前言
 
 汽輪機有不少大型軸類、盤類和缸體等零部件(如主軸、轉子、葉輪、隔板、汽缸等)需進行車削加工，車削工序分為粗、半精(細車)和精車。粗加工時余量大，車刀需要承受很大的切削抗力，而且還要求刀刃在強力切削情況下能保持足夠的強度且不能產生位移，而精加工則是零件加工的關鍵，是加工質量的保證(精度、粗糙度、形位公差等)，所以要求刀具刀刃在使用中其空間位置不能產生任何變化。
 
 原用重型焊接式硬質合金車刀存在著刀片焊接后硬度下降，易產生龜裂，刃磨、安裝車刀輔助時間長和綜合經濟成本高等弊病。因此可轉位車刀的出現就成了一次性的刀具革命。同時一把硬質合金可轉位車刀，它只要在刀桿上更換不同材質、不同槽形的可轉位刀片，就能加工各種材料(鋼、鐵、有色金屬和非金屬)和加工不同的工序(粗、半精和精加工)且切削效率、刀具壽命、加工質量和綜合經濟效益較焊接式硬質合金車刀有極為明顯的提高。
 
 1 刀具結構分析
 
 可轉位車刀結構繁多，但衡量(結構)好、壞的標準主要應為夾緊可靠、使用方便和成本低。目前國內外應用較多的可轉位車刀結構為杠桿式，該結構由于杠桿的作用，在夾緊時刀片既能得到水平方向的作用力(合力)，將刀片一側(或兩側)緊壓在刀槽側面，又有一個作用力壓向刀片底面。這樣刀片就能得到穩定而可靠的夾緊。但它的缺點是：元件形狀復雜，加工難度大，切屑常易嵌在內六角緊定螺釘孔內造成六方扳手無法正常使用，且杠桿在反復緊定、松開情況下易斷裂。經過和其它各種常用車刀結構的試驗、應用和對比，自行開發、研制了一種適合于對大型汽輪機零件重型車削加工用的光桿偏心式可轉位車刀，其結構示意圖見圖1。

圖1 光桿偏心可轉位結構

2 車刀結構特點及可靠性分析

偏心式可轉位車刀有兩種結構形式一為螺紋偏心，二為光桿偏心。光桿偏心式結構是目前我們推薦選用的，其起鎖緊作用的偏心銷為光桿圓柱偏心銷，該銷和刀桿鎖緊定位孔的配合為間隙配合，因此，操作起來靈活自如，銷孔尾端為錐孔，這樣光桿偏心銷在工作時只能旋轉(夾緊—松開)而不會在松開時，偏心銷出現脫落出刀桿的情況。另外旋轉偏心銷的內六方孔在銷子的下端，這樣就可避免切屑的堵塞。
偏心式可轉位車刀能使其可靠夾緊和使用的理由有3：

1) 偏心量的合理選擇

 

圖2

偏心量選擇極其重要，正確合理的偏心量選擇應該通過計算來完成，如圖2所示，圓偏心夾緊的自鎖條件和斜楔夾緊機構相同，應滿足下列條件：a_max≤Y₁+Y₂。AB為工作段，夾角g通常取30°～45°。其中a_max為圓偏心輪工作段的最大升角；Y₁為圓偏心輪與工件間的摩擦角；Y₂為圓偏心輪轉軸處的摩擦角。

a_p≈a_max，故得tga_p=tg(Y₁+Y₂)。升角a_p之值很小，可使a_p=2e/D，為安全起見，不考慮轉軸處的摩擦而tg(Y₁)=f1，故得在自鎖時圓偏心距的關系式如下：

2e/D≤f1 #p#分頁標題#e#

當f₁=0.15時，D/e≥14。現選定的偏心軸直徑D為f1Omn，偏心距e=0.7mm。則D/e=10/0.7=14.3，此值完全滿足自鎖條件。

計算結果證明，當偏心量大小數值選定在自鎖角的范圍內，即使刀具在切削時遭受沖擊和振動，刀片仍能穩定、安全夾緊。

2) 利用切削力夾緊原理

車刀在切削時，由于對工件的切深和走刀運動的作用，刀片上承受水平方向的軸向推力Fx、切深推力Fy和主切削力Fz，此3個力能將刀片緊壓在刀桿刀槽的底面上，使刀具正常切削其車削時的合力及分力分析如圖3所示，這一般稱之為利用切削力夾緊的原理。

圖3 車削時的合力及分力

3) 偏心銷旋轉(鎖緊)方向的正確選擇

利用偏心銷旋轉將刀片夾緊在刀桿刀槽定位面時，必須選擇正確的旋轉方向，正確的旋轉(鎖緊)方向應該是使切削力和走刀方向一致。此時，刀片就能得到牢固的緊定，其旋轉示意圖如圖4所示。

圖4 偏心銷鎖緊正確旋轉示意圖

3 結論

在對汽輪機大型零件重型車削中，通過理論分析和實踐，特別是經過哈爾濱汽輪機廠20多年的應用，重型可轉位車刀采用光桿偏心式是可行的，它的諸多優點已被證實，現哈爾濱汽輪機廠已將該結構的車刀制訂為企業標準，并在全廠推廣應用。