車刀刃磨器的設計

宮篤篪

摘?要：車刀是一種應用非常普遍的金屬切削刀具，在現代機械加工行業上，車刀應用的頻率是非常高的。車刀和其它刀具一樣，切削一段時間后就會變鈍，此時必須對其重磨方可使用。否則，加工精度和生產效率都受到嚴重的影響。車刀刃磨機研究的目的就是提高其刃磨質量，降低制造成本，提高生產率;通過對車刀刃磨的控制研究，實現對車刀的位置幾何角度自動調整，提高刃磨質量和效率，減少工人的勞動強度，及時滿足生產的需求。

關鍵詞：車刀;車刀的幾何角度;車刀的刃磨;車刀刃器

隨著機械制造技術的發展，特別是數控加工技術，柔性加工的廣泛應用，對金屬切削加工必不可少的刀具及其制造也提出了更高的要求。刀具狀態的好壞直接影響著被加工零件的加工質量及其機械加工效率，為保證零件的加工質量，提高生產效率，降低加工成本，刀具在達到磨鈍標準規定的值時就應進行重新刃磨然后才能繼續使用。車刀刃磨技術及控制研究的目的就是提車刀的刃磨質量，降低制造成本提高生產率;通過對車刀刃磨的控制研究，實現對車刀的自動刃磨和重磨，減工人的勞動強度，及時滿足生產的需求。

1.刀具切削部分的組成及角度

任何車刀都是由刀頭（或刀片）和刀體兩部分組成的。刀頭擔負切削工作，刀體用來裝夾車刀。

1.1車刀的組成

前刀面：刀具上切屑流過的表面。

后刀面：分主后刀面和副后刀面。與過渡表面相對的刀面稱主后刀面;與已加工表面相對的刀面叫副后刀面

主切削刃：前刀面和主后刀面的相交部位，擔負主要切削工作。

副切削刃：前刀面和副后刀面的相交部位，配合主切削刃完成少量的切削工作。

刀尖：主切削刃和副切削刃的聯結部位。為了提高刀具強度將刀尖磨成圓弧型或直線型過渡刃。一般硬質合金刀尖圓弧半徑rε=0.5～1mm。

修光刃：副切削刃近刀尖處一小段平直的切削刃。須與進給方向平行，且大于進給量。

1.2確定車刀角度的輔助平面

切削平面：通過切削刃上某選定點，切于工件過渡表面的平面。

基面：通過切削刃上某選定點，垂直于該點切削速度方向的平面。

截面：通過切削刃上某選定點，同時垂直于切削平面和基面的平面

1.3車刀的主要角度及作用

車刀切削部分共有6個角度：前角（γо）、主后角（αо）、副后角（αо′）、主偏角（κr）、副偏角（κr′）和刃傾角（λs）。以及兩個派生角度：契角（βo）和刀尖角（εr）。

在截面內測量的角度：

（1）前角（γо）。前刀面和基面的夾角。影響刃口的鋒利和強度，切削變形和切削力。大，鋒利、減少切削變形、切削省力，切屑順利排出。負（小），增加切削刃強度，耐沖擊。

（2）后角（αо）?。后刀面和切削平面的夾角。在主截面內的是主后角（αо），在副截面內的是副后角（αо′）。主要減少車刀后刀面與工件的摩擦。

在基面內測量的角度有：

（3）主偏角（κr）。主切削刃在基面上的投影與進給運動方向間的夾角。改變主切削刃和刀頭的受力和散熱。

（4）副偏角（κr′）。副切削刃在基面上的投影與背離進給運動方向間的夾角。減少副切削刃與工件已加工表面的摩擦。

在切削平面內測量的角度：

（5）刃傾角（λs）。主切削刃與基面的夾角。控制排屑方向，負值時，增加刀頭強度和保護刀尖。

派生角：

（6）契角（βo）。在主截面內前刀面和后刀面的夾角。

βo=90?-（γо+αо）

（7）刀尖角（εr）?。主切削刃和副切削刃在基面的投影間的夾角。

εr=180?-（κr+κr′）

1.4車刀角度的初步選擇

前角（γо）

工件材料軟，塑性材料，前角大;工件材料硬，脆性材料，前角小。

粗加工，前角小;精加工，前角大。

車刀材料的強度、韌性較差，前角小;反之，前角大。

后角（αо）

粗加工，前角小;精加工，前角大。

工件材料軟，前角大;工件材料硬，前角小。

副后角與主后角一般情況下相等。

主偏角（κr）

加工階臺軸時，等于或大于90度;中間切入時45度到60度

副偏角（κr′）

一般采用6到8度，中間切入時取45度到60度。

刃傾角（λs）

一般車削時為0度;粗車時為負;精車時為正。

2.車刀刃器的結構分析

我們設想用一可以實現可繞X軸，Y軸，Z軸旋轉的機構。該機構可實現6個自由度，該設想為利用球角控制刀架角度變化，?利用類似與十字軸的結構，來實現工作臺繞X軸的旋轉，以及繞Y軸的旋轉。當手柄轉動時帶動絲杠轉動，使螺母上下移動，當螺母上下移動時，使滑桿轉軸抬高或降低，帶動工作臺面繞Y軸旋轉，轉動一定角度。同理底下手柄帶動絲杠螺母使工作臺面繞X軸進行旋轉。工作臺面底下的蝸輪蝸桿機構使刀架繞Z軸旋轉，因此實現車刀在磨前刀面，后刀面，副前刀面及副后刀面，所轉動的角度。當前刀面與后刀面有一定角度時，X，Y，Z軸是聯動的也可以分別轉動。

這種機構，在設計時主要考慮到x軸和y軸的連接部分，也就是十字軸的初步設計，該機構十字軸與普通十字軸完全不同，它是由三根軸構成的，X滑桿轉軸，Y滑桿轉軸，和固定轉軸，固定轉軸要比其他兩軸要粗，固定轉軸在和其他兩軸連接處是在中心線開了個槽子和孔，Y軸在連接處是削去兩端圓弧部分使其插入固定轉軸的槽中同時中間也打孔與固定轉軸孔的軸線重合，使x軸插入該孔中，實現當工作臺繞y軸轉動時以y軸軸線為中心旋轉，x軸也是一樣的。

刀架板的設計

在設計刀架板時主要要考慮到刀架板在工作時是否對其它零件產生干涉，還有刀架板中刀架的位置，要能切削方便與砂輪有一個好的位置不至于砂輪闖到磨削裝置上。根據這些要求我們設計出將刀架部分用一半圓弧凸出使砂輪與磨削裝置有一定距離。我們設計刀架板厚20mm總長180mm在邊緣處有一半徑為45mm的圓弧突出。

底板的設計

底板設計中，首先要考慮到板的厚度以及部分細節方面的設計

（1）再裝絲杠螺母的地方采用厚度為35mm，比其它地方后。這樣要鉆空放入軸承。

（2）在其它地方板厚為15mm?，底板總長為175mm總寬為165mm。材料為q235

車刀刃磨器的結構

3.小結

隨著制造業的發展和數控加工技術的普及，對刀具刃磨質量要求也越來越高，刃磨質量良好的刀具可以提高刀具耐用度，提高加工質量，產生經濟效益。我國對于車刀類刀具的刃磨，主要還是通過刃磨工人在工具磨床上手工刃磨，這種方法不但刃磨效率低，刃磨精度低，而且工人勞動強度大，不能滿足機械制造加工的需求。而國外對刀具的制造發展很快，有許多功能強大的相關產品用于刀具的刃磨和制造。該類機床集成化高、設備昂貴。因此本設計針對現今刀具的刃磨現狀，順應機械制造向自動化、柔性化、智能化發展的趨勢，提出了一種經濟型的車刀刃磨設備的方案，并進行相應的研究開發。