淺析車加工技術技能競賽加工中的刀具選擇

胡春輝

[摘 要] 車加工技術是一項較為傳統的工種，車加工技術是一種重要的機械加工手段，在企業生產中很普遍。車加工技術加工刀具是關鍵，尤其在一些技能競賽的環境下，車加工技術加工過程中選用刀具對加工零件的尺寸精度、表面粗糙度、加工效率有至關重要的影響，就車加工技術技能競賽零件加工中的刀具選擇作淺顯的分析。

[關 鍵 詞] 普車加工；技能競賽；車削加工刀具；刀具選擇

[中圖分類號] TG51 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2017）32-0190-01

一、普通車床加工概述

車削加工是一個傳統工種，它的加工范圍廣，能對軸、盤、環等多種類型工件進行多種工序加工。車削加工的關鍵在于刀具，在行業內有一句俗話“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十分重要的內容。

二、車加工技術技能競賽狀況分析

在當代職業教育中車工技能實訓教學是一個重要環節，弘揚“工匠精神”，培養實用型技術人才，提高職業教育技能訓練水平，每年一度的職業類學校技能競賽對技術技能水平的推動作用成效顯著。技能競賽成為展現技術技能教育的重要平臺，隨著技術潮流的發展，車加工技術競賽也提高到了新的高度，比如成型面、特殊錐度、間斷切削等競賽加工要素加工。除了在工裝、工藝上提出了新的命題，同時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技能競賽的影響

在技能競賽過程中，首先加工效率很重要，提高了加工效率，才能贏得時間，在短短的競賽期間，更好地去把控零件的加工質量。其次是加工的穩定性，技能競賽期間，加工過程穩定，有助于競賽選手順利發揮技術技能優勢。技能競賽加工過程中切削強度高，刀具作為普車切削加工的執行者，根據零件的特征選擇合適的刀具材料與零件的加工效率、加工質量、加工過程的穩定性等都與其直接關聯。

四、技能競賽中刀具的選擇分析

（一）車刀的種類與選用

車刀是應用最廣的一種單刃刀具。車刀按結構可分為整體車刀、焊接車刀、機夾車刀、可轉位車刀和成型車刀。焊接式車刀，可根據加工要素合理選擇幾何參數刃磨后使用，特點是靈活性較好，但對刀具刃磨技術要求較高。對一些特殊的輪廓或刀具刃磨技術過硬的情況下，焊接車刀或整體車刀是不錯的選擇；機夾車刀是目前應用較廣泛的車刀，刀片耐用度好，彌補了對刃磨技術的要求，是目前競賽中選用較多的車刀；可轉位車刀使用方便，轉換刀刃和更換新刀片方便、迅速，刀片定位精度高，是競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先使用；成型車刀在加工中易引起振動，加工過程平穩性不足，競賽中選用要慎重。

（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，現代切削刀具材料經歷了從碳素工具鋼、高速鋼，發展到硬質合金、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、強度和韌性，與硬質合金相比，其最大優點是可加工性好并具有良好的綜合力學性能。在競賽中，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。硬質合金刀具由硬度和熔點很高的碳化物（硬質相）和金屬粘接相經粉末冶金方法而制成，其硬度遠高于高速鋼，在540℃時，硬度仍可達82～87HRA，與高速鋼常溫時硬度相同。競賽中在車削加工內、外輪廓、螺紋等元素時盡可能選用硬質合金刀具，其加工效率高，能滿足競賽要求。目前，陶瓷刀具在競賽中的應用越來越廣泛，由于其良好的性能，具有硬度高、耐磨性好，摩擦因數低，耐高溫、耐熱性好等優點，陶瓷刀具已經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度低，承受沖擊載荷能力較差，當加工面出現凸凹或加工過程振動較大時容易崩刃，不適于在低速和沖擊負荷下切削。在普車競賽中，綜合硬質合金刀具與陶瓷刀具的特點，可以選擇用硬質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，同時能獲得較高的表面質量。PCBN刀具是人造立方氮化硼刀具，在高溫的時候還能保持高硬度的特性，PCBN刀具在硬度和熱導率方面僅次于金剛石，具有高的硬度和耐磨性，很高的熱穩定性、優良的化學穩定性、較好的熱導性、較低的摩擦因數等，基本上具備完美刀具的一切性能，但強度和韌性較差，使用時應避免在間斷元素車削時使用，因為間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量能達到以車代磨的效果，但它不適合加工材質軟的黑色金屬，因此在普車競賽加工中在材料較硬、表面質量要求較高的情況下，可考慮選用PCBN刀具。

另外，在刀具材料的發展過程中，涂層技術的產生和應用為刀具的強度、硬度和韌性之間的矛盾關系找到了緩解辦法，成為切削刀具發展史上的一次革命。刀具涂層技術主要是采用物理或者化學氣相沉積的方法，在刀具表面上獲得幾微米到十幾微米厚的硬質膜。刀具涂層具有高的硬度耐磨性、高的化學穩定性和抗黏結性能、低的摩擦因數等優點。涂層技術大大增強刀具硬度、韌性，提高了刀具耐磨性和抗氧化性，進而延長刀具使用壽命和改善刀具的切削加工性能。因此，在競賽中為了找到加工效率與加工過程穩定性的平衡，我們可以盡可能選擇可轉位車刀，配合涂層刀片，以適應普車競賽高強度、高效率、高質量的要求。

總之，實際切削加工過程中，刀具的選擇還要綜合考慮相對應的切削參數、車床本身剛性，應根據加工材料、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。