龔艷芳

（韶關(guān)市高級(jí)技工學(xué)校 廣東 韶關(guān) 512026）

談車刀中心高對(duì)車削加工的影響

龔艷芳

（韶關(guān)市高級(jí)技工學(xué)校 廣東 韶關(guān) 512026）

車削加工是金屬切削加工中應(yīng)用最廣的加工方法。本文根據(jù)實(shí)踐，針對(duì)車刀中心高對(duì)車削加工的影響的幾種情況，運(yùn)用金屬切削加工原理、三角幾何關(guān)系、投影關(guān)系等進(jìn)行了探討和分析，闡明了車刀中心高的正確對(duì)車削加工有不可忽視的重要性。

車削加工；車刀中心高；加工效果

“車工一把刀”，這句話說(shuō)明車刀對(duì)車工的重要性。在加工工件安裝車刀時(shí)，不但要注意刀具的伸出長(zhǎng)度與剛性能否滿足加工需要，也要考慮刀具的安裝角度是否合理，同時(shí)還要考慮刀尖是否嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn)工件的旋轉(zhuǎn)中心這個(gè)問(wèn)題。車削工件時(shí)，通常要求車刀刀尖與工件的旋轉(zhuǎn)中心等高，這就是常說(shuō)的車刀中心高。在車床上加工工件時(shí)，車刀中心高不正確將直接影響工件加工效果，甚至?xí)管囅麟y以順利進(jìn)行并使車刀受損。筆者在工作實(shí)踐中，針對(duì)車刀中心高在加工中的影響進(jìn)行了反復(fù)的觀察研究，并結(jié)合金屬切削加工原理等進(jìn)行分析探討，得出車刀中心高對(duì)車削的影響主要有以下幾個(gè)方面。

對(duì)車刀工作角度的影響

安裝車刀時(shí)，中心高是否準(zhǔn)確主要對(duì)車刀的前角和后角產(chǎn)生影響。后角是切削平面與后刀面的夾角，前角是基面與前刀面的夾角。車刀中心高裝準(zhǔn)確（從理論上講），則車刀的刃磨角度等于車刀的工作角度，即αo=αo'，γo=γo'，如圖1（b）所示。如果車刀中心高沒(méi)有裝準(zhǔn)，則定義車刀角度的參考系——切削平面和基面的位置就會(huì)發(fā)生改變。當(dāng)車刀刀尖高于工件軸線時(shí)，如圖1(a)所示，車刀的工作后角αo'減小，工作前角γo'增大；而當(dāng)車刀刀尖低于工件軸線時(shí)，如圖1（c）所示，則車刀的工作后角αo'增大，工作前角γo'減小。

圖1 車刀中心高對(duì)車刀工作角度影響圖

后角的大小主要影響刀具的強(qiáng)度和后刀面與工件加工表面的摩擦，前角的大小主要影響刀具的鋒利程度。車刀中心高誤差越大，對(duì)刀具的工作前角和工作后角影響越大。假設(shè)車刀中心高過(guò)高，如圖1（a）所示，就會(huì)造成車刀工作后角αo'過(guò)小，從而增大刀具后刀面與工件加工表面的摩擦，加快刀具的磨損并影響工件已加工表面的質(zhì)量，若工作后角αo'為零度或負(fù)值，就會(huì)出現(xiàn)刀具后刀面與工件加工表面干涉，形成擠壓而造成無(wú)法切削甚至發(fā)生崩刀現(xiàn)象；假設(shè)車刀中心高過(guò)低，如圖1（c）所示，則會(huì)造成工作后角αo'過(guò)大、工作前角γo'過(guò)小，后角過(guò)大使刀具的強(qiáng)度下降，容易造成崩刃，前角過(guò)小使刀具的鋒利程度下降，切削力增大，增大切削難度。

對(duì)切削深度（ap）控制的影響

在車削工件的外圓或內(nèi)孔時(shí)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)排除了車床、夾具、刀具、量具等各方面因素的影響后，按要求所需控制中滑板切入了所要的切削深度，但車削后檢測(cè)的尺寸往往達(dá)不到要求。其原因如圖2分析所示：

圖2 車刀中心高對(duì)車削深度影響圖

要將工件外圓由φD車至φd，EF應(yīng)是當(dāng)車刀刀尖與工件軸線等高（中心高正確）時(shí)車刀應(yīng)切入的深度。而當(dāng)車刀中心高裝高到B點(diǎn)時(shí)，如果要車到φd的直徑，則車刀應(yīng)切入的深度為BD。

在直角△CAB中

∵BC（斜邊）＞BA（直角邊） 而B(niǎo)A=EF

BD=BC+CD

∴BD＞EF

若按EF切入，車出的外圓必定大于φd。車內(nèi)孔時(shí)的分析同理。

對(duì)車削圓錐的影響

在車削圓錐時(shí)，如果車刀中心高不準(zhǔn)確，車出的圓錐會(huì)產(chǎn)生雙曲線誤差，如圖3（a）所示。根據(jù)圓錐體的形成原理可知，通過(guò)圓錐體中心的圓錐素線是一條直線，如果把一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)圓錐體用一個(gè)平行于軸線且高于軸線Δh的截面剖切，其剖面形狀是一個(gè)雙曲線，如圖3（b）所示。也就是說(shuō)，如果車刀裝高Δh后，走刀軌跡若能走出這一雙曲線的話，就能車出圓錐素線是直線的正確的圓錐體。但車刀的走刀軌跡不是一條雙曲線而是一條直線，所以，車圓錐時(shí)，要車出正確的圓錐體和圓錐孔，必須盡

圖3 車刀中心高對(duì)車削圓錐影響圖

對(duì)車削工件端面的影響

車端面時(shí)，如車刀中心高不正確，如圖4所示，在車至端面中心時(shí)，會(huì)使工件中心留有凸臺(tái)而造成端面不平，并會(huì)造成車刀刀尖崩

圖4 車刀中心高對(duì)車端面影響圖

對(duì)數(shù)控車床車削臺(tái)階外圓和臺(tái)階孔的影響

在數(shù)控車床上車削臺(tái)階外圓和臺(tái)階孔時(shí)，如果車刀中心高偏低或偏高會(huì)產(chǎn)生不良后果。如在連續(xù)車削臺(tái)階外圓時(shí)，當(dāng)測(cè)量小端直徑已經(jīng)符合公差要求時(shí)，大端直徑已經(jīng)嚴(yán)重超差，往往是外圓越大超差的越嚴(yán)重。分析如圖5所示:

圖5 車刀中心高對(duì)數(shù)控車床車削臺(tái)階外圓影響圖

當(dāng)車刀中心高與工件中心等高時(shí)，外圓1從E1點(diǎn)車至F1點(diǎn)，外圓2從E2點(diǎn)車至F2點(diǎn)，且E1F1=E2F2，如果車刀裝高OO'的高度，同樣要車去同等的車削深度，但外圓1要從A1點(diǎn)車至D1點(diǎn)，外圓2要從A2點(diǎn)車至D2點(diǎn)。

從圖可知在兩直角△A1B1C1和△A2B2C2中，

∵A1B1=A2B2=E1F1=E2F2； ∠C2A2B2＞∠C1A1B1

則C2A2＞C1A1； 而C2A2＜D2A2 C1A1＜D1A1

∴D2A2＞D1A1

也就是說(shuō)，如外圓1和外圓2要車去同等的余量，如果車刀中心裝高了OO'的高度，則外圓2的切削深度要得取比外圓1深，同理，車內(nèi)孔時(shí)也應(yīng)注意這一問(wèn)題。

因?yàn)樵跀?shù)控車床上車臺(tái)階外圓或臺(tái)階內(nèi)孔時(shí),不像在普通車床上對(duì)各個(gè)尺寸是逐個(gè)控制的,而是由程序控制連續(xù)車削的。因此，在數(shù)控車床上加工此類臺(tái)階外圓或臺(tái)階內(nèi)孔時(shí)要特別注意，應(yīng)以大端直徑為測(cè)量基準(zhǔn)，只要大端直徑合適，那么小端直徑就會(huì)留有余量。同時(shí)，為了保證各個(gè)臺(tái)階外圓或內(nèi)孔的尺寸合格，在車削時(shí)不要統(tǒng)一改刀補(bǔ)，可以根據(jù)各個(gè)外圓的余量，在程序中修改各個(gè)尺寸至圖紙要求。

然而，安裝車刀時(shí)，車刀中心高是否一定要與工件旋轉(zhuǎn)中心等高呢？也有例外。如在車削孔類工件時(shí)，為了防止車刀后面與內(nèi)孔孔壁摩擦，可以把車刀刀尖裝夾得略微高出工件軸心線，這樣就有利于切削的正常進(jìn)行。另外，在加工剛性較差的長(zhǎng)軸時(shí)，若將刀尖與工件中心等高（對(duì)準(zhǔn)工件中心）進(jìn)行加工，工件會(huì)振動(dòng)較大，而如果把車刀刀尖微量抬高一點(diǎn)，振動(dòng)反而會(huì)減弱或消失。這是因?yàn)槭堑都馓Ц吡?，后角變小了，后刀面與工件表面發(fā)生了摩擦，相當(dāng)于給工件增加了一個(gè)支撐，使工件剛性增加，振動(dòng)就減弱或消失了。在實(shí)際生產(chǎn)中，在車削端面、圓錐面、螺紋、成形面時(shí)，要求車刀的中心高一定要嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn)工件的中心；粗車一般外圓、精車孔、粗車空心孔、切斷空心工件時(shí)，安裝車刀的刀尖應(yīng)等高或稍高于工件中心線。一般中心高裝高在0.2～0.5毫米之間問(wèn)題不大，而且工件的直徑相對(duì)必須大。

俗話說(shuō)，磨刀不誤砍柴工。安裝車刀時(shí)要認(rèn)真一點(diǎn)，要細(xì)心一點(diǎn)，雖然花去多一點(diǎn)時(shí)間，但能避免不少麻煩，不僅能使加工得以順利進(jìn)行，保證加工效率，而且能獲得良好的效果。

[1]技工學(xué)校機(jī)械類通用教材編委會(huì).車工工藝學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1981.

[2]王公安.車工工藝學(xué)[M].北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2005.

[3]王家浩.高級(jí)車工技能訓(xùn)練[M].北京：中國(guó)勞動(dòng)出版社，1999.

龔艷芳（1977—），廣東省韶關(guān)市高級(jí)技工學(xué)校一級(jí)實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師，高級(jí)技師，主要從事數(shù)車專業(yè)一體化教學(xué)。

□有話職說(shuō)

習(xí)慣真是一種頑強(qiáng)而巨大的力量，它可以主宰人生。因此，人自幼就應(yīng)該通過(guò)完美的教育，去建立一種好的習(xí)慣。

——培根

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1672-5727（2011）01-0089-02