新型可调式旋钮切削(SWC)重载车削工艺不仅要提高重载零件的生产率和设备利用率，还要求降低能耗，进行干切削。结合我国现代切削加工的实际情况，设计新型可调式旋钮切削重载车刀时，应综合考虑刀具材料、刀具涂层、刀具几何形状之间的优化关系，还应解决不同切削条件下粗精加工工序的集成以及干切削、绿色切削新技术要求的实现程度，其相关技术和管理方法应服务和优化整个加工过程的高效要求。因此，新型可调式旋钮切削重载车刀体系先进技术的推广应用，对提高重载车削效益具有重要意义。https://samhotool.com/steel-milling-bit/
重载车削是指切削速度Vc≥38m/min、背吃刀量ap≥10mm、进给量f≥0.5mm/r的车削。由于我国工艺条件限制，生产现场重载车刀一般背吃刀量ap=25mm、进给量f≥1.0mm/r、切削速度Vc≥40～60m/min。与普通加工相比，切削深度大，切削速度低，进给速度慢。加之切削过程中工件平衡性差、加工余量分布不均匀、机床某些部位不平衡等因素引起的振动。加工的动不平衡过程要耗费大量的机动时间和辅助时间。
与普通车刀相比，重切削加工的切削量大，工作条件和刀具强化方式也有很大差异，刀具的设计有其显著特点，因此，刀瘤重切削车削加工不能只体现在一道工序或一台设备上，而应服务于整条生产线效率的提高，包括刀具结构、几何形状、刀体材料、刀刃材料、刀具涂层等多个方面的综合性能应服务于整个系统，必须及时解决刀瘤重切削车削加工技术及便于操作管理的刀具系统的应用工程问题。
重型加工刀具材料和刃口几何参数的系统选择
重型车削中的刀尖切削机理
重切削的切削深度一般可达30～50mm，且加工余量不均匀。工件表面的硬化层使刀具在粗加工阶段的磨损以磨粒磨损为主。切削速度一般为15～20m/min，切削刃处于积屑瘤产生的区域和时间段。因此，在充分发挥刀具先进材料强度的基础上，改进和优化刀具结构和几何形状，可以有效地利用积屑瘤的产生和消除规律进行切削。也可以从增加切削层厚度和进给量入手，充分利用带修光刃的大进给“修光刃”技术(即用一段短直线或一段短的大半径圆弧连接刀具刀尖半径和副切削刃，该技术可以降低加工表面的粗糙度)，提高加工表面的光洁度，达到降低切削力、减少摩擦、进行干切削、绿色切削高效加工的目的。
高效切削结节的重型车刀的材料性能和结构的系统性变化
重载切削瘤用刀具的刀片材料和型号选择，必须满足加工系统条件的高效率要求，否则将产生负面影响。因此，必须考虑刀具材料的耐磨性和抗冲击性。陶瓷刀具抗弯强度低，冲击韧性差，不适用于加工余量不均匀的重载车削，CBN也存在同样的问题。硬质合金摩擦系数低，刀具高温耐用性强，适用于高硬度材料的粗加工和重载车削，但需要特定的工艺措施。
K型硬质合金在加工钢铁材料时，重负荷车削时工件塑性变形大，摩擦剧烈，切削温度高，因此在重负荷车削中很少使用。如果采用热管刀具，切削刃得到有效、连续的冷却，适应性将增强。P型硬质合金具有高硬度、高耐磨性、高耐热性、抗粘结扩散能力、抗氧化性能，是重负荷车削常用的刀具材料，适用于加工钢铁材料。但YT型合金在低速车削、切削过程不稳定时，韧性较差，会造成崩刃。特别是在加工一些高强度合金材料时，YT型硬质合金的耐用度下降很快，不能满足使用要求。
为了进一步提高加工效率，刀具材料应选用M型刀具或细晶粒、超细晶粒合金刀具(如643等)。与P型硬质合金相比，其重磨前寿命的提高远远超过重磨后寿命的损失。由于它的另一个优点是切削刃锋利，也就是在加工条件苛刻的场合也能代替高速刀具，应用范围比较广。另外，细晶粒合金耐磨性好，更适合加工冷作硬化铸铁产品。与YW型刀具相比，效率可提高1倍以上。一般不能完全满足上述加工条件，因此重切削刀具结构必须考虑和适应因加工条件不足或改变而更换不同类型的刀具材料。即为适应更换相同和不同类型刀片以及调整刃口几何参数的需要，刀具结构应作相应的改变，以利于操作管理的具体要求。
重型车刀的刀尖可转位刀片尺寸和更换系统性能的高效特性
重载车削用可转位刀片尺寸具体要求如下。方形刀片最小边长为19mm，三角形刀片最小边长为19mm。五角形刀片是提高生产率的经济方法，刀片最小边长为13mm。菱形刀片最小边长为16mm。刀片毛坯主要几何参数公差及平面度偏差应符合YS/T553-2006的有关规定。为提高可调刀具系统高效管理使用的便捷性、可靠性和规范性以及工序集成的质量水平，刀片的精度等级应为A或F。
为了便于前后角的调整，后角相对于切削刃初始前角应在15°、20°、25°（代号D、E、F）之间选取，这样就有7～15°左右的调整量。如果主偏角的调整变化幅度较大，则刀片形状应在S、C、M型之间选取。因此，为了更换刀片，刀具切削部分应在切削刃背切量的矢量线上留出调整刀片背切量的尺寸。根据绿色切削的基本要求，刀具槽口主前角应在45°～60°之间变化。这样，切削刃主前角的变化可以在不增加进给速度的情况下，增加切削厚度，降低切削力，还可以不同程度地储存部分机床功率，提高生产率。
刀刃几何参数的变化应具有以下特点。前角γo=15~30°，后角αo=5~8°，主前角κr=45~75°，刀刃倾角λs=3~6°，过渡刃主前角κrε=30~15°，副前角κ'r=15~30°，修光刃前角κr1=0°，修光刃倾角λs1=0~10°。主切削刃负倒角宽度须小于切削厚度ap（=f·sinκr），bγ1=（3/4～1/2）f，刀尖圆弧半径rε=0.3～1.0mm，修光刃长度为背切削量的1.5倍，刀刃倾角为+15°，起刮削作用。切削刃负前角与倒角得到的=-30°相当，效率会提高。
刀具槽型初相角参数κcγ=60°∪45°、αco=(25°∪20°∪15°)、λcs=6°，副偏角κco=-30°。刃倾角γpo=15°∪20°∪25°αpr=20°∪15°，刃倾角λps=0°。当κr<90°时，通过调整前角约15°获得主刃倾角和副刃倾角。结合刀片可更换性，可优化刀具刃口几何形状和切削参数。
车刀涂层
为了使刀具具有高可靠性，刀具涂层是必不可少的。由于刀具涂层具有类似于冷却液的功能，它可以产生一层保护层，将刀具与切削热隔离，使热量很少传递到刀具上。因此，刀具尖端可以长时间保持坚硬和锋利。表面光滑的涂层还可以减少摩擦，以减少切削热，并使刀具材料不受化学反应的影响。
重切削刀具肿瘤切削刀片应采用TiAlN涂层和Mo2软涂层的多涂层刀具刀片，具有硬度高、耐磨性好的特点，同时还具有摩擦系数小、切屑容易流出、可代替冷却液的作用。在干切削技术中，刀具涂层起着十分重要的作用，涂层与基体材料结合强度低的技术难题已得到解决，应尽快应用于重切削车削。
降低断屑控制能力和可调断屑宽度的刀片压板技术
一般不调式刀具由于结构和功能上的缺陷，切削刃前角的参数优化不理想，因此在重型车床上大切深、大进给量车削钢件时，切屑宽、厚、紫，功率消耗大，形成的C形切屑更容易损坏切削刃或飞溅伤人。积屑瘤刀具重型车刀刃口实际工作前角大（积屑瘤形成的实际前脚可在50°左右），功率消耗减少约1/3，切屑颜色由白色变为黄色。
且由于过渡刃和负刃的作用，断屑槽底部圆弧半径增大（宽度一般为10mm），切屑可向上卷曲，卷成螺旋状的发条状切屑，并可在加工表面上碰撞折断，或靠自重落下，可控性强。刀片切削刃不会因冲击而折断，可大大提高生产效率。但刃口角度的调整和重磨问题一直没有得到很好的解决，工作、冷却条件的变化、挡屑机构的不完善，也会使断屑的可控性降低。因此，应及时解决断屑宽度可调的刀片压板技术问题。
针对重切削及车削加工工况的变化，断屑宽度可调的压板前部滚屑工作部位焊有3-5mm厚的硬质合金片，前端下部压紧硬质合金刀片，后端与挡板球面内弧面紧密配合，通过压板下部的有限往复直线运动来调整位移，以适应更换内切圆半径在一定范围内变化的不同型号刀片及刀片重磨后调整夹紧的需要。
上压板可在下压板接触面上作有限的往复运动，并能被压板螺栓有效地紧固，强度高。上压板的调整量为正负1-2mm，可使切屑呈螺旋状滚出。断屑宽度的调整量应根据切屑轮廓的大小而定。切屑不应猛烈地冲击压板前端，否则会折断车刀的切削部分。钝的或折断的刀片也应及时更换，并将切屑和熔渣从压板上清除干净。加工过程中切削头对断屑器的冲击不是很大，这种重型车刀的断屑宽度可调的多功能压板结构效果更佳。
该类可转位刀片应与垫片、槽口组成变界面组合梁，刃口伸出垫片与槽口前端的长度不宜超过2mm，以利于刀片刃磨和调整主偏角。刀片有单斜面和矩形截面两种型式，当垫片与刀片结合面存在装配误差时，应及时纠正，保证装配精度。夹紧螺栓位于压板上方，为浮动加压装置，不易被切屑损坏。较适用于重负荷切削，要求各零部件配合良好，接触性能高，否则会产生较大的振动，不利于提高生产效率和加工质量。
车刀结构及刀具系统
叶片瘤切削重载加工系统要求刀具结构能在最小的范围内适应加工系统中相关的调整、更换和变化要求。因此，不仅切削部分和支撑部分零部件的参数要在相近的范围内作有效改变，而且配合精度要满足刀具结构的动、静刚度要求。因此，不同类型的刀槽参数必须有相应的初相位角。
刀头切削部分不仅能在平面直线内作有限的往返运动，而且能在圆弧内作有限的纵向运动，还要求相应的刀片定位销与刀片调压板、圆弧球面调压板及刀杆部件的配合精度和连接强度要好，在受到较大的切削力时，应具有良好的平衡性能、良好的刚性、无异常振动、过载脱落装置。因此，方形支撑套与刀杆经计算应采用热装结构。材料可采用45#钢或4OCrMo锻造、车削，热处理硬度为45~48HRC。弹性变形应满足刀具结构性能对动、静刚度的要求，这样才能作为机床功能的补充，满足加工系统高效率的需要。
实践证明，重载可调式车刀简易刀系适应性强，初步实现了集约化、绿色切削，有效地提高了工艺措施的经济性，从普通车床到最现代化的数控车床均可应用，换刀时间仅为一般车床刀具的1/20～1/10，且重复定位精度高，加工尺寸稳定性很好，是模块化重载车刀技术的延伸，有很大的发展前景。粗加工阶段的主要加工目的是去除多余部分，应加大切削深度，效率可提高5倍以上。由于重切削时切削深度大，切削力大，相应地选择较低的切削速度，一般为10～15m/min，进给速度为1～2mm/r。
切削参数的选择
在大型机床上（切削功率Pm在40kW以上），加工大型中碳钢、铸钢、锻钢工件时，建议采用切削参数：
V=70米/分,f=1.2～1.5毫米/转,ap=33毫米,
在切削功率Pm=25kW的机床上，加工中型工件时：
V=5O米/分,f=3.15毫米/转,ap=11毫米;
将大型一体式车刀改造为SWC可调式车刀，可使综合加工效率提高到80%以上。
通过调整形成的刀具系统带来的SWC刀具肿瘤切削加工效率较高，针对加工系统的具体特点和切削刃几何参数在相近范围内变化的特点，合理选取系统刀具角度初相角，优化零部件及机构的调整性能。包括与CAPTO刀具系统功能类似的刀柄系统。并融合热管刀具的特点，不仅能有效进行绿色干切削，而且能形成便于操作和管理的系统功能，因此技术含量较高，与普通大进给车刀相比，其优越性显而易见，值得进一步研究、探讨和推广。
