第三节 车 刀
车刀是机械切削加工中最基本的切削刀具，其他种类的刀具就其切削部分而言，均可看成是车刀的演变。
车刀的种类很多，按用途可分为外圆车刀、端面车刀、内孔车刀和螺纹车刀等。如图5-1所示。45°弯头车刀如图5-1（a）所示，用于车削工件的外圆、端面和倒角。90°车刀（偏刀，如图5-1 （b）所示）用于车削工件的外圆、台阶面和端面。切断刀如图5-1（d）所示，用于切断工件或在工件上切槽。内孔车刀如图5-1 （e） （f）所示，用于车削工件的内孔。圆弧车刀如图5-1 （n）所示，用于车削工件的圆弧面或成形面。螺纹车刀如图5-1（k） （j）所示，用于车削工件的内外螺纹。
车刀的合理选用可以保证加工质量、提高生产效率、降低生产成本和延长刀具使用寿命。
一、车刀的组成和结构
车刀是由刀头（切削部分）和刀体（夹持部分）组成的（如图5-26所示）。刀头用于切削工作，由刀具材料制造。刀体用于装夹在机床上， 由碳钢制造。
图5-26 外圆车刀
车刀的切削部分是由三面（前刀面、主后刀面、副后刀面）、两刃（主切削刃、副切削刃）和一尖（刀尖）组成的。
前刀面 刀具上切屑流过的面。
主后刀面 刀具上与工件加工面相对的表面。
副后刀面 刀具上与工件已加工面相对的表面
主切削刃 刀具上前刀面和主后刀面的交线，担负主要的切削任务。
副切削刃 刀具上前刀面和副后刀面的交线，担负部分切削任务。
刀尖 主切削刃和副切削刃的交点，通常是一段圆弧或直线。
车刀的结构形式主要有整体式、焊接式和机夹可转位式三种（如图5-27所示）。整体式车刀用高速钢制造，适用于小型车床或有色金属加工；焊接式车刀是将硬质合金或高速钢刀片焊接在刀体上，适用于各类车刀；机夹可转位式车刀是将刀片用机械夹固的方法装夹在标准刀体上，适用于大批量自动化生产上，是目前应用最广泛的刀具结构形式。
图5-27 车刀的结构形式
二、车刀的几何角度
刀具的几何角度是决定刀面和切削刃在空间相对位置以及刀具切削性能的度量指标。刀具静止参考系是用于定义刀具设计、制造、刃磨和测量时几何参数的参考系，由基面、切削平面和主剖面三个互相垂直的平面组成（如图5-28所示）。
基面是过主切削刃上某一点，与该点切削速度方向垂直的平面；
切削平面是过主切削刃上某一点，与工件加工表面相切的平面；
主剖面是过主切削刃上某一点，与主切削刃在基面上投影相垂直的平面。
车刀的几何角度主要有前角γ0、后角α0、主偏角kr、副偏角
和刃倾角λs（如图5-29所示）。
图5-28 车刀的静止参考系
图5-28 车刀的静止参考系
前角γ0在主剖面内，测量基面和前刀面之间的夹角。其作用是使刀刃锋利，但过大的前角会削弱刀刃的强度。前角γ0一般为－5°～15°，加工塑性材料时选较大值；加工脆性材料时选较小值。
后角α0在主剖面内，测量切削平面和主后刀面之间的夹角。其作用是减小工件和主后刀面的摩擦，但过大的后角也会削弱刀刃强度。后角一般为6°～12°，精加工时选较大值，粗加工时选较小值。
主偏角kr在基面内，测量主切削刃和进给运动方向的夹角。主偏角减小，刀刃强度增加，切削条件得到改善。但车削时径向力会增大。加工细长杆件时为避免工件的变形和振动，应选较大的主偏角。车刀常用的主偏角有45°、 60°、 75°、 90°等。
副偏角
在基面内，测量副切削刃和进给运动相反方向的夹角。其作用是减小副切削刃和已加工表面之间的摩擦，以改善加工表面的粗糙度。一般副偏角
＇为5～15°。
刃倾角λs在主切削面内，测量切削刃和基面之间的夹角。其作用是控制切屑的流向，并影响刀头强度。刃倾角λs一般为－5°～5°。粗加工时选负值，精加工时选正或零值。
三、车刀的安装
车刀必须正确安装，才能保证刀具所设计的合理几何角度（如图5-30所示），基本要求有：
（1）车刀的悬伸长度一般不超过刀杆厚度的两倍，否则会降低刀杆刚性而在切削时产生振动。
（2）车刀下需加垫片时，一般不超过3片，且要将其放平整，与刀架对齐。
图5-30 车刀的安装
（3）车刀的刀尖应与车床主轴线等高，否则会引起车刀实际前角和后角的变化，导致加工出的端面中心留有凸台。
（4）车刀轴线应与车床主轴线垂直，否则会引起主偏角和副偏角的变化。
（5）车刀位置装正后，应交替拧紧两个刀架螺钉压紧。
（6）加工前应检查车刀在工件加工极限位置时是否会产生运动干涉或碰撞。
四、车刀的刃磨
车刀通过刃磨（整体和焊接式车刀）才能保持合理的几何角度和良好的切削性能。车刀的刃磨是在砂轮上进行的，主要磨三个刀面和刀尖圆弧（如图5-31所示）。刃磨时应注意下列事项：
（1）刃磨高速钢车刀或硬质合金车刀的刀体部分用氧化铝砂轮（白色）；刃磨硬质合金刀头用碳化硅砂轮（绿色）。
图5-31 车刀的刃磨
（2）刃磨时人应站在砂轮的侧面，戴防护镜，以防磨屑、砂粒或砂轮飞出伤人。
（3）砂轮旋转方向应使刀片压向刀体，双手握稳车刀，用力均匀，要在砂轮圆周面的中间部位磨，并左右移动。
（4）刃磨高速钢车刀时，应及时蘸水冷却，以免刀头温度过高而软化；磨硬质合金车刀时不能蘸水，以免产生热裂纹。
（5）车刀刃磨后，应加机油并在油石上细磨各刀面，以提高其使用寿命和加工质量。