如何避免车削时已加工表面的刀花

摘 要 在车削加工实训教学过程中，大多数初学者车削出的表面存在明显的刀花，难以加工出光洁的表面，加工表面质量很难提高。研究刀花产生的原因，寻找避免刀花的方法和措施，旨在帮助初学者培养学习兴趣，提高车削加工质量和实践学习效率。

关键词 刀花；车削；实训教学

中图分类号：G642.44 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2015）12-0191-02

在车削实训场地，大多数初学者由于对金属的切削原理的认知不足，对刀具的几何角度概念模糊，实际切削时切出的表面刀花明显，加工不出较光洁的表面，加工表面质量不合格，实践学习效率低，达不到预期的训练目标。以下就如何避免车削加工表面的刀花，提高车削加工表面质量进行论述，旨在培养初学者的学习兴趣和提高初学者的实践学习效率，确保车削加工实训教学活动有效开展。

1 什么是车削刀花

车削刀花是车削后的加工表面上余留的加工痕迹组成的宏观形貌。车削刀花可分为正常车削刀花和非正常车削刀花。正常车削刀花指受刀具形状和车削工艺参数的限制，已加工表面的残余切削层金属形成的刀花。可见，正常车削刀花来自车削原理。非正常车削刀花指刀具几何形状不合理、刀装或工件安装不正确、车削工艺参数选择不当造成的车刀急速磨损、车削工艺系统振动或车床运动部件损耗，导致加工表面余留的加工痕迹形成的表面外观形貌。车削刀花影响车削加工精度和工件表面光洁度，是车削生产中的一个大问题[2]。表1为车削刀花可视特征与表面粗糙度的对应情况。

正常的车削刀花属车削原理性刀花，在实际加工中不可避免；非正常的车削刀花可通过正确地刃磨车刀、合理地选择车削工艺参数、正确地安装车刀和工件、及时地维护维修车床设备等措施来回避。

2 初学者车削时产生刀花的常见原因

刀具几何角度选择不当

1）副偏角用于避免副切削刃与已加工表面摩擦，影响已加工表面粗糙度[2]。若副偏角过大或未刃磨修平刃，外圆车削时不可避免地产生已加工表面残余面积高度，形成正常的车削刀花；当刃磨的修平刃太长，切削时修平刃与工件摩擦引起挤压刀痕和刻划刀痕形成刀花。副偏角取值为5°～15°，在刃磨修平刃时，修平刃口长度应略大于车削进给量，注意保持修平刃口的锋利，应以较小的倒棱保正正刀具具有较长的寿命。车削时忌横向进刀，防止修平刃快速磨损或崩刃。一般情况下，刃磨修平刃和副偏角以工艺系统不发生振动为准。图1所示为外圆车刀修平刃俯视图，图中偏角为45°的刃部起半精车时主要除料作用，22°的刃部起精车除料作用，0°的刃部起精细车的光整作用。在实践中，大多采用圆弧过渡曲线型修平刃，在精车时，初学者可刃磨R圆弧车刀光整加工表面。

2）金属切削刀具前角影响切削变形和切屑与前刀面的摩擦及刀具强度，后角用于减少主后刀面与工件的摩擦[2]。刃磨车刀时，前角与后角过大，刃口过于锋利，车削时刀具急速磨损，车削力增大，磨损的刀刃会在加工表面上留下熨压刀痕和工艺系统振痕，严重时会出现较深的啃纹。熨压刀痕和工艺系统振痕较浅，轻微时操作者肉眼难于觉察，可视为正常刀花；车削啃纹较深较宽，属非正常刀花，产生时车削噪音较大，操作者应终止切削加工。表2为硬质合金刀具前角参考。

3）当背吃刀量和进给量一定时，改变主偏角可以使切屑变薄或变厚，影响散热情况和切削削力的变化[2]。主偏角过小，外圆车削时参与切削的刃口长，切削力较大，当刀具或工件的刚性不足时，容易引发工艺系统振动，导致已加工表面表面上出现工艺系统振痕，若刀具或工件的刚性严重不足时，会出现较窄的啃纹。

车削工艺参数选择不正确

1）背吃刀量选择不当容易形成刀花。当背吃刀量太小时，车刀在加工面上留下刻划和熨压的刀痕；当背吃刀量太大时，切削力较大，刀具或工件的刚性不足，容易引发工艺系统振动，导致已加工表面出现工艺系统振痕；若刀具或工件的刚性严重不足时，会出现啃纹，严重的会导致扎刀或崩刃现象。

2）进给量选择不当容易形成刀花。当进给量小于修平刃长度时，可以回避正常切削刀花，但车削进给量太小，主切刃难于切入工件，刃口与工件加工面挤压和刻划，刃口容易磨损，切削将难于进行，已加工表面将留下轻微的熨压刀痕和刻划刀痕。

3）切削速度选择不当容易形成刀花。如果切削速度选择在容易形成积屑瘤的速度区间内，切削时形成的积屑瘤将改变车刀的几何角度，一方面刻划刀痕会加深，另一方面残留在加工表面的部分积屑瘤将影响表面光洁度。

车刀与工件安装不正确

1）在安装刀具时，刀杆伸出太长，车刀刚性不足，切削时容易出现工艺系统振痕；车刀装偏，增大了副偏角，已加工表面残余面积高度增大，使刀花明显。

2）工件装夹时伸出太长，工件难于找正，车削时刀具容易磨损，加工表面上容易形成明显的工艺系统振纹、刻划刀痕和慰压刀痕。

3）操作时小溜板伸出太长，刀架刚度下降，车削时容易产生振动，加工表面容易形成工艺振痕。

车床的维护维修不及时 就机床本身而言，传动系统零件的制造精度、各部件配合间隙和机床各部运转的平稳性等，对工件表面都会产生不同的刀痕[3]，形成刀花。

3 避免车削加工表面刀花的措施

1）认真练习刀具刃磨，掌握刀具刃磨技巧，培养刀具刃磨技能。在刃磨训练时应注重记忆刀具几何角度的定义，注意练习修平刃、正倒棱、负倒棱和圆倒棱的刃磨方法，在实践中深刻体会刀具几何角度的作用。

2）加强对切削三要素的理论学习，做到在实际操作中灵活选择切削速度、进给量与背吃刀量。

3）在实操练习时注意耳听与眼观，当切削区域出现异常的噪音和刀杆振动时，应停止车削，及时检查和修磨刀具刃口，及时调整切削工艺参数。

4）加强对工艺系统刚度的认识，在实际操作时应考虑刀具的刚度、工件的刚度，认真维护保养和使用机床，严格回避因工艺系统刚度不足造成的刀花。

总之，形成车削刀花的原因复杂，初学者应以如何回避车削刀花为学习切入点，深入学习金属切削原理，在实际操作训练中不断探究提高车削表面质量的方法和措施，加强质量意识的培养，提高实践学习的效率。

参考文献

[1]陈理敖.关于车削刀花问题的产生及其排除方法[J].机床，1988（12）.

[2]王平，叶晓苇.车削工艺技术[M].沈阳：辽宁科学技术出版社，2009.

[3]张春年.车削刀花的产生及其排除方法[J].机床，

1991（8）.