1 刀具设计思路与特点

• 刀具几何参数和切削性能稳定，定位精度和重复精度较高，可保证刀尖位置变化在工件精度允许范围内以及加工精度的一致性。
• 刀片夹紧可靠，在切削力冲击、振动及切削热作用下不易松动。刀具寿命长，无需刃磨，操作简便，可缩短停机换刀等辅助工时。
• 刀杆转位方便、快捷，并可反复使用，使用寿命长，可减少库存量，简化刀具管理。
• 机夹可转位车刀设计前角g=-4°，刃倾角l=-4°，切削刃具有足够强度，可承受较大切削力冲击，避免刀尖崩刃。
• 可转位车刀片选用菱形国标通用刀片，可保证切削过程中自动卷屑及曲线加工的平稳性，且易于实现刀具标准化、系列化，适合自动化生产中的仿形车削。
• 刀具采用螺销压紧式结构，螺钉通过刀片沉孔夹紧刀片，结构简单，零件少，定位精度高，刀刃转位重复精度高，容屑空间大。
• 根据被加工材料特点，并考虑切削过程中刀刃的磨损，采用TiC+Al₂O₃+TiN复合涂层刀片。这种刀片可减小切屑与刀具的摩擦，在切削高温下仍可保持高硬度及良好的抗氧化性，从而可提高刀片使用寿命，降低零件表面粗糙度。此外，采用我公司研制的热处理新工艺在TiC基硬质合金中添加TiN，可显著提高刀片的导热性和抗崩刃性，在微量切削及表面精度要求较高的切削加工中可充分发挥TiC基硬质合金的性能优势。

2 刀具设计方法

1. 根据被加工零件材质及加工要求，刀片材料选用YG6硬质合金基体的新型复合涂层(TiC+Al₂O₃+TiN)刀片。
2. 根据被加工零件特点及切削参数，刀片紧固形式设计为螺销压孔式结构。
3. 可转位刀片型式选用菱形国标通用刀片，刀尖角为55°，法向后角为7°，单面有V型断屑槽，刀片厚度S=3.97，刀尖圆角半径r_e=0.4±0.1mm；根据加工精度要求，刀片精度选用M级。确定可转位刀片型号为DCMT11T304-V1。
4. 刀片切削刃长度S_a=a_p/sink_rcosl=3/sin62.5°cos-4°=3.39mm；粗车时应满足切削刃长度L≥1.5S_a=5.086mm，所选刀片的主切削刃边长L≈11.6mm，可满足切削要求。
   
   图2 机夹可转位车刀刀头
5. 车刀刀杆槽的几何角度设计
   已知参数：刀片法向后角a_nb=7°，刀片刃倾角l_sb=0°；车刀的独立角度k_r=62.5°，l_s=4°，预选后角a_o=4°；刀杆槽主偏角k_rg=k_r=62.5°，刀杆槽刃倾角l_sg=l_s=-4°。则刀杆槽前角g_og可按下式计算：
   tang_og=(tana_nb-a₀/cosl_s)/1+tana_nbtana_o/cosl_s)cosl_sg=0.052364957
   可得a_og=2.9975528°，取a_og=3°。
   验算车刀后角a_o：
   arctan(tana_nb-tana_ogcosl_sg)cosl_s/(1+tana_nbg_ogcosl_sg)=0.06992572
   可得a_o=3.99°，与预选后角a_o=4°接近，表明预选后角值合理。
6. 确定可转位车刀刀杆与刀夹联结方式：根据机床型号及中心高，为增加刀杆强度，刀杆截面尺寸设计为不等截面，装刀刀夹与刀杆通过楔面自锁联结，可使刀具装卸快捷、准确、可靠。