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车刀材料的选择

刀杆两部分组成，刀杆一般是用碳素结构钢制成。由于刀头担任切削作业，因此刀头资料有---具有下列---功能：

      1）冷硬性。车刀在常温时具有较高的硬度，即车刀的耐磨性。

      2）红硬性。车刀在高温下保持切削所需的硬度，该温度的蕞高值称为红热硬度。

      3）耐性。车刀切削部分接受轰动和冲击负荷所具有的强度和硬度。

      车刀资料的以上三种功能是彼此联络、彼此制约的，在具体选用时，要根据工件资料的功能和切削要求分析选用，同时还要结合车刀资料在价格、工艺功能方面加以考虑，以便于以较低的本钱加工、刃磨和焊接制作车刀。

      目前用来作车刀切削部分的资料主要有高速钢、硬质合金和非金属资料，碳素东西钢、合金东西钢多用作钻头、丝锥等东西，用作车刀的较少。现别离介绍作车刀刀头的两种主要资料：高速钢及硬质合金。

一、高速钢

      高速钢是一种含钨、铬、钒较多的合金钢，又叫锋钢、风钢或白钢。常用的有wl8cr4v及w9cr4v2两种牌号。其间用得多的是wl8cr4v高速钢。它们的化学成分如表4-2所示。

      高速钢资料分为带黑皮的高速钢和表面磨光的高速钢两种。前者是未经热处理的高速钢，后者是经热处理的高速钢。高速钢硬度较高，具有必定的红热硬性，耐性和加工功能均较好。高速钢车刀制作简略，刃磨方便，容易磨得锋利。由于高速钢耐性好，常用于加工一些冲击性较大、形状不规则的零件，它也常用于制作精车刀，但因红硬性不如硬质合金，故不宜用于高速切削。

二、硬质合金

      硬质合金是由难熔资料的碳化钨、碳化铁和钴的粉末在高压下成形，经l350～1560（2高温烧结而成的资料，具有---的硬度，仅次于陶瓷和金刚石。硬质合金的红硬性---，在1000℃左右仍能保持杰出切削功能；具有较高的运用强度，其抗弯强度可---1000--1700mpa，但脆性大、耐性差、怕震，以上这些缺点可通过刃磨合理的角度加以克服，因此，硬质合金现已被广泛应用。

在批量加工如图1所示的高温合金球形轴承内球面时，原编制工艺道路为：粗加工***去应力***精车内球面***内球面开安装槽***探伤***查验***油封。

为验证工艺，实验选用如图2所示高速钢尖刀（假定刀尖圆弧半径为零），前角为0o，刃倾角为0o，调整刀尖与车床主轴反转中心线等高，在新购精细数控车床上编程精车3件45钢制内球面φ19.15+0.0130   mm。

由于通用内径量具无法实施在线丈量内球面φ19.15+0.0130   mm，所以在车床上选用改制---测具（见图3）检测，直径合格，经三坐标丈量机复检，直径合格，球面概括度差错为0.005mm（小于直径公役一半），合格。

但将零件材料改为高温合金gh605，刀具改为yw1硬质合金尖刀后，用与高速钢尖刀同样的切削条件试车3件，经三坐标查验全部不合格，原因是球面概括度差错为0.03～0.05mm，经仔细观察发现刀尖已磨损，且编程时没有选用刀尖圆弧半径补偿程序。为此，改用如图4所示sandevik菱形可转位机夹硬质合金刀具vcmw070204加工，刀尖圆弧半径为rε=0.4mm，前角为0o，刃倾角为0o，调整刀尖与车床主轴中心线等高，选用刀尖圆弧半径补偿程序编程，加工了3件，经三坐标丈量查验，3件全部不合格，原因是球面概括度差错为0.015～0.02mm。至此，证明原工艺是不现实的。为了、经济批量加工，改用了如下工艺道路：粗加工***去应力***精车内球面***内球面开装配槽***用外球面形状研磨具研磨内球面达图样要求***探伤***查验***油封。工艺改进后已成功加工出一批合格产品。

2.精车内球面概括度超差问题

早在数控车床没有普及的时代，用成型车刀精车之后再研磨的工艺办法成功地加工出如图5所示的球面上色量规（其技术要求是：环规按塞规上色修合，上色面积100%）。现在数控车床替代了一般车床，数字程序替代了原来成型车刀，却没有加工出图1所示的零件。现剖析如下：

（1）精细球面加工工艺基础。精细球面能够看作是精细半圆（见图6）绕经过该半圆圆心的剖分线反转一周构成的反转体。

在一般车床上用圆弧构成型样板刀加工时（见图7），样板刀圆弧半径是所车球的半径，样板刀圆弧刃的圆心有---准确调整到车床主轴反转轴线上，且圆弧刃地点平面与车床主轴反转中心线等高共面，才干车出精细圆球面。为了完成以上条件，照顾到加工对刀便利，通常调整圆弧样板切削刃安装高度，使圆弧刃地点平面与车床主轴反转轴线等高（共面），再经过车削丈量车出球面直径，---圆弧切削刃圆心坐落车床主轴反转中心线上。

当圆弧刃地点平面与车床主轴反转中心线共面但圆弧刃圆心与车床反转中心间隔不为零时，车出的球面就不圆，而是椭球（见图8）。

当圆弧刃平面平行于车床主轴反转中心线，但高于或低于车床反转轴线（即不共面）时，只要直径大于所车球面的水平截面圆直径，与圆弧刃构成的圆位置重合时，才有或许车成圆球，但此刻所车球面直径已大于要求直径（见图9）。

当圆弧构成型切削刃或数控刀尖车出的轨道圆弧（以下简称母线圆弧）地点平面平行于车床主轴反转中心线，但高于或低于车床主轴反转中心线（以下简称车床轴线）时，即便母线圆弧半径---确且其圆心位置也准确坐落包括车床轴线的铅垂面内，假定图样要求球面半径为r，母线圆弧地点平面与车床轴线间隔为h，则车出的球面半径为（r2+h2）0.5mm，若为了---球面半径r持续进刀，则车成椭球（见图10）。

总归，有------母线圆弧半径和母线圆弧圆心准确调整到车床轴线上，且母线圆弧与车床轴线等高共面，才干车出预订半径的精细圆球，三者缺一不可。

（2）数控车床加工精细内球面。首要调整车刀安装高度使刀尖与数控车床轴线等高，当运用刀尖圆弧半径为零（假定理想刀尖）的车刀编程时，使刀尖走过的圆弧轨道半径等于球面半径；当运用刀尖圆弧半径不等于零的圆弧刀尖车刀加工时，运用刀尖圆弧半径补偿程序编程。对不具备刀尖圆弧半径主动补偿功用的经济型数控车床，假定图样要求球面半径为r，刀尖圆弧半径为rε，可选用刀尖圆弧圆心轨道编程，刀尖圆弧圆心编程半径为（r－rε）。这样切削球面时，圆弧切削刃逐点参加切削，母线圆弧半径r相当于半径为（r－rε）的圆等距rε后得出的（见图11）。

当刀尖与数控车床轴线不等高时，假如按母线圆弧圆心和车床轴线坐落同一铅垂面准则进刀，在不考虑其他原因的状况下车出的球面直径差错由公式（1）核算：

δr=(r2+h2)0.5－r （1）

式中，r为所车球面半径，h为刀尖走过的母线圆弧平面高于或低于车床轴线的间隔。当r=19.15÷2＝9.575（mm），δr=0.013÷2=0.006 5（mm）。由公式（1）核算出h=0.35mm。也就是说，当刀尖高于或低于车床轴线0.35mm时，车出的球面就超出公役带。在批量生产高温合金零件时，遍及运用可转位不重磨机夹刀片，---阅sandevik刀具手册，精度等级为m的刀片厚度公役为±0.13mm，假定地一次将切削刃调整到与车床轴线等高，一头皮带轮一头刀片，那么，当替换刀片时，如不调整刀尖高度，坏的状况是刀尖与车床轴线间隔为0.26mm，其小于0.35mm，可见独自由刀尖高度引起的球面差错不会超出公役带。

当刀尖高度与车床轴线等高时，在不考虑机床进给空隙影响时，刀尖圆弧半径差错是影响球面加工的直接要素。肯定的尖刀是不存在的，假定刀尖圆弧半径为零的车刀---度很低，不适合批量加工高温合金零件，选用刀尖圆弧半径补偿程序编程时，有---输入刀尖圆弧半径数值，---阅sandevik刀具手册，仿形加工用圆弧切削刀具刀尖圆弧直径2rε公役为±0.02mm。而sandevik刀片vcmw070204，皮带轮加工刀片，刀尖圆弧半径为rε=0.4mm，没有给出公役，查---gb2078—87，刀片vcmw070204刀尖圆弧半径为rε=0.4±0.10mm，数控系统主动将理想刀尖圆弧半径补偿到母线圆弧加工中，刀尖圆弧半径差错以1﹕1倍率影响到加工球面半径差错。经过作图与理论核算，能够算出，在图1所示轴向长度14mm范围内，包括在公役为0.006 5mm圆度公役带内理想圆弧半径为r=9.575±0.013 9mm，当不考虑其他要素影响，按刀尖圆弧圆心r=（9.575－0.4）mm编程时，刀尖圆弧半径有---控制在rε=0.4±0.013 9mm。由此可推理，尖刀加工，刀尖磨损后刀尖圆角半径有---是rε≤0.013 9mm才有或许车出符合公役要求的内球面，当刀尖磨损至rε＞0.013 9mm时，将车出z向偏长的椭圆形球面；假如运用圆弧刀尖刀具加工，刀具半径有---控制在rε=0.4±0.013 9mm，而刀片vcmw070204的刀尖rε=0.4±0.10mm，不符合球面的精度加工要求。可见，独自由刀尖圆弧半径引起的球面加工直径差错已超出球形轴承内球面φ19.15+0.0130   mm的加工要求，假如运用刀片vcmw070204加工，有---精修刀尖圆弧半径精度，使得rε＜0.013 9mm。

（3）进给丝杠螺母副空隙对加工球面的影响。现代数控车床遍及选用滚珠丝杠螺母副作为伺服进给执行元件，尽管滚珠丝杠螺母副进行了预紧，在受载及运转中不可避免会发生回程空隙。在编程时有---引起注意，单齿皮带轮刀片多少钱，避免回程空隙引起形位差错。在加工图4所示零件时，能够选用一段程序从a点车到c点，但车刀在经过b点时，x轴进给由正向转换为反向，反向脉冲使丝杠反转，消除空隙所需的反转没有使车刀得到应有的x反向进给，形成ab段与bc段形状不对称（见图12），形成球面不圆。当回程空隙---0.065mm时，车出的球面就超出

公役带。因此，当车削精细球面时，假如车床回程空隙---零件公役1/3，有---编两段程序，一段从a到b，另一段从c到b。这样避免了图12所示形状差错，但会发生如图13所示由z轴进给反向形成的形状差错，尽管左右是对称的，但晦气于球形研磨东西定心。

为此，在编程时选用积极补偿的办法，使圆弧ab段、cb段z向各少进给0.005mm（沿x向少进给0.000 001 3mm），即便ab、cb两端圆弧在b点相交，b点不再是圆的象限点，而是脱离象限点的圆上点，精车后椭球形状如图14所示。