车刀的刃磨是切削加工中一项具有较高技术含量的基本操作,操作者需要熟悉相关理论知识和刃磨原理,熟练掌握刃磨方法及操作技巧。为便于初学者尽快熟悉和记忆车刀刃磨概念、方法与技巧,笔者特相关内容编写为以下口诀: 1 常用车刀种类和材料,砂轮的选用 常用车刀五大类,切削用途各不同, 外圆内孔和螺纹,切断成形也常用; 车刀刃形分三种,直线曲线加复合; 车刀材料种类多,常用碳钢氧化铝, 硬质合金碳化硅,根据材料选砂轮; 砂轮颗粒分粒度,粗细不同勿乱用; 粗砂轮磨粗车刀,精车刀选细砂轮。 2 车刀刃磨操作技巧与注意事项 刃磨开机先检查,设备安全最重要; 砂轮转速稳定后,双手握刀立轮侧; 两肘夹紧腰部处,刃磨平稳防抖动; 车刀高低须控制,砂轮水平中心处; 刀压砂轮力适中,反力太大易打滑; 手持车刀均匀移,温高烫手则暂离; 刀离砂轮应小心,保护刀尖先抬起; 高速钢刀可水冷,防止退火保硬度; 硬质合金勿水淬,骤冷易使刀具裂; 先停磨削后停机,人离机房断电源。 3 90°、75°、45°等外圆车刀刃磨步骤 粗磨先磨主后面,杆尾向左偏主偏; 刀头上翘 38 度,形成后角摩擦减; 接着磨削副后面,最后刃磨前刀面; 前角前面同磨出,先粗后精顺序清; 精磨首先磨前面,再磨主后副后面; 修磨刀尖圆弧时,左手握住前支点; 右手转动杆尾部,刀尖圆弧自然成; 面平刃直稳中求,角度正确是关键; 样板角尺细检查,经验丰富可目测。 车刀刃磨修磨车刀有序规,护目戴镜防屑飞,人在砂轮侧面站,双手握到肘夹腰,修磨车刀左右移,莫让砂轮凹槽起,刀离砂轮先抬尖,否则砂粒碰坏刃,白氧化铝磨锋钢,硬质合金碳化硅。合金刀具莫入水,白钢定要常降温,先将刀杆修磨好,为磨合金做准备,再磨合金主后面,其次修磨副后面,然后修磨前刀面,仔细修磨卷屑槽,注意形成刃倾角,影响使用关系大,精磨先修前刀面,主副后面依次光,刀尖若有圆弧刃,过渡切削寿命长,刀具角度常细看,刃磨结束砂轮关,刃磨方式技巧多,根据需要参数变。 车刀刃面角来把外圆偏刀看,三面四刃七个角。切屑流过前刀面,后面分主副后面,刀头加工面相对,刀头是的主后面,如对已加工表面,外圆偏刀副后面,前主后面的交线,次要工作副刀刃,主副刀刃的中间,直线圆弧过渡刃,副刃前窄平直刃,降低粗糙修光刃,过三基准看七角,基面截面切削面,前角代号是伽玛,前面基面的夹角,主截面内侧主后,副截面内量副后,楔角代号 β0 ,前面后面的夹角,主偏角是 ψ ,主刃基面的投影和进给方向的夹角,副偏角是 ψ1 ,副刃基面的投影和进给方向的夹角,主副切削面夹角,是刀尖角 ?r , Λ 是刃倾角,主刃基面的夹角,车刀装高前角大,内空镗刀恰相反。 螺纹车削技巧 机械制造行业中,螺纹工件世界通,传递动刀与连接,测量工具均需用。初学阶段车螺纹,装夹工件要认真,夹持部位长为妥,割槽较宽刀不嘣。若要螺纹车得好,刀的角度要正确,左右螺纹螺旋对,刀尖两侧精度高。螺纹外径车正确,螺纹车刀要对好,工件外圆三爪面,选之方便可对刀。螺纹类型若干种,各类角度均不同,齿轮挂对丝杆转,慢速车削记心中。螺纹螺距要正确,必须学会试车削,首刀最多十几丝,螺距不对应重调。螺纹外径要车小,中径尺寸要确保,底径要求车到位,两侧要求精度高。开合螺母车螺纹,只有合紧才可进,半开半合不到位,车出螺丝变乱纹。车刀进至螺纹边,发现过多转一圈,立即退刀不迟疑,重转刻度车进去。螺纹深度车一半,若刀坏损需刃磨。刀磨好后装正确,对刀试刀莫疏忽。螺纹将要车成型,看清两侧是否行,慢速少进走几刀,测量工具检查准。测量工具好几种,简单配合螺母用,批量螺纹止通规,考工应用千分尺。
一、砂轮的选择
砂轮的特性由磨料、粒度、硬度、结合剂和组织5个因素决定。
1、磨料
常用的磨料有氧化物系、碳化物系和高硬磨料系3种。船上和工厂常用的是氧化铝砂轮和碳化硅砂轮。氧化铝砂轮磨粒硬度低(HV2000-HV2400)、韧性大,适用刃磨高速钢车刀,其中白色的叫做白刚玉,灰褐色的叫做棕刚玉。
碳化硅砂轮的磨粒硬度比氧化铝砂轮的磨粒高(Hv2800以上) 。性脆而锋利,并且具有良好的导热性和导电性,适用刃磨硬质合金。 其中常用的是黑色和绿色的碳化硅砂轮。而绿色的碳化硅砂轮更适合刃磨硬质合金车刀。
2、粒度
粒度表示磨粒大小的程度。以磨粒能通过每英寸长度上多少个孔眼的数字作为表示符号。例如60粒度是指磨粒刚可通过每英寸长度上有60个孔眼的筛网。因此,数字越大则表示磨粒越细。粗磨车刀应选磨粒号数小的砂轮,精磨车刀应选号数大( 即磨粒细) 的砂轮。船上常用的粒度为46 号—台0 号的中软或中硬的砂轮。
3、硬度
砂轮的硬度是反映磨粒在磨削力作用下,从砂轮表面上脱落的难易程度。 砂轮硬,即表面磨粒难以脱落;砂轮软,表示磨粒容易脱落。 砂轮的软硬和磨粒的软硬是两个不同的概念,必须区分清楚。刃磨高速钢车刀和硬质合金车刀时应选软或中软的砂轮。
另外,在选择砂轮时还应考虑砂轮的结合剂和组织。 船上和工厂一般选用陶瓷结合剂(代号A)和中等组织的砂轮。
综上所述,我们应根据刀具材料正确选用砂轮。刃磨高速钢车刀时,应选用粒度为46号到60号的软或中软的氧化铝砂轮。刃磨硬质合金车刀时,应选用粒度为60号到80号的软或中软的碳化硅砂轮,两者不能搞错。
二、车刀刃磨的步骤
1、磨主后刀面,同时磨出主偏角及主后角;
2、磨副后刀面,同时磨出副偏角及副后角;
3、磨前面,同时磨出前角;
4、修磨各刀面及刀尖。
三、刃磨车刀的姿势及方法
1、人站立在砂轮机的侧面,以防砂轮碎裂时,碎片飞出伤人;
2、两手握刀的距离放开,两肘夹紧腰部,以减小磨刀时的抖动;
3、磨刀时,车刀要放在砂轮的水平中心,刀尖略向上翘约3°~8°,车刀接触砂轮后应作左右方向水平移动。当车刀离开砂轮时,车刀需向上抬起,以防磨好的刀刃被砂轮碰伤;
4、磨后刀面时,刀杆尾部向左偏过一个主偏角的角度;磨副后刀面时,刀杆尾部向右偏过一个副偏角的角度;
5、修磨刀尖圆弧时,通常以左手握车刀前端为支点,用右手转动车刀的尾部。
四、磨刀安全知识
1、刃磨刀具前,应首先检查砂轮有无裂纹,砂轮轴螺母是否拧紧,并经试转后使用,以免砂轮碎裂或飞出伤人。
2、刃磨刀具不能用力过大,否则会使手打滑而触及砂轮面,造成工伤事故。
3、磨刀时应戴防护眼镜,以免砂砾和铁屑飞入眼中。
4、磨刀时不要正对砂轮的旋转方向站立,以防意外。
5、磨小刀头时,必须把小刀头装入刀杆上。
6、砂轮支架与砂轮的间隙不得大于3mm,入发现过大,应调整适当。五、车刀几何参数的综合选择 车刀刃磨水平的高低直接关系到产品的生产效率、加工质量、设备能耗和产品成本,甚至关系到操作者的人身安全,也反映出操作者对加工主体的特性和切削用量的灵活应变能力。 合理选择车刀的几何参数是决定刃磨质量的关键,其主要体现于对车刀角度和前面形状的合理选择。两者既相互依赖又相互制约,一把车刀不能只有一个角度,如果只有一个角度选择合理,它的切削效果也不一定理想,操作者必须根据工件材料、车刀材料、切削用量,以及工件、车刀、夹具和车床的刚性等各方面因素,全面分析,找出切削过程中的主要矛盾,合理选择车刀的角度和前面形状。笔者结合多年的教学生产经验及相关理论资料,针对几类车刀的选择和使用情况,论述一下合理选择车刀的几何参数的方法。 1 、切断刀几何参数的选择 在选择切断刀的几何参数时,应首先考虑保证切削刃足够锋利,在此前提下,再认真地维护其具有足够的强度,所以前角应该作为选择的主要参数,一般高速钢切断刀前角应取20o~25o左右,硬质合金的钢件切断刀前角应取8o~20o左右,硬质合金的铸铁件切断刀前角选取5o~10o左右。在维护车刀强度的问题上,应根据不同的工件材料、切削用量等因素,考虑采取以下方法: 1.1 刀杆部分细而长,所以只能取较小的0.5o~1.5o的副偏角和1o~3o的副后角,以增加刀杆的强度。 1.2 车刀的切削部分深入工件,切削力和热大量集中在刀尖处,应各磨一个过渡刃,以保证刀尖。 1.3 切断刀的切削刃一般较宽,且又深入工件里层,在正面切削力和侧面摩擦力作用下,容易引起振动而打坏刀具,所以主后角选取2o~5o左右。方面环境场中有用、无用的电磁波辐射能相互干扰日趋严重。另一方面,各种电磁辐射都将影响或污染电磁环境,给人们的生活和健康带来不利因素。在受污染或干扰的电磁环境中,轻则是电子设备不能正常工作,重则危及电子设备及人们的安全。例如,当调频收音机本机振荡辐射正好落人民用导航频段,且共辐射超过限额值时,就可能干扰飞机导航,一旦导航有误就有可能造成飞行事故。又如,生活中因电磁干扰造成的收音机噪声大,电视有“雪花”甚至不能正常收听收看也不足为奇。 1.4 切断直径较大的工件时,切断刀的切削刃最好磨成大圆弧形。 1.5 切断工件时,因受刀具安装误差和进给误差等因素的影响,平头的切断刀往往容易受侧向切削力的作用而歪斜,此时可以做成具有120o顶角的切断刀使侧向切削力保持平衡来维护刀具稳定。 1.6 被切断的材料较硬时,切断刀除了做成120o顶角外,还应在刀刃上磨出负倒楞,以增强刀刃的强度。 1.7 被切断的材料特别硬或进行强力切断时,可将刀杆下面加宽呈鱼肚形,以增强刀杆强度。 2 、淬硬钢车刀几何参数的选择 在选择车削高硬度材料(如淬火钢)的车刀几何参数时,首角应取负值,再配合合适的其它角度,就能顺利地切削了。一般人们要问,前角是负值,这把车刀还算锋利吗?笔者认为,锋利和强度是刀具的一对矛盾,锋利不能被孤立看待。如果用前角为10o~20o的车刀车削淬硬钢,车刀很快就会磨损变钝或崩刃,所以锋利只有在一定的强固条件下,才能发挥作用。但是强度高不是最终目的,强度高是为锋利服务的,其目的是为了更好地发挥锋利的作用。所以必须辩证地看待锋利与强度两者的关系。被切削材料不同,对刀具强度的要求就不同,衡量车刀锋利的标准也就相应不同。例如,切削铝件时,车刀前角磨成25o或30o仍能保持较好的强度,对切削铝件来说这种车刀是锋利的。在车削钢件时,假如也选择这样大的前角,就失去了切削所需要的强度,它的锋利就不能有效地发挥作用,此时前角必须取得小一些。车淬硬钢时,车刀前角应选用负值,为一7o~一8o,这样车刀的锋利才能发挥有效作用。前角决定后,再按以下步骤选择合适的其它切削角度,来进一步增加刀具强度。 2.1 刃倾角也取成一7o~一8o ,以增强刀尖强度。 2.2 取较小的后角2o~3o,以增大楔角。 3、 橡胶辊车刀几何参数的选择 在车削橡胶辊时,由于切削力很小,同时工件材料的弹性好,切削变形大,所以选择车刀角度时,可较少考虑车刀的强度要求,而着重考虑车刀的锋利,以减少工件的切削变形,保证工件表面的加工质量。为此,首先应选择较大的前角,若采用硬质合金车刀,前角一般选用40o~50o左右。此外,选择其它角度时,也应紧密配合,立足于增加车刀锋利,其措施如下: 3.1 加大后角,为8o~15o ,使楔角减少,进一步增强车刀的锋利,以达到减少切削变形的目的。 3.2 加大过渡刃和修光刃,使切削力和切削热不致过分集中,以减少车刀磨损和工件的热烧损,从而提高工件表面质量。 3.3 前面做成大前角的平面型式,使切削得以顺利流出排除,避免缠绕在车刀或工件上。 4 、车刀安装位置和进给运动对车刀工作角度的影响 4.1 刀具的安装位置对车刀工作角度的影响在安装车刀时,车刀刀尖应尽量对准工件旋转中心,车削外圆时,如果车刀装得太高,则前角增大,后角减小,增大车刀后面的摩擦,降低了刀尖的强度;相反如果车刀装得太低,则后角增大,前角变小,切削不够顺畅,有时甚至会抬起工件,打坏车刀。车削内孔时,车刀装得高或低,结果恰恰与车外圆时相反。车刀除了在车无孔端面时,必须对准中心外,一般情况下,尚可略高于中心。经验认为,车刀安装的高低误差,应小于工件直径的百分之一。此外,车刀装偏会影响主、副偏角的大小。 4.2 进给运动对车刀工作角度的影响在横向进给时,车刀按一定的走刀量向前推进,这时车刀在端面上走过的轨迹不是一个圆圈,而是一条阿基米德螺旋线,车刀越接近中心和走刀量越大,螺旋线越倾斜,从而使车刀切削时的后角变小,前角变大,因此在刃磨时后角应磨得大一些。在纵向进给时,由于车刀在工件上走出的轨迹是一条螺旋线,这条螺旋线的切线与原切削平面不重合,而是相交一定角度,所以在切削时实际后角是减去这个交角的差值。在车外圆或内孔时,由于影响很小,可以忽略不计。在车削螺纹时,这个交角很大,所以在刃磨螺纹刀后角时,要加上这个螺旋角差值,以克服走刀运动的影响。 4.3 工件形状对车刀几何参数的影响在加工凸轮类零件时,由于工件形状的变化,也能引起车刀前后角的变化,刃磨时应考虑这个角度的变化。以上这三个因素在选择刀具的几何参数时必须给予适当考虑。总之,在选择车刀的几何参数时,应根据工件材料和车刀材料的机械物理性能、切削用量以及工件、车刀、夹具和机床的刚度等等因素,找出切削过程中的主要问题,把车刀的锋利放在第一位,以锋利为前提,适当考虑车刀的强度。由于车刀的锋利主要取决于前角的大小,所以在选择时首先要抓住切削过程中的主要问题,合理确定前角值,然后选择其它几何角度加以配合。