硬质合金可转位刀具在切削加工中的应用

高兴

随着硬质合金可转位刀具在切削加工中的应用日趋普及，对此类刀具的设计与制造也提出了越来越高的要求。用户需要的硬质合金可转位刀具已不满足于可实现基本切削功能的粗糙刀具，而是结构合理、工艺精湛、性能优良、使用方便的精美工具。为此，在开发硬质合金可转位刀具时，必须准确地确定和把握刀具的设计目标。硬质合金可转位刀具的总体设计目标大致可归纳为：合理的刀具结构、优良的使用性能、易加工性、经济性和精美外观。
& f/ L. k8 S% d. H3 G$ i# E1 合理的刀具结构
5 k6 G" k1 [3 a' y. W合理的结构是对硬质合金可转位刀具的基本要求，也是用户最关心的性能要素之一。总体来讲，硬质合金可转位刀具的结构设计应遵循以下原则：
刀片配置合理，且夹紧时必须符合切削力定位夹紧原理，即切削力的合力必须作用于刀片支撑面周界内；刀片周边尺寸定位应满足三点定位原理；切削力与夹紧力的合力在定位基面上产生的摩擦力必须大于切削振动等所引起的使刀片脱离定位基面的交变力。
刀垫的型式与装夹应满足组合优化、灵活方便的原则。
刀体与机床的联接方式应符合高刚度、高精度、快速更换的原则。
刀具切削角度应满足实际加工条件的要求。
应考虑选用合理的刀具冷却方式。
1 s3 D6 X  Q$ n% ]/ C/ Z2 优良的使用性能
硬质合金可转位刀具的使用性能可概括为高可靠性、高效性和高切削性能。
9 z5 a. P5 ^- c8 r. N9 J高可靠性 硬质合金可转位刀具的高可靠性主要通过合理的刀具结构、可靠的定位装夹来保证；刀片材质耐用度高、质量一致性好、切削刃重复精度高也是保证刀具高可靠性的必要条件。
高效性 硬质合金可转位刀具在对刀、换刀时必须满足操作简单、抓握方便、定位准确、夹紧快捷等性能要求；刀具的夹持机构、重量配置等必须适应高速切削的需要。
1 H) \3 _: _2 F! I, J  S' T6 [7 o高切削性能 硬质合金可转位刀具的高切削性能主要体现为切削阻力小、切削温度低、加工精度高、刀具寿命长、刀片导热性好等。刀具的高切削性能需要通过对刀具几何参数、切削刃几何形状以及断屑、排屑结构的优化设计来实现。
9 T9 Z$ j* j+ ]! }3 刀具的易加工性
刀具的设计意图必须通过加工制造工艺来实现，因此刀具设计者必须考虑刀具制造工艺的可行性及难易程度。在硬质合金可转位刀具的设计中，选取材料、设计结构、确定技术条件时应在满足使用性能的前提下尽可能降低刀具的制造难度，并保证刀具在加工和安装过程中不致出现损坏；此外，刀具的设计应有利于产品零件的标准化、系列化、通用化生产。
4 刀具的经济性
) t, U. [4 C( Y% {' Y; s) T刀具的价格直接影响产品的加工成本，因此刀具的经济性是用户最关心的问题之一。在设计硬质合金可转位刀具时，工艺方案、刀具材料、结构型式的选择均应考虑价格因素，考虑用户的承受能力。在设计初期，需要对设计方案进行经济性分析和综合比较，选用能充分发挥刀具机械性能、提高切削效率、降低加工费用的优化设计方案，如可节省加工辅助时间的模块式结构刀具、可完成多种加工用途的多功能复合刀具等。
1 v$ h  m& v1 O+ _; h5 精美外观
刀具产品在实现其实用价值（金属切削） 的同时，还应具有一定的审美价值。因此在刀具设计中应运用人机工程学和美学原理进行刀具外观设计。硬质合金可转位刀具外观设计的美学要求主要体现为“协调”，即刀具外观应与周围的加工环境相协调，令人产生舒适、愉悦的感觉。刀具的外形结构应平滑流畅，尽量避免形状突变和尖角、毛刺等缺陷，刀具的表面粗糙度、光亮度及色彩（包括涂层颜色） 应美观大方、协调悦目。总之，精美的外观是提高刀具档次不可忽视的重要因素。
硬质合金可转位刀具类型各异、品种繁多，本文提出的设计目标只是一个总体原则，在开发具体的刀具产品时还应根据刀具特点和切削要求确定具体设计目标，并据此指导刀具设计。
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