浅析车加工技术技能竞赛加工中的刀具选择

胡春辉

[摘 要] 车加工技术是一项较为传统的工种，车加工技术是一种重要的机械加工手段，在企业生产中很普遍。车加工技术加工刀具是关键，尤其在一些技能竞赛的环境下，车加工技术加工过程中选用刀具对加工零件的尺寸精度、表面粗糙度、加工效率有至关重要的影响，就车加工技术技能竞赛零件加工中的刀具选择作浅显的分析。

[关 键 词] 普车加工；技能竞赛；车削加工刀具；刀具选择

[中图分类号] TG51 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2017）32-0190-01

一、普通车床加工概述

车削加工是一个传统工种，它的加工范围广，能对轴、盘、环等多种类型工件进行多种工序加工。车削加工的关键在于刀具，在行业内有一句俗话“三分功夫七分刀”，充分说明了刀具在车削加工技术中的地位。因此，研究车削加工过程中刀具类型、刀具材料的选用是一项十分重要的内容。

二、车加工技术技能竞赛状况分析

在当代职业教育中车工技能实训教学是一个重要环节，弘扬“工匠精神”，培养实用型技术人才，提高职业教育技能训练水平，每年一度的职业类学校技能竞赛对技术技能水平的推动作用成效显著。技能竞赛成为展现技术技能教育的重要平台，随着技术潮流的发展，车加工技术竞赛也提高到了新的高度，比如成型面、特殊锥度、间断切削等竞赛加工要素加工。除了在工装、工艺上提出了新的命题，同时在车削加工刀具種类的选择与刀具材料的选择上更是精益求精。

三、车削加工刀具选择对技能竞赛的影响

在技能竞赛过程中，首先加工效率很重要，提高了加工效率，才能赢得时间，在短短的竞赛期间，更好地去把控零件的加工质量。其次是加工的稳定性，技能竞赛期间，加工过程稳定，有助于竞赛选手顺利发挥技术技能优势。技能竞赛加工过程中切削强度高，刀具作为普车切削加工的执行者，根据零件的特征选择合适的刀具材料与零件的加工效率、加工质量、加工过程的稳定性等都与其直接关联。

四、技能竞赛中刀具的选择分析

（一）车刀的种类与选用

车刀是应用最广的一种单刃刀具。车刀按结构可分为整体车刀、焊接车刀、机夹车刀、可转位车刀和成型车刀。焊接式车刀，可根据加工要素合理选择几何参数刃磨后使用，特点是灵活性较好，但对刀具刃磨技术要求较高。对一些特殊的轮廓或刀具刃磨技术过硬的情况下，焊接车刀或整体车刀是不错的选择；机夹车刀是目前应用较广泛的车刀，刀片耐用度好，弥补了对刃磨技术的要求，是目前竞赛中选用较多的车刀；可转位车刀使用方便，转换刀刃和更换新刀片方便、迅速，刀片定位精度高，是竞赛中的首选刀具类型。尤其间断加工元素或大切削量车削加工推荐优先使用；成型车刀在加工中易引起振动，加工过程平稳性不足，竞赛中选用要慎重。

（二）刀具材料的选择

车削刀具的选择最重要的刀具材料的选择，现代切削刀具材料经历了从碳素工具钢、高速钢，发展到硬质合金、陶瓷、PCBN、PCD等，车削刀具的切削性能也越来越好。

高速钢刀具热硬性高，有较高的耐磨性、强度和韧性，与硬质合金相比，其最大优点是可加工性好并具有良好的综合力学性能。在竞赛中，一些特殊形状元素及有冲击的加工元素可以考虑选用高速钢刀具。硬质合金刀具由硬度和熔点很高的碳化物（硬质相）和金属粘接相经粉末冶金方法而制成，其硬度远高于高速钢，在540℃时，硬度仍可达82～87HRA，与高速钢常温时硬度相同。竞赛中在车削加工内、外轮廓、螺纹等元素时尽可能选用硬质合金刀具，其加工效率高，能满足竞赛要求。目前，陶瓷刀具在竞赛中的应用越来越广泛，由于其良好的性能，具有硬度高、耐磨性好，摩擦因数低，耐高温、耐热性好等优点，陶瓷刀具已经成为高速切削及难加工材料加工的主要刀具之一。但是陶瓷刀具抗弯强度低，承受冲击载荷能力较差，当加工面出现凸凹或加工过程振动较大时容易崩刃，不适于在低速和冲击负荷下切削。在普车竞赛中，综合硬质合金刀具与陶瓷刀具的特点，可以选择用硬质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与加工精度，同时能获得较高的表面质量。PCBN刀具是人造立方氮化硼刀具，在高温的时候还能保持高硬度的特性，PCBN刀具在硬度和热导率方面仅次于金刚石，具有高的硬度和耐磨性，很高的热稳定性、优良的化学稳定性、较好的热导性、较低的摩擦因数等，基本上具备完美刀具的一切性能，但强度和韧性较差，使用时应避免在间断元素车削时使用，因为间断冲击容易造成刀具崩刃。这种材料的刀具在车削过程中表面质量能达到以车代磨的效果，但它不适合加工材质软的黑色金属，因此在普车竞赛加工中在材料较硬、表面质量要求较高的情况下，可考虑选用PCBN刀具。

另外，在刀具材料的发展过程中，涂层技术的产生和应用为刀具的强度、硬度和韧性之间的矛盾关系找到了缓解办法，成为切削刀具发展史上的一次革命。刀具涂层技术主要是采用物理或者化学气相沉积的方法，在刀具表面上获得几微米到十几微米厚的硬质膜。刀具涂层具有高的硬度耐磨性、高的化学稳定性和抗黏结性能、低的摩擦因数等优点。涂层技术大大增强刀具硬度、韧性，提高了刀具耐磨性和抗氧化性，进而延长刀具使用寿命和改善刀具的切削加工性能。因此，在竞赛中为了找到加工效率与加工过程稳定性的平衡，我们可以尽可能选择可转位车刀，配合涂层刀片，以适应普车竞赛高强度、高效率、高质量的要求。

总之，实际切削加工过程中，刀具的选择还要综合考虑相对应的切削参数、车床本身刚性，应根据加工材料、加工元素等状况，综合加工成本、加工效率、金属切除量等因素，最合适的车削刀具才是最好的刀具。