市場經濟不斷地推進，現代企業在高目標和低成本的追求過程中，已逐漸改變了傳統的「大而全」、「小而全」的模式，取而代之的是以投入最小的人力、物力獲得最大效益的「主題」生產。體現在金屬切削刀具領域，成本已不再是簡單的購買刀具的費用，一方面，採用什麼樣的刀具會影響到產品工藝、機床的選型和配置、生產效率、產品質量等，因而受到越來越多的重視；另一方面，自製刀具是否划算？人力物力的投入也成為企業考慮的問題。企業內部的成本核算推進了生產過程的專業化服務。因此，對一般機械加工企業來說，刀具的配置，更多的是如何選、如何用，而不是在如何設計與製造上。

1．可轉位刀具選用的一般原則

   可轉位刀具按工藝類別已有相應ISO標準和GB國家標準，標準以若干位特定的英文字母代碼和阿拉伯數字組合，表示該刀具的各項特徵及尺寸，在選擇之前需確定加工工藝類別，即外圓車削、內孔車削、切槽、銑削、還是其他。以外圓車削為例：

1. 刀片夾緊方式的選擇 在國家標準中，一般夾緊方式有上壓式(代碼為C)、上壓與銷孔夾緊(代碼M)、銷孔夾緊(代碼P)和螺釘夾緊(代碼S)四種，有的公司還有牢固夾緊(代碼為D)圖1。但這仍不可能包括可轉位車刀所有的夾緊方式。例如代號P是用刀片的中心圓柱形銷夾緊，而夾緊方式有槓桿式，偏心式等，而且，各刀具商所提供的產品並不一定包括了所有的夾緊方式，因此選用時要查閱產品樣本。各夾緊方式適用不同形式的刀片，如無孔刀片常用上壓式(C型)，陶瓷、立方氮化硼等刀片常用此夾緊方式。D和M型夾緊可靠，適用於切削力較大的場合，如加工條件惡劣、鋼的粗加工、鑄鐵等短屑的加工等。P型前刀面開放，有利於排屑，一般中、輕切削可選用。S型結構簡單緊湊，無阻排屑，是沉孔刀片的夾緊方式，可用正前面刀片，適合於輕切削和小孔加工等。

2. 刀片外形的選擇 刀片外形與加工的對象、刀具的主偏角、刀尖角和有效刃數等等有關。一般外圓車削常用80°凸三邊形(W型)，四方形(S型)和 80°棱形( C型)刀片。仿形加工常用55°(D型)、35°(V型)棱形和圓形(R型)刀片。90°主偏角常用三角形(T型)刀片。不同的刀片形狀有不同的刀尖強度，一般刀尖角越大，刀尖強度越大，反之亦然。圓刀片(R型)刀尖角最大，35°菱形刀片(V型)刀尖角最小(圖2)。在選用時，應根據加工條件惡劣與否，按重、中、輕切削針對性地選擇。在機床剛性、功率允許的條件下，大余量、粗加工應選用刀尖角較大的刀片，反之，機床剛性和功率小、小余量、精加工時宜選用較小刀尖角的刀片。

• 從切削力考慮，刀尖角越大，在車削中對工件的徑向分力越大，越易引起切削振動。

• 從有效刃數來看，同等條件下，圓形刀片最多，棱形刀片最少，最近又現出了一種80°的四刀片(Q型)(圖3)，這種刀片比80°棱形刀片的有效刃數增加了一倍。

3. 刀桿頭部形式的選擇刀桿頭部形式按主
   偏角和直頭、偏頭分有15～18種，各形式規定了相應的代碼，國家標準和刀具樣本中都—一列出，可以根據實際情況選擇。有直角台階的工件，可選大於或等於叨往偏角的刀桿。一般粗車，可選主偏角45°～90°的；精車，可選45°～75°的；中間切入、仿形，可選45°～107.5°的；工藝系統剛性好時可選較小值，工藝系統剛性差時，可選較大值。

4. 刀片后角的選擇常用的刀片后角有N(0°)、C(7°)、P(11°)、E(20°)等，一般粗加工，半精加工可用N型。半精加工、精加工可用C型、P型、也可用帶斷屑槽形的N型刀片。加工鑄鐵、硬鋼可用N型。加工不鏽鋼可用C型、P型。加工鋁合金可用P型、E型等。加工彈性恢復性好的材料可選用較大一些的后角。

• 一般鏜孔刀片，選用C型、P型，大尺寸孔可選用N型。

5. 左右手刀柄的選擇有三種選擇：R(右手)、L(左手)和N(左右手)。要注意區分左右刀的方向(圖4)。選擇時要考慮機床刀架是前置式還是後置式、前刀面是向上還是向下、主軸的旋轉方向以及需要的進給方向等，圖5表示了左右手螺紋刀在不同的情況下所得到的不同結果。

6. 刀桿尺寸的選擇 刀桿基本尺寸有刀尖高度，刀桿的寬度和長度，在標準尺寸系列中，這些都是相對應的，選擇時應與所使用的機床相匹配，使車刀裝在卧式車床刀架上的刀尖位置處於車床主軸中心線等高位置，若略低一點可以加墊片解決，但對於數控機床，原則上不得加墊片。刀桿的長度應考慮到刀桿需要的懸伸量，這懸伸量應儘可能小。內孔刀桿還要考慮加工的最小孔徑等等。

7. 切削刃長度的選擇 切削刃的長度應根據加工余量來定，最多是刃長的2/3參加切削。要考慮到主偏角對有效切削刃長度的影響。

8. 刀片精度等級的選擇 刀片精度等級根據加工作業，例如精加工、半精加工、粗加工等選擇，以便在保證作業任務完成的前提下，降低加工成本。國家標準有A～U共12個精度等級，車削常用等級為G、M、U。一般，精密加工選用高精度的G級刀片；非鐵金屬材料的精加工，半精加工宜選用G級刀片。淬硬(45HRC以上)鋼的精加工也可選用G級刀片。精加工至重負荷粗加工可選用M級、粗加工可選用U級刀片。

9. 刀尖圓弧半徑的選擇 刀尖圓弧半徑不僅影響切削效率，而且關係到被加工表面粗糙度及精度。從刀尖圓弧半徑與最大進給量關係來看，最大進給量不應超過刀尖圓弧半徑尺寸的80％，否則將惡化切削條件，甚至出現螺紋狀表面和打刀等問題。因此，選擇的刀尖圓弧半徑應等於或大於零件車削最大進給量的1.25倍。當刀尖角小於90°時，允許的最大進給量應下降。

• 刀尖圓弧半徑還與斷屑的可靠性有關。為保證斷屑，切削余量和送給量有一個最小值，當刀尖圓弧半徑減小，所得到的這兩個最小值也相應減小，因此，從斷屑可靠出發，通常對於小余量、小進給車加工作業應採用小的刀尖圓弧半徑，反之宜採用較大的刀尖圓弧半徑。

• 刀尖圓弧半徑與進給量在幾何學上是形成被加工零件表面粗糙度的兩個參數：h≈f2/8r_ε(式中，h為加工表面輪廓高μm,f為進給量mm/r,r_ε為刀尖圓弧半徑mm)。由此式可知，當被加工零件表面粗糙度與進給量已設定后，就可選擇相應的刀尖圓弧半徑r_ε≥f2/8h．具體數值見表1。

  表1 r_ε、f、Ra數據對應表

  表面粗糙度 μm		刀尖圓弧半徑rε/mm
  		0.4	0.8	1.2	1.6	2.4
  h	Ra	進給量f(mm/r)
  1.6	0.6	0.07	0.10	0.12	0.14	0.17
  4	1.6	0.11	0.15	0.19	0.22	0.26
  10	3.2	0.17	0.24	0.29	0.34	0.42
  16	6.3	0.22	0.30	0.37	0.43	0.53
  25	8.0	0.27	0.38	0.48	0.54	0.66

10. 斷屑槽形的選擇 我國生產的硬質合金刀片斷屑槽形分為兩大類，一類是國家標準(GB2076—87)所推薦的23種斷屑槽形；一類是通過引進吸收，開發後生產的斷屑槽形。前一類在普通機床上常採用，后一類在我國兩大硬質合金廠的產品樣本中推薦出了相應的適用範圍。兩大類數十種槽形無法—一列出，選用時可參考有關樣本。作為常規的數控切削加工，刀片的斷屑槽形已向基本槽形加補充槽形兩種模式發展，即以儘可能小的槽形覆蓋儘可能大的加工範圍，其餘充實槽形來彌補。糟形根據加工作業類型和加工對象的材料特性來確定，各供應商表示方法不一樣，但思路基本一樣：基本槽形按加工作業類型有精加工(代碼F)、普通加工(代碼M)和粗加工(代碼R)。加工材料按國際標準有鋼(P類)、不鏽鋼、合金鋼(M類)和鑄鐵(K類)。這兩種情況一組合就有了相應的槽形，比如PF就指用於鋼的精加工槽形，KM是用於鑄鐵普通加工的槽形等。如果加工向兩方向擴展，如超精加工和重型粗加工，以及材料也擴展，如耐熱合金、鋁合金，有色金屬等等，就有了超精加工、重型粗加工和加工耐熱合金、鋁合金等等的補充槽形，選擇時可查閱具體的產品樣本。

2．選擇的層次問題

   選擇的層次，在這是指選擇什麼檔次的刀具。我國的刀具市場已是完全的買方市場，這對買方有利，但也給買方帶來了困惑。選擇什麼檔次的刀具與機床的檔次、零部件加工的要求、產品的價值。企業的類別和企業產品的市場狀況等有著密切的關係。目前，對中國的刀具「層次」業內有這麼一種認為：(1)德國，(2)歐美、以色列、日本等，(3)韓國、台灣、(4)中國內地。一般來說這些國家和地區的刀具價位是依次遞減的，但這並不是說其刀具的性價比也是如此，更不是說各自在自己的強項方面不是世界頂級產品(包括價位)、不是第1層次。山特維克鋼件的切削，肯納、伊斯卡的高溫合金、不鏽鋼的加工，攀時、伊斯卡、山高的鋁及有色金屬的加工；山特維克的車刀，山高、英格索爾、瓦爾特的銑刀，伊斯卡的糟刀，埃莫克的絲錐，馬寶的鉸刀，EPB、可麥特的鏜刀，鈷領的鑽頭，日本的金屬陶瓷等等。國內：哈工量的銑刀、哈一工、貴工的拉刀、漢江工具廠的齒輪滾刀、西南工具總廠的高速鋼立銑刀、上刃的絲錐、英格的銑和孔加工刀具、湖南鑽石的整體硬質合金刀具、廣工的工具系統、成都工具研究所的螺紋刀片、自貢硬質合金廠的重型切削和難加工材料硬質合金刀片、株洲硬質合金廠的數控車、銑刀片及超細顆粒刀片等等，都在各自領域和層次上具有相當的優勢，用戶應根據自身的實際情況充分考慮刀具的性價比，作出選擇。如產品難加工或加工要求高、有效率、有質量的要求，可選用第一層次的刀具，如轎車生產線、航空航天領域。普通機床上的常規加工用國產刀具也完全可以勝任。

3.選擇的標準化問題

   選擇標準品和非標產品對價格和供貨期有很大影響。標準品和非標產品是相對的，在這一家是非標產品，在另一家可能就是標準品，一般來說，各家公司的強項產品，非標的可能性就小一些，例如加工飛機發動機零部件封嚴齒(圖6)，原有的方案是封嚴齒A區的加工需非標的2把刀、B區的加工需3～4把非標刀，C區需2～3把非標刀，採用伊斯卡的槽刀，A區標準刀具，B區兩把非標刀、C區兩把非標刀。刀具數量減少、標準品增加，且由於伊斯卡在槽刀上技術與經驗的積澱，其非標槽刀與標準槽刀價格和供貨周期相當，故優勢就明顯了。

4．選擇的通用性問題

   市場經濟變化莫測，今天的熱銷產品明天可能就滯銷而需要開發新的產品，在刀具配置時就應充分考慮這一點而儘可能選通用性好一些的刀具。通用性應有兩個層面的考慮，一方面指不是專用刀而是通用的標準刀，另一方面是一把刀可以完成更多的加工作業。比如，前面所提到的Q型刀片是一種很好的刀片，它比80°棱形刀片有效刃數增加了一倍。但它在切削有直角台階的外圓時要受刀刃長度的限制(圖3)，因此通用性稍差一些。又比如用普通切槽刀只能切一定尺寸寬度的槽，而採用多功能切糟刀，就可以切包括與刀片尺寸同寬的和更寬的槽以及外圓、端面等，這樣，刀具數可以減少而加工的對象和範圍都得到增加，經濟性也就在其中了。

   刀具選擇受很多因素限制，如刀片、刀具的品種規格、刀片的材料牌號、刀具的精度及價格等等，選擇方案的好與壞只有根據實際情況才能作出判斷。

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