淺析車加工技術(shù)技能競(jìng)賽加工中的刀具選擇

胡春輝

[摘 要] 車加工技術(shù)是一項(xiàng)較為傳統(tǒng)的工種，車加工技術(shù)是一種重要的機(jī)械加工手段，在企業(yè)生產(chǎn)中很普遍。車加工技術(shù)加工刀具是關(guān)鍵，尤其在一些技能競(jìng)賽的環(huán)境下，車加工技術(shù)加工過程中選用刀具對(duì)加工零件的尺寸精度、表面粗糙度、加工效率有至關(guān)重要的影響，就車加工技術(shù)技能競(jìng)賽零件加工中的刀具選擇作淺顯的分析。

[關(guān) 鍵 詞] 普車加工；技能競(jìng)賽；車削加工刀具；刀具選擇

[中圖分類號(hào)] TG51 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2017）32-0190-01

一、普通車床加工概述

車削加工是一個(gè)傳統(tǒng)工種，它的加工范圍廣，能對(duì)軸、盤、環(huán)等多種類型工件進(jìn)行多種工序加工。車削加工的關(guān)鍵在于刀具，在行業(yè)內(nèi)有一句俗話“三分功夫七分刀”，充分說明了刀具在車削加工技術(shù)中的地位。因此，研究車削加工過程中刀具類型、刀具材料的選用是一項(xiàng)十分重要的內(nèi)容。

二、車加工技術(shù)技能競(jìng)賽狀況分析

在當(dāng)代職業(yè)教育中車工技能實(shí)訓(xùn)教學(xué)是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，弘揚(yáng)“工匠精神”，培養(yǎng)實(shí)用型技術(shù)人才，提高職業(yè)教育技能訓(xùn)練水平，每年一度的職業(yè)類學(xué)校技能競(jìng)賽對(duì)技術(shù)技能水平的推動(dòng)作用成效顯著。技能競(jìng)賽成為展現(xiàn)技術(shù)技能教育的重要平臺(tái)，隨著技術(shù)潮流的發(fā)展，車加工技術(shù)競(jìng)賽也提高到了新的高度，比如成型面、特殊錐度、間斷切削等競(jìng)賽加工要素加工。除了在工裝、工藝上提出了新的命題，同時(shí)在車削加工刀具種類的選擇與刀具材料的選擇上更是精益求精。

三、車削加工刀具選擇對(duì)技能競(jìng)賽的影響

在技能競(jìng)賽過程中，首先加工效率很重要，提高了加工效率，才能贏得時(shí)間，在短短的競(jìng)賽期間，更好地去把控零件的加工質(zhì)量。其次是加工的穩(wěn)定性，技能競(jìng)賽期間，加工過程穩(wěn)定，有助于競(jìng)賽選手順利發(fā)揮技術(shù)技能優(yōu)勢(shì)。技能競(jìng)賽加工過程中切削強(qiáng)度高，刀具作為普車切削加工的執(zhí)行者，根據(jù)零件的特征選擇合適的刀具材料與零件的加工效率、加工質(zhì)量、加工過程的穩(wěn)定性等都與其直接關(guān)聯(lián)。

四、技能競(jìng)賽中刀具的選擇分析

（一）車刀的種類與選用

車刀是應(yīng)用最廣的一種單刃刀具。車刀按結(jié)構(gòu)可分為整體車刀、焊接車刀、機(jī)夾車刀、可轉(zhuǎn)位車刀和成型車刀。焊接式車刀，可根據(jù)加工要素合理選擇幾何參數(shù)刃磨后使用，特點(diǎn)是靈活性較好，但對(duì)刀具刃磨技術(shù)要求較高。對(duì)一些特殊的輪廓或刀具刃磨技術(shù)過硬的情況下，焊接車刀或整體車刀是不錯(cuò)的選擇；機(jī)夾車刀是目前應(yīng)用較廣泛的車刀，刀片耐用度好，彌補(bǔ)了對(duì)刃磨技術(shù)的要求，是目前競(jìng)賽中選用較多的車刀；可轉(zhuǎn)位車刀使用方便，轉(zhuǎn)換刀刃和更換新刀片方便、迅速，刀片定位精度高，是競(jìng)賽中的首選刀具類型。尤其間斷加工元素或大切削量車削加工推薦優(yōu)先使用；成型車刀在加工中易引起振動(dòng)，加工過程平穩(wěn)性不足，競(jìng)賽中選用要慎重。

（二）刀具材料的選擇

車削刀具的選擇最重要的刀具材料的選擇，現(xiàn)代切削刀具材料經(jīng)歷了從碳素工具鋼、高速鋼，發(fā)展到硬質(zhì)合金、陶瓷、PCBN、PCD等，車削刀具的切削性能也越來越好。

高速鋼刀具熱硬性高，有較高的耐磨性、強(qiáng)度和韌性，與硬質(zhì)合金相比，其最大優(yōu)點(diǎn)是可加工性好并具有良好的綜合力學(xué)性能。在競(jìng)賽中，一些特殊形狀元素及有沖擊的加工元素可以考慮選用高速鋼刀具。硬質(zhì)合金刀具由硬度和熔點(diǎn)很高的碳化物（硬質(zhì)相）和金屬粘接相經(jīng)粉末冶金方法而制成，其硬度遠(yuǎn)高于高速鋼，在540℃時(shí)，硬度仍可達(dá)82～87HRA，與高速鋼常溫時(shí)硬度相同。競(jìng)賽中在車削加工內(nèi)、外輪廓、螺紋等元素時(shí)盡可能選用硬質(zhì)合金刀具，其加工效率高，能滿足競(jìng)賽要求。目前，陶瓷刀具在競(jìng)賽中的應(yīng)用越來越廣泛，由于其良好的性能，具有硬度高、耐磨性好，摩擦因數(shù)低，耐高溫、耐熱性好等優(yōu)點(diǎn)，陶瓷刀具已經(jīng)成為高速切削及難加工材料加工的主要刀具之一。但是陶瓷刀具抗彎強(qiáng)度低，承受沖擊載荷能力較差，當(dāng)加工面出現(xiàn)凸凹或加工過程振動(dòng)較大時(shí)容易崩刃，不適于在低速和沖擊負(fù)荷下切削。在普車競(jìng)賽中，綜合硬質(zhì)合金刀具與陶瓷刀具的特點(diǎn)，可以選擇用硬質(zhì)合金刀具完成初加工，配合陶瓷刀具完成精加工，能有效提高加工效率與加工精度，同時(shí)能獲得較高的表面質(zhì)量。PCBN刀具是人造立方氮化硼刀具，在高溫的時(shí)候還能保持高硬度的特性，PCBN刀具在硬度和熱導(dǎo)率方面僅次于金剛石，具有高的硬度和耐磨性，很高的熱穩(wěn)定性、優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、較好的熱導(dǎo)性、較低的摩擦因數(shù)等，基本上具備完美刀具的一切性能，但強(qiáng)度和韌性較差，使用時(shí)應(yīng)避免在間斷元素車削時(shí)使用，因?yàn)殚g斷沖擊容易造成刀具崩刃。這種材料的刀具在車削過程中表面質(zhì)量能達(dá)到以車代磨的效果，但它不適合加工材質(zhì)軟的黑色金屬，因此在普車競(jìng)賽加工中在材料較硬、表面質(zhì)量要求較高的情況下，可考慮選用PCBN刀具。

另外，在刀具材料的發(fā)展過程中，涂層技術(shù)的產(chǎn)生和應(yīng)用為刀具的強(qiáng)度、硬度和韌性之間的矛盾關(guān)系找到了緩解辦法，成為切削刀具發(fā)展史上的一次革命。刀具涂層技術(shù)主要是采用物理或者化學(xué)氣相沉積的方法，在刀具表面上獲得幾微米到十幾微米厚的硬質(zhì)膜。刀具涂層具有高的硬度耐磨性、高的化學(xué)穩(wěn)定性和抗黏結(jié)性能、低的摩擦因數(shù)等優(yōu)點(diǎn)。涂層技術(shù)大大增強(qiáng)刀具硬度、韌性，提高了刀具耐磨性和抗氧化性，進(jìn)而延長(zhǎng)刀具使用壽命和改善刀具的切削加工性能。因此，在競(jìng)賽中為了找到加工效率與加工過程穩(wěn)定性的平衡，我們可以盡可能選擇可轉(zhuǎn)位車刀，配合涂層刀片，以適應(yīng)普車競(jìng)賽高強(qiáng)度、高效率、高質(zhì)量的要求。

總之，實(shí)際切削加工過程中，刀具的選擇還要綜合考慮相對(duì)應(yīng)的切削參數(shù)、車床本身剛性，應(yīng)根據(jù)加工材料、加工元素等狀況，綜合加工成本、加工效率、金屬切除量等因素，最合適的車削刀具才是最好的刀具。