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所需积分：0这样设定几何参数，快速切断刀才能真正实现快速！
摘要：切断刀是在车削加工中把棒料或工件切断所使用的一种刀具。在切断过程中切断刀刀头易折断或崩刃。经过实践证明，切断刀若选择合适的材料、几何参数、进给量及恰当的刃磨，可较大程度地改善切断过程中刀头折断、崩刃等现象，进而达到提高工件质量和生产效率的目的。
在学校与企业合作的教师培训中，笔者有幸参与了企业的生产实践。在企业生产实践中，结合自己的专业理论知识与企业工人师傅一起改进了一种切断刀具，此刀具若改进后，在工件加工质量和生产率上均有较大的提高，尤其是在生产率上可提高约5倍左右，同时能提高刀具的使用寿命，刀具刀头的折断、崩刃现象也有很大改善，现将此刀具进行介绍。
1. 快速切断刀的几何参数
在车削加工中， 把棒料或工件切断的加工方法称为切断。其加工质量的好坏与效率的高低，关键是切断刀的材料、几何参数的选择，刃磨及其切削用量的合理选择。切断刀（见图1）以横向进给为主，前端的切削刃为主切削刃，两侧的切削刃为副切削刃。其主切削刃较窄，刀体较长，故刀体强度较差，在此主要讨论用高速钢制造的切断刀几何参数的选择，具体为：前角γo选取为1°；后角αo选取为4°～6°；副后角α'o选取为0.5°～1°；主偏角κr为90°；副偏角κr'选取为1°～2°；主切削刃宽度a可用下面经验公式计算a≈（0.5～0.6）d式中， a为主切削刃宽度（mm）；d为工件待加工表面直径（mm）。
刀体长度（L）可用下面公式计算L=h+（2～3），式中，L为刀体长度（mm）；h为切入深度（mm）。卷屑槽（ 断屑槽） 为圆弧形， 在刃磨后约为R6mm的圆弧。
快速切断刀的几何参数具体如图2所示，此刀具结构图因刀具角度较小，故未按比例绘制。
2. 快速切断刀的制作方法及主要技术特点
（1）此快速切断刀为高速钢锻制而成，锻制成毛坯后，再进行热处理，加温由红色逐渐冷却转变为黑色时，随即将切断刀的刀头部分在锻床上锻锤数下（3～5回合），以增加刀头部分的组织密度，同时提高硬度。注意切断刀刀头不要锻锤过多次数，以免刀头部分内应力过大而出现裂纹。最后按上述几何参数刃磨、修磨完成。
（2）主切削刃刃磨后，用细油石将主切削刃修磨出半径约为0.2mm的圆角，卷屑槽（断屑槽）的圆弧半径约为6mm，前刀面有约1°的角度，主要是为了增大切削速度，刀口为圆角增强了切削抵抗力，能在切削时不会产生“啸叫”声。
（3）两个副后角是相等的，约为0.5°～1°，主切削刃与刀体的底面平行，主要使刀头部分在切削时所受到压力均衡，故不易折断刀口。
（4）将切断刀副偏角刃磨至1°～2°后，在离主切削刃5mm的范围内用细油石修磨此角，角度均为0.5°，即所谓的消气之处，其效用是使刀头全部发挥效率，使其切削能完全切断（通常所说能“断根”）。
此切断刀用高速钢锻制而成，经过简单的热处理，再加上刀体部分选择合适的参数（ 角度、圆角及圆弧等）后，可以较大程度地改善在加工过程中刀头折断、崩刃，且能避免在加工过程中产生“啸叫”声，切断后工件的切断面平整，进而大幅提高工件质量和生产效率。
?本文发表于《金属加工（冷加工）》2017年第7期50页，作者：孝感市工业学校 李良敏，转载请注明。
?本文编辑：紫衣
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声明：本文由入驻搜狐号的作者撰写，除搜狐官方账号外，观点仅代表作者本人，不代表搜狐立场。
今日搜狐热点1.切断刀刃磨参数研究；1.1车刀基础知识；1.1.1车刀的组成；车刀是由刀头（或刀片）和刀柄两部分组成；（1）前刀面（前面）刀具上切屑流过的表面；（2）后刀面（后面）工件上切削中产生的表面相对的；（4）主切削刃起始于切削刃上主偏角为零的点，并至；（5）副切削刃切削刃上除主切削刃以外的刃，亦起始；图1.1刀具的组成；（6）刀尖指主切削刃与副切削刃的连接处相当
e 1.切断刀刃磨参数研究 1.1车刀基础知识 1.1.1 车刀的组成
车刀是由刀头（或刀片）和刀柄两部分组成。刀头部分担负切削工作，所以又称切削部分。刀柄用来夹车刀。 车刀的刀头由以下部分组成： （1）前刀面（前面） 刀具上切屑流过的表面。 （2）后刀面（后面） 工件上切削中产生的表面相对的表面。分主后刀面和副后刀面。同前面相交形成主切削刃的是主后刀面；同前面相交形成的是副后刀面。 （3）切削刃 刀具前面上拟作切削用的刃。 （4）主切削刃 起始于切削刃上主偏角为零的点，并至少有一段切削刃拟作用来在工件上切出过渡表面的那个整段切削刃。主切削刃担负主要的切削工作。 （5）副切削刃 切削刃上除主切削刃以外的刃，亦起始于主偏角为零的点，但它向背离主切削刃的方向延伸。副切削刃配合主切削刃完成切削工作。 图1.1 刀具的组成 （6）刀尖 指主切削刃与副切削刃的连接处相当少的一部分切削刃。为了提高刀尖强度，很多刀具都在刀尖处磨出圆弧型或直线型过渡刃。圆弧过渡刃又称刀尖圆弧。一般硬质合金车刀的刀尖圆弧半径re =0.5～1mm。 1.1.2确定车刀角度的辅助平面
为了确定和测量车刀的角度，需要建立以下几个假想的辅助平面为基准，（见图1-2）。 （1）基面（Pr） 过切削刃选定的平面，它平行或垂直于刀具在制造、刃磨及测量时适合于安装或定位的一个平面或轴线，一般水来其方位要垂直于假定的主运动方向。
3 e （2）切削平面（Pa） 通过切削刃相切并垂直于基面的平面。（3）正交平面（Po） 通过切削刃选定点并同时垂直于基面和切削平面的平面。 （4）法平面（Pn） 通过切削刃选定点并垂直于切削刃的平面。 （5）将工作平面(Pf) 通过切削刃选定点并垂直于基面，它平行或垂直于刀具在制造、刃磨几测量时适合于安装或定位的一个平面或轴线，一般来说其方位要平行于假定的进给运动方向。 （6）背平面（Pp） 通过切削刃选定点并垂直于基面和假定工作平面的平面。
1.1.3 切断刀的角度和主要作用 图1.2刀具平面
图1.3 切断刀角度 切断刀切削部分共有八个独立的基本角度：前角（?o）、主后角（?o）、副后角（?o左）、（?o右）主偏角（?r）、副偏角（?'r左）、（?'r右）刃倾角（?s）。 （1）前角（?o） 前刀面与基面之间的夹角，在正交平面中测量。前角影响刃口的锋利和强度、影响切削变形和切削力。增大前角能使车刀刃口锋利，减少切削变形，可使切削省力，并使切屑容易排出。 （2）后角（?o） 后刀面与切削平面之间的夹角，在正交平面中测量。副后面与切削平面间的夹角则为副后角（?o），后角的作用主要是减少后刀面与工件之间的摩擦。 （3）主偏角（?r） 主切削平面与假定工作平面间的夹角，在基面中测量。主偏角的主要作用是可以改变主切削刃和刀头的受力情况和散热条件。 ''' 4 e （4）副偏角（?'r） 副切削平面与假定工作平面间的夹角在基面中测量。副偏角的主要作用是减少副切削刃与工件加工表面之间的摩擦。 （5）刃倾角（?s） 主切削刃与基面之间的夹角，在主切削平面中测量。刃倾角的主要作用是可以控制切屑的排出方向；当刃倾角为负值时，还可增加刀头强度和当车刀受冲击时保护刀尖。 刃倾角有正值、负值和零度三种。当刀尖是主切削刃的最高点时，刃倾角为正值。切削时，切屑排向工作待加工表面，车出的工件表面粗糙度较细，但刀尖强度较差。当刀尖是主切削刃的最低点时，刀倾角为负值。切削时，切屑排向工件已加工表面，容易擦毛已加工表面，但刀尖强度好，在车削有冲击工件是，冲击点先接触在远离刀尖的切削刃处，从而保护了刀尖，每当主切削刃与基面平行时，刃倾角等于零度。切削时，切屑基本上垂直于主切削刃方向排除。 车刀除了上述六个基本角度外，还可以计算出两个常用的派生角度： （6）楔角（?o） 前面与后面间的夹角，在正交平面中测量。它影响刀头的强度，楔角可用下式计算 ?o=90°-（?o+?o） （式1.1） （7）刀尖角（?r） 主切削平面和副切削平面间的夹角，在基面中测量。它影响刀尖强度和散热条件，刀尖角可以用下式计算 ?r=180°-（?r+?'r） （式1.2） 1.2切断刀的种类和装夹 1.2.1切断刀的种类和几何形状 切断刀以横向进给为主，前端的切削刃是主切削刃，两侧的切削刃是副切削刃。为了减少工件材料的浪费和切断时能切到工件中心，一般切断刀的主切削刃较狭，刀头较长，刀头强度比其他车刀差，所以在选择几何参数和切削用量时应特别注意。 （1）前角（?o） 切断中碳钢时，?o=20°～30°；切断铸铁时，?o=0°～10°。 （2）主后角（?o）?o =6°～8°。 （3）副后角（?o） 切断刀有两个对称的副后角?o=1°～2°。它们的作用后是减少切断刀副后角和工件的摩擦。考虑到切断刀刀头狭而长，两个副后角不能太大。 （4）主偏角（?r） 切断刀以横向进给为主，因此?r=90°。 （5）副偏角（?'r） 切断刀的两个副偏角也必须对称。它们的作用是减少副切削刃和工件的摩擦。为了不削弱刀头强度，?'r取1°～1°30′。 （6）主切削刃宽度（α） 主切削刃太宽会因切削力增大而引起振动，并浪费工件材料， 5 ''e 太狭又容易使刀头折断。主切削刃宽度α可用下面的经验公式计算 α≈（0.5 ～0.6）√D 式中 α――主切削刃宽度（mm）； D――工件直径（mm）。 （7）刀头长度（L） 刀头太长也容易引起振动和使刀头折断。刀头长度L可用下式计算 L=h+（2+3）mm 式中 L――刀头长度（mm）； H――切入深度（mm）。切断实心工件时，切入深度等于工件半径。 为了使切削顺利，在切断刀的前刀面上应磨出一个较浅的卷屑槽。一般深度为0.75～1.5mm，但长度应超过切入深度。卷屑槽过深，会削弱刀头强度。为了防止切下的工件端面留有有凸头，以及使带孔工件不留边缘，可以将切断刀主切削刃略磨斜些。 2.） 硬质合金切断刀 随着扫毒切削的普遍采用，硬质合金切断刀的应用也越来越广 泛。一般切断时，由于切削和工件槽宽相等容易堵塞在槽内。为了排屑顺利，可把住切削刃两边倒角或摸成人字形。高速切断时，产生大量的切削热，为了防止刀片脱焊，必须家注充分的切削液。发现切削刃磨钝，应及时刃磨。为了增加刀头的支承强度，常将切断刀的刀头下部作成凸圆弧形。 3.）弹性切断刀 为了节省高速钢切断刀可以做成片状，再装夹在弹性杆上。这样既节约了刀具材料，刀杆又有弹性。当进给量过大时，由于弹性刀杆受力变形，刀杆弯曲中心在上面，刀头会自动退让出一些。因袭切割时不容易“扎刀”，切断刀不容易折断。 4.） 反切刀 切断直径较大的工件时，因刀头长刚性差，很容易引起振动，这时可采用反向切断法，即工件反转，使用反切刀来切断。这样可以使切断时作用在工件上的切削力与工件重力方向一致，不易引起振动，而且，切断时切屑向下面排出，不容易堵塞在槽中使用方向切断法时，卡盘和主轴的连接部位必须装有保险装置，以防卡盘倒转时从主轴上脱开而发生事故。 车一般外沟槽的切槽刀的角度和形状与切断刀基本相同。车狭的外沟槽时，切槽刀的主切削刃宽度应与槽宽相等，但刀头程度只需稍大于槽深。 1.2.2切断刀的刃磨要求和装夹 1. 切断刀的刃磨要求 刃磨切断刀时，必须保证两副后刀面平直、对称，使两个副偏角和两个副后角角度相等，且位置对称。在两个刀尖处各磨一个小圆弧过渡刃，以增加刀尖强度。
6 e 2. 切断刀的装夹 （1）切断刀伸出不宜过长，刀头中心线必须装得与工件轴线垂直，以保证两副偏角相等。 （2）切断实心工件时，切断刀必须装得与工件轴线等高，否则不能切到中心，而且容易使切断刀折断。 （3）切断刀底面应平整，否则会使两副后角不对称。 下面介绍一把典型的通孔车刀，这种车孔刀的集合形状如下：κr=75°；κr′=15°；主切削刃上磨出λa=6°的刃倾角，并磨出切屑槽或圆弧形卷屑槽，使切屑向前排出。这把车孔刀刀尖位于刀柄中心线上，这样刀柄在孔中截面积就可增大，刀柄刚性好。另外刀柄上下是两个平面，刀柄做得长，可根据不同孔深调节刀柄伸出长度，以利发挥刀柄的最大刚性。 1.3 切断刀各个角度对切削的影响 1.3.1前角的功用及选择 (1) 前角的功用 前角影响切削过程中变形和摩擦，又影响刀具的强度。它的作用主要有以下几方面。 a. 影响切削区的变形程度。增大前角能减小切削变形，从而减小切削力及切削功率的消耗。 b. 影响刀具寿命。增大前角，可以减小切削力和切削热，使寿命提高。但是，如前角过大，会使刀头部分体积减少，强度降低，易使刀具崩刃，反而是寿命降低。 c. 影响切削形态和切屑效果。减小前角，切削变形程度增大，也就是说切屑变得又短又厚，容易断屑。 d. 影响已加工表面质量。增大前角，使切屑刃钝圆半径减小，切屑刃锋利，可以减少已加工表面的硬化程度，也可以一直切屑瘤和减小振动，使已加工表面质量提高。 (2) 前角的合理选择 a. 在刀具材料韧性好时，可选用大的前角，如高速钢刀具比硬质合金刀具的前角大5°～10°。 b. 对于成形刀具来说，为减小刀具的截形误差，常用较小前角，甚至取前角为零度。 c. 加工塑性材料时，尤其是加工硬化严重的材料，应选用较大的前角，加工脆性材料时用较小前角。加工特硬材料时，可取负前角。 d. 粗加工，尤其是断续切削，为保证切削刃有足够强度，应选用较小前角，精加工应增大前角以提高已加工表面质量。
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