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現代機械加工工業對斷屑要求的不斷提高導致斷屑槽的不斷發展，不同的工件材料及切削條件對斷屑槽參數的要求也是不同的。為了擴大使用范圍，同時滿足各種不同的甚至是矛盾的要求，常常采取折衷的設計方法，將斷屑槽設計成復合結構，這是目前國內外新型三維斷屑槽結構的顯著特點之一。

1復合斷屑槽型結構

復合式斷屑槽型是由一些基本和簡單斷屑槽型及其變形復合而成的，且常常綜合了這些簡單槽型的優點。與簡單槽型相比，復合式斷屑槽結構具有斷屑性能好、適用范圍廣等特點。所以，在斷屑槽斷屑領域它獲得了越來越廣的應用。以下是幾種典型的復合式槽型結構。

雙槽結構

雙槽是一種典型的復合式結構，下面試驗將要用到的CNMM120408型刀片就是采用雙槽結構，此外Sandvik公司的QR槽也可看作是由雙槽演變而來的。雙槽的典型截面形狀如圖1。眾所周知，在機械加工中，精加工時，較小的進給量f和切削深度ap要求較小的槽寬，而粗加工大進給量大切深時，要求較大的槽寬。為了能同時較好地適用于精加工和粗加工(或半精加工)的進給量和切削深度的變化，于是出現了雙級槽(簡稱雙槽)，雙級槽的第一級槽在精加工時起作用，二級槽在粗加工時起作用。至于雙槽能否達到這樣的效果，我們將在下面通過具體試驗來對此進行分析研究。

2.刀尖部分的槽背向前突起

刀尖部分的槽背向前突起是一種被廣泛采用的復合式結構，比較典型的如：Sandvik公司的QF、QM、UF、UR,東芝公司的38型，三菱金屬的PK等槽型，其典型形狀如圖2。這種結構在刀尖部分槽寬較窄，而其余部分槽寬較寬，因此可以看作是由一窄槽的刀尖部分和一寬槽的刀尖以外部分復合而成。在大切深、大進給量時，由于只是刀尖的局部槽寬很窄，其它大部分的槽寬仍然較寬，因此不致造成切屑過度卷曲和切削力過大；同時，由于刀尖部分槽寬較窄，從而又保證了小切深、小進給量時的斷屑性能。

3.波浪形槽背結構

采用波浪形槽背結構的槽型其槽寬沿主刀刃方向周期性變化，其槽背形狀可以是圓弧形、正(余)弦曲線及其他不規則的周期性曲線乃至周期性折線等。具體例子如Sandvik公司的QM槽型和我們自行設計的CCMT120404刀片槽型。其典型形狀如圖3。波浪形槽背復合結構可以看作是一寬槽和窄槽復合而成，它在小進給量時能夠保證斷屑效果，而在大進給量時又可減小阻力。如果這種結構再復合上減摩槽的話，將使刀片在斷屑性能方面獲得進一步的提高，而且阻力也會進一步減小。

以上是幾種比較典型而且實用效果較好的復合式結構。在實際應用中還有許多其他的復合結構，但多數仍是上述幾種類型的變形和組合，在此就不再贅述了。

2雙槽刀片斷屑性能試驗研究

在諸多復合式斷屑槽型中，雙槽結構是比較簡單和常用的，對其斷屑性能和機理的研究有利于加深我們對其他更復雜的復合式斷屑槽的認識，也有利于新型復合式槽型的開發和應用。下面我們將通過切削性能試驗比較雙槽和單槽的切削性能來了解雙槽的優點及斷屑機理。

試驗設計

試驗采用的雙槽刀片為：CNMM120408(其截面形狀參見圖1);單槽刀片是將CNMM120408刀片磨去其一級槽的槽背所得(參見圖4)。我們用以上刀片車削工件外圓柱表面，在不同的切深和進給量下，收集切屑和測量切削力，然后對雙、單槽刀片的主切削力、切屑形狀、斷屑性能及范圍進行比較，以獲取信息。

試驗所用車床型號為CM6140;切削速度固定為100m/min;工件材料為45鋼。

2.試驗結果及比較

主切削力FZ

主切削力FZ的測量結果如表1:

表1雙、單槽刀片主切削力FZ試驗結果切深ap槽形進給量f0.1mm/r0.15mm/r0.2mm/r0.3mm/rap=1mm雙槽刀片272.5362.4449.6600.0單槽刀片322.4392.0466.4624.8ap=1.5mm雙槽刀片383.2516.8654.4908.8單槽刀片431.2576.8701.6929.6ap=3mm雙槽刀片712.8948.01217.61553.6單槽刀片761.61035.21240.81655.2

三組試驗數據均表明(如圖3)：在切深ap和進給量f相同時，雙槽刀片的主切削力FZ比單槽刀片要小。

切屑形狀及斷屑效果比較

切屑形狀及斷屑情況如表2：

表2雙、單槽刀片切屑形狀及斷屑情況

切深ap槽形進給量f0.1mm/r0.15mm/r0.2mm/r0.3mm/rap=1mm雙槽刀片帶狀、不斷帶狀、不斷短螺旋、斷碎、斷單槽刀片帶狀、不斷帶狀、不斷短螺旋、斷短螺旋、斷ap=1.5mm雙槽刀片帶狀、不斷C形、斷半環形、斷聯弧形、斷單槽刀片帶狀、不斷帶狀、不斷短帶、斷C形、斷ap=3mm雙槽刀片帶狀、不斷9字形、斷碎、斷碎、斷單槽刀片帶狀、不斷帶狀、不斷帶狀、不斷C形、斷雙槽刀片和單槽刀片相比斷屑范圍變大，即在切深ap相同的情況下其最小斷屑極限進給量減小。

3試驗結果的分析及討論

在相同條件下雙槽刀片的主切削力比單槽刀片小

其實，這是切削加工中的一個有趣現象，也即：在一定條件和范圍內，使切屑卷曲程度較大(曲率半徑較小)的刀片所需主切削力要小于使切屑卷曲程度較小(曲率半徑較大)的刀片(前角相同)，兩者的切削力變化如圖7所示。這一現象是經過大量試驗所證實了的，雖然其機理還不太清楚。

在本試驗中，由于試驗用單槽刀片是將所用雙槽刀片磨去一級槽槽背所得，槽形較雙槽刀片一級槽和二級槽都寬，因此其切屑卷曲程度肯定比雙槽刀片小。于是，從上面的結論可以得出：在一定范圍內，在相同條件下雙槽刀片的主切削力肯定比單槽刀片小。本試驗的結果正好如此，這也是上述現象的又一有力佐證。

2.雙槽刀片的斷屑范圍比單槽刀片寬

這正是我們所想要的結果。如前所述：精加工時，進給量和切削深度較小，為了斷屑，要求較小的槽寬；而粗加工時，由于進給量和切削深度均較大，則要求加大槽寬。為了能同時適用于粗加工和精加工，于是出現了雙槽刀片。雙槽是一種復合式槽形，它是由一級槽和二級槽按一定的方式和尺度組合而成的，組合的目的是想讓它兼有一、二級槽的優點。從試驗結果可以看出這一想法是可行的，雙槽刀片的斷屑范圍明顯比單槽刀片大(見圖6)。

還有一個問題需要提出：從試驗結果我們可以看出，在進給量很大時單槽和雙槽刀片的斷屑效果差別不大，那么在這些情況下二級槽到底起什么作用呢？其實，此時除了斷屑的作用外，二級槽的作用更多的是提高刀具耐用度、降低切削力和切削溫度等。

雙槽刀片的成功為復合式刀片的設計和應用積累了經驗。雖然復合式刀片是由一些簡單的槽形組合而成的，但通過在組合尺寸和結構上的優化卻可兼有各簡單槽形的優點，從而提高刀片的斷屑性能。此外，由于簡單斷屑槽的斷屑機理和加工工藝比較清楚和成熟，這使得復合式斷屑槽的設計更簡單明了，成本更低。

然而，并不是簡單槽形的隨意組合就能獲得理想結果，在實際應用中，刀片槽型千變萬化，槽型的復合形式也層出不窮，其中的復合方式及機理均有待我們去研究和探索。