为瀑布型刃口，在刃口转角处的顶面与侧面比率一般为2:1,为不对称圆弧，适用于恶劣的冲击性加工。

刀具刃口钝化技术，其目的就是解决上述刃磨后的刀具刃口微观缺口的缺陷，使其锋值减少或消除，达到圆滑平整，既锋利坚固又耐用的目的。根据不同的加工条件，合理选择刃口型式与参数，并紧紧与对口钝化参数的选择相组合，正确处理好刀具“锐”与“固”的关系，“锐”是刀具切削加工必须具备的特征，同时考虑刃口的“固”也是为了更有效的进行切削加工，提高刀具寿命，减少刀具的消耗费用。

三、刀具钝化方法的发展趋势

手工钝化：

最早的钝化工具是从皮子和石油开始，如到理发馆刮脸，理发员在皮子上鐾刀，使刀刃更加锋利耐用。而在机械加工方面所用的刀具，我们的前辈有了很多丰富的鐾刀经验，效果非常显著。举例如下：

粗加工时，一把新刃磨好的刀具鐾刀可以减少初级磨损阶段磨损值，在正常磨损阶段后期鐾刀，仍可再延长正常磨损阶段，一般刀具寿命提高0.5倍以上。

精加工使用铰刀时，未经鐾刀其内孔表面有时达不到图纸要求，精心鐾刀后表面粗糙度可稳定Ra1.6-0.8祄，同时刀具寿命可提高1倍左右。

精刨机床导轨，采用负前角宽刃压光刀，其前后刀面必须经过平板精心研磨，提高了表面质量才能保证刃口锋利平直，导轨加工表面粗糙度可稳定达到Ra0.8祄以下。

某厂加工大炮筒内孔来复线使用的拉槽刀，由于被加工材料韧性和强度高，刀具磨损快，甚至切屑被卡住造成事故，所以必须专门安排有经验的老工人鐾刀，才能完成这项关键性加工。

印刷机墙板精孔加工，采用浮动镗刀，有进给的走刀痕迹，经研制带有放大镜的鐾刀工具后，刃口锋利平直。其进给量由1mm/r，提高到4mm/r。

某厂内燃机曲轴加工，其设备和刀具是由国外引进，原一盘刀可加工50-60件，采用国产刀片后只加工15-16件。刀片经钝化和选用合理钝化参数后，一盘刀也可加工50-60件。

机械钝化

为提高钝化效率和质量，大多采用高效机械钝化方法。如采用振动钝化、介质钝化、研磨浆钝化、含磨料的橡胶轮钝化、干或湿的喷砂法钝化、翻滚钝化和含磨料尼龙刷钝化等。

高效高智能钝化设备

美国Conicity Technologies LLC公司最新开发的IXM-50锥型钝化机，是由CNC程序控制，由操作者输入几个简单的命令，它能在同一把刀具的不同表面，钝化为不同的尺寸。可钝化切槽刀和螺纹梳刀等。再从国内数家引进的刀片生产线可以看到，无论是涂层刀片或非涂层刀片生产线都带有刀片刃口钝化机，成为刀片生产中不可缺少的重要工序，这也是国外刀具为什么性能好寿命高的原因之一。

四、小型刀片刃口钝化机的研制及钝化参数

小型对口钝化机的研制

我国目前大量使用的可转位刀片，大多由中小工具厂刃磨，国内没有适用的刀片刃口钝化机产品，而国外刀片对口钝化机其价格又十分昂贵(十至几十万美元)，因此未经钝化的刀片刃口状况不佳，性能差，寿命低，与国外同类刀片性能和寿命相比存在很大差距。如何缩小这个差距,解决刀片刃口钝化问题？研制一种小型可转位刀片刃口钝化机十分必要，更适合国情。小型可转位刀片刃口钝化机的原理；采用齿轮减速电子调速电机传动的行星机构，使刀片自转并公转，由高速旋转的含磨料尼龙盘刷钝化刀片刃口。该钝化机由五个部分组成；盘刷头及滑座部分，刀片转盘传动部分，机架及箱体部分，检测部分及电气部分。该机具有如下特点：

结构紧凑合理，使用灵活可靠。

刀片转盘及转台转速无级可调。

钝化时间长短可控。

刀片刃口钝化参数在机可测。

钝化不同刀片形状、规格的容器盘可换。

经有关厂家生产使用证明，刀片刃口钝化机达到设计要求，性能可靠,刀片刃口钝化效果良好。在硬质合金刀片钝化后的使用寿命平均提高0.2倍以上，个别刀具提高1-3倍。山东***公司，在陶瓷刀片钝化后的使用寿命平均提高0.5倍以上，个别刀具提高1-3倍。使用寿命的提高幅度大小是与具体加工条件和所选择对口型式及刃口钝化参数有关。

钝化参数的选择通过刀片刃口钝化机的研制和生产使用实践，初步掌握了一些规律，针对不同加工条件，选择刃口型式和钝化参数十分重要。由于刀片材质不同，加工条件不同，所选用的刃口型式和钝化参数也不同，否则达不到延长刀具寿命的预期效果。见如下参数推荐表：

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刀片	加工条件		刃口型式	钝化值 (mm)
硬质合金刀片	铸铁件	精加工	锋刃	0.01-0.03
		粗加工		0.03-0.05
		冲击加工	负倒棱刃：g01=-15°   b01=(0.5-0.8)f	0.05-0.10
	钢件	精加工	负倒棱刃：g01=-15°   b01=(0.5-0.8)f	0.01-0.03
		粗加工		0.03-0.05
		冲击加工	负倒棱刃：g01=-20°   b01=(0.8-1.2)f	0.05-0.10
陶瓷	铸铁件 钢件	粗精加工	负倒棱刃：g01=-30°   b01=(0.8-1.2)f	0.02-0.05
		冲击加工	负倒棱刃：g01=-30°   b01=(0.8-1.5)f	0.05-0.10

与国外刃口钝化参数相对照，占70%刀具钝化值是在0.0254-0.0762之间。最大值：0.127-0．2032mm。最小值：一根头发丝0.0762mm的1/6，即0.0127mm。即使钝化那么小，也明显地强化了刀具刃口。

从大量的对口钝化实践经验证实：

刃口不一定越锋利越好，也不一定是越钝越好。针对不同加工条件确定不同钝化值才是最好。

刃口钝化与对口型式相结合，是最普遍最有效提高对口强度和提高刀具寿命降低刀具费用的措施。

用微粉砂轮刃磨负倒核，其微观缺口小(可达0.005-0.010mm)，加上小钝化参数(0.010－0.030mm)，使刃口即锋利坚固又耐用。有资料表明国外采用较多。

 

六、结语

综上所述，刀片刃口钝化技术十分重要，正如我国古人所说：“千里之堤，溃于蚁穴”，刀片对口微观缺口这个“蚁穴”虽小，却影响刀具性能和寿命这个“千里之堤”，是不可小视的大问题。刀片刃口钝化技术是提高刀具寿命减少刀具消耗的有效措施之一；无论在经济和技术两个方面都是可行的，有效的，进一步推动我国切削加工水平的提高，缩小与国外刀具切削性能的差距。

本文对刀具刃口钝化技术实践刚刚起步，缺乏经验，有很多不完善之处，有待进一步改进。提出来的目的是“抛砖引玉”，望引起更多的关注和深入研究，使刀具钝化技术提高一个新水平。