用刮削刀片提高车削表面光洁度

    在车削加工中，工件的表面光洁度取决于多种因素，而进给率和刀片的刀尖半径尺寸被认为是影响最大的两个要素。传统的认识是：加工表面粗糙度Ra值随着进给率的增大而增大，随着刀尖半径的增大而减小。但近年来，随着在大进给精车加工中引入刮削刀片，这种认识已变得不那么绝对了。这些刮削刀片独特的几何形状使用户摆脱了在表面质量与进给率之间顾此失彼的两难选择，能够实现具有良好表面光洁度的高效车削加工。
    本质上，可以认为刮削刀片是将两种几何形状要素——圆形和偏菱形——结合在一起，并以特定的切削刃角度实现了高效加工。该刀片需要在刀尖半径上进行特殊的刃磨加工，形成一种能将工件材料表面的微小峰谷刮平的几何形状。
    通常，用刮削刀片加工时，允许采用比使用标准刀片大两倍的进给率，同时仍然能达到相同水平的加工表面光洁度。如果采用刮削刀片并保持与标准刀片相同的进给率，则可以获得比用标准刀片加工高得多的表面光洁度质量。
    为了改进刮削刀片的切削性能，并拓宽其应用范围，刀具供应商投入大量人力物力进行研发，使这种新型刀片的加工性能有了很大提高。有些几年前曾尝试过该技术并感到有些失望的制造商，应该重新评估一下现在的刮削刀片能够提供的潜在好处。
    在考察刮削刀片性能时，应该考虑的一个主要因素是被加工零件的几何形状。如果需要进行任何类型的仿形车削，则使用刮削刀片不太可能获得任何好处。而对于涉及端面车削、内径或外径车削的直线车削加工，使用刮削刀片则有可能显著提高工艺性能。
    此外，还应该评估工艺系统的整体刚性。一台配备了高质量刀具夹持和工件夹持系统的新型车削中心，在充分发挥刮削刀片的优势上应该不成问题。反之，系统刚性较差的老式机床可能就不太容易达到这种刀片所要求的性能水平。
    制造商还应该对刮削刀片所提供好处的性质有清醒的认识。根据不同的应用方式，可以获得从大幅提高加工生产率到显著改善加工表面光洁度的不同结果。对许多加工企业来说，最大的好处将来自于通过提高进给率而缩短加工时间。虽然也有些企业可能会发现，降低进给率，提高表面光洁度水平，获得用标准刀片不可能达到的高质量加工表面才是自己的首选目标。在0.1mm/r的进给率条件下，刮削刀片能够达到Ra5μm的表面粗糙度，从而可使某些零件无需再进行后续磨削加工。制造商通常会发现，由于可以取消二次加工，因此在车削加工中降低进给率和增加加工时间是非常值得的。
    虽然标准刮削刀片上市已有好几年，但切削加工行业近来才开始注意到刮削刀片正前角与负前角的变化。正前角刮削刀片除了具有上述各种优点外，还能减小刀具受到的切削压力和振动。事实证明，对于那些本可以从刮削刀片更高的切削性能中受益非浅，但由于刚性不足，难以承受由平坦的刮削刃半径所产生额外压力的加工设备来说，正前角刮削刀片的这种特点非常有利。
    与此相反，负前角刮削刀片实际上增大了切削时所产生的刀具压力。虽然对于某些加工来说，这可能是不可接受的，但对于拥有高刚性的机床、工件和刀具夹持系统的制造商来说，这种刀片可以带来极大的好处。在这种刀片上磨出的负前角可使月牙洼磨损的发生位置远离切削刃，从而使其具备标准刀片的所有优点，同时又具有更长的刀片寿命。
    虽然新型正前角和负前角刮削刀片上市的时间还不长，但已经为一些制造商带来了显著的效益。例如，一家位于美国密歇根州的精密小型航空零件制造商过去曾尝试将刮削刀片整合到加工中。但由于传统的平面几何形状刮削刀片在加工时会产生很大的切削力和振动，无法应用于这种对精度要求很高的加工，因此，该公司只能使用标准刀片，以非常低的进给率进行加工。负前角刮削刀片上市后，该公司再次进行了使用刮削技术的尝试。由于这种新型刀片的切削压力明显减小，从而成功应用于加工中，并使进给率提高了4倍。采用刮削刀片后，该公司每年节省的加工成本超过80万美元。
    虽然目前刮削刀片仍然最适合特定类型的加工，但最近在切削刃几何形状设计上的突破性进展已经大大拓宽了该技术的应用范围。进行直线精车加工的制造商应该与自己的刀具供应商联系，更多了解该技术可能会为自己的加工带来的潜在好处。
    链接：什么是刮削刀片？
    用于车削加工的刮削刀片技术主要基于精心开发的、构成切削刃的一系列圆弧半径。在常规刀片上，切削刃的前端只有一种圆弧半径，而刮削刀片的切削刃则由一个较大的主圆弧半径加上几个较小的辅助圆弧半径构成。这种较长的刮削刃既不会破坏加工表面，也不会产生不受欢迎的切削力。刮削刀片的安装与使用与常规刀片一样简单。