可转位刀片是将能转位使用的多边形刀片用机械方法夹固在刀杆或刀体上的刀具。在切削加工中,当一个刃尖磨钝后,将刀片转位后使用另外的刃尖,这种刀片用钝后不再重磨。多数可转位刀具的刀片采用硬质合金,也有采用陶瓷、多晶立方氮化硼或多晶金刚石的。1949~1950年间,美国最早研制成采用机械夹固的可转位车刀,并于1954年开始出售称为丢弃式(throw-away)的可转位刀片和车刀商品。中国曾称这种刀具为"不重磨刀具"。
可转位刀片的优点
可转位刀片与钎焊式和其他机械夹固式的刀具相比有如下优点:
常用的刀片形状有正三边形、四边形、五边形、凸三边形、圆形和菱形等(图1)。刀片廓形的内切圆直径是刀片的基本参数,其尺寸(毫米)系列是5.56、6.35、9.52、12.70、15.88、19.05、25.4 …。常用的刀片公差等级有精密级(G)、中等级(M)和普通级(U)3种,可按需要选用。各种形状的刀片有中心带孔或不带孔的;有不带后角或带不同后角的;有不带断屑槽的,也有一面或两面都有断屑槽的。
为了适应在各种使用条件下断屑的需要,刀片的断屑槽制成多种形式。图1中,a、e为通穿槽,c、g、i为封闭槽,b为三级封闭槽,d为凹弧形槽,h为点式断屑台(不是槽)。可转位刀片的断屑槽(或断屑台)通常是在硬质合金压制后烧结而成。通穿式断屑槽也可在已烧结的刀片上磨削出来。多级的和凹弧形的断屑槽以及点式断屑台都比单级槽有较大的断屑范围(即能够断屑的切削速度、切深和进给量范围较大)。
可转位刀片型号的选用分为四个步骤:选择刀片夹固系统,选择刀片型号,选择刀片刀尖圆弧和选择刀片材料牌号。
1. 选择刀片夹固系统
根据切削加工要求选择合适的刀片夹固方式(表1),刀片夹固系统的结构见图1,刀片夹固系统的使用性能分成1-5级,其中5级是最佳选择。
2. 选择可转位刀片型号
选择可转位刀片型号时要考虑多方面的因素,根据加工零件的形状选择刀片形状代码;根据切削加工的材料选择主切削刃后角代码;根据零件的加工精度选择刀片尺寸公差代码;根据加工要求选择刀片断屑及夹固形式代码;根据选用的切削用量选择刀片切削刃长度代码;此外还要选择刀片断屑槽型;通过理论公式计算刀片切削刃长度。
1)选择刀片断屑槽型
如表2所示,根据切削用量把加工要求分为超精加工、精加工、半精加工、粗加工、重力切削五个等级,分别用代码A、B、C、D、E表示。又根据工件材料的切削性能选用合适的刀片断屑槽型,见表3,刀片断屑槽型的使用性能分成1-5级,其中5是最佳选择。
2)切削刃长度计算
通过刀具主偏角K和切削深度a计算刀片有效切削刃长度L(图2),并推算刀刃的实际长度,然后根据刀刃的实际长度选用合适的切削刃长度代码。
3. 选择刀片刀尖圆弧 粗加工时按刀尖圆弧半径选择刀具最大走刀量,或通过经验公式计算刀具走刀量;精加工时按工件表面粗糙度要求计算精加工走刀量。
4. 选择刀片材料牌号
国际ISO标准把硬质合金刀片材料分为P、K、M三类,分别加工钢、铸铁、合金钢以及不易加工的材料。表5、表6和表7为株洲硬质合金厂生产的可转位刀片材料牌号。根据车削工件的材料及其硬度、选用的切削用量来选择可转位刀片材料的牌号。
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