淺析90°外圓車刀的刃磨工藝

譚進瑜，黃伯志，吳福輝

（廣東石油化工學(xué)院機電工程學(xué)院，廣東 茂名 525000）

淺析90°外圓車刀的刃磨工藝

譚進瑜，黃伯志，吳福輝

（廣東石油化工學(xué)院機電工程學(xué)院，廣東 茂名 525000）

以90°硬質(zhì)合金外圓車刀為例，介紹了其刀具組成和幾何角度，同時詳細(xì)論述了90°外圓車刀的刃磨工藝及其方法。實踐表明，合理選用砂輪和正確刃磨車刀是保證工件加工質(zhì)量的關(guān)鍵，亦突出了刀具刃磨在機械加工實習(xí)教學(xué)的重要性。

砂輪；硬質(zhì)合金刀具；90°外圓車刀；刃磨工藝；刃磨方法

在金屬切削加工中，車工是一個非常重要的工種。一個車工三分靠手藝，七分靠刀具，刀具刃磨質(zhì)量的好壞直接影響到工件的加工質(zhì)量，這說明了刀具刃磨在機械加工中是相當(dāng)重要的。

在刃磨硬質(zhì)合金刀具時，由于其刀具材料具有刀片較脆、導(dǎo)熱性差、硬度高等特點，如果采用數(shù)控工具磨床機械刃磨，設(shè)備價格昂貴，刃磨時較容易產(chǎn)生裂紋，磨損后不易修復(fù)。所以，采用普通砂輪進行手工刃磨，適合現(xiàn)在機加工實習(xí)教學(xué)需求和實際情況。在手工刃磨時，采取正確的刃磨工藝和方法，可磨出刀具的刀刃、角度、刀面、斷屑槽等，可有效減少或避免刃磨裂紋的產(chǎn)生。雖然手工刃磨對實習(xí)老師和學(xué)生來說是比較辛苦，但它不但提高老師刃磨刀具技能水平，而且可有效培養(yǎng)學(xué)生實習(xí)刃磨車刀的實踐能力。

1 刀具的組成及幾何角度

1.1 刀具組成

車刀由刀頭和刀體兩部分組成，刀體的作用是把車刀裝夾在刀架上，起到固定作用。90°外圓車刀刀頭具有“一尖兩刃三面”的特點，即刀尖、主切削刃、副切削刃、前刀面、主后刀面、副后刀面等（如圖1所示）。

圖1 外圓車刀

1.2 刀具幾何角度

圖2 車刀的主要幾何角度

刀具的幾何角度較多，如圖2，其中主偏角（κr）、副偏角（κr′）、前角（γo）、后角（αo）、刃傾角（λs）是主要的幾何角度。但在實際工作中，只要掌握前角、后角、主偏角、刃傾角和主切削刃即可。

2 磨刀砂輪的選擇

目前磨刀砂輪主要有白色氧化鋁（Ar2O3）和綠色碳化硅（SiC）兩種，它們是金工實習(xí)教學(xué)較常用的磨刀砂輪。由于刀具材料不同，必須選擇合適砂輪刃磨車刀。Ar2O3砂輪的韌性好、比較鋒利、磨削時發(fā)熱少，但砂粒硬度較低，所以用來刃磨高速白鋼車刀和硬質(zhì)合金刀桿部分。SiC砂輪硬度高、切削性能好，但較脆，所以適合用來刃磨硬質(zhì)合金刀。

粗磨刀具應(yīng)選用粗砂輪，精磨時應(yīng)選用細(xì)砂輪，通常選用φ250mm砂輪來刃磨車刀，磨刀前首先用金剛石筆對砂輪外緣凹凸面進行修整。

3 刃磨車刀的工藝及其方法

在機加工實習(xí)教學(xué)工作中，實習(xí)教師要懂得刀具切削基本原理和刀具幾何角度的理論知識，更重要的要掌握刃磨刀具的基本磨刀技術(shù)。刀具刃磨分為機械刃磨和手工刃磨，因手工刃磨方便靈活，對磨刀設(shè)備要求不高，所以手工刃磨是最基本的刃磨方法。根據(jù)筆者的刀具刃磨經(jīng)驗，現(xiàn)以90°硬質(zhì)合金（YT15）外圓車刀為例，介紹車刀刃磨工藝及其方法。

3.1 刃磨車刀工藝

車刀刃磨分為粗磨和精磨。粗磨時，先刃磨主后刀面，同時磨出主偏角和主后角；再刃磨副后刀面，同時磨出副偏角和副后角；最后刃磨前刀面，同時刃磨前角；精磨時，先修磨前刀面，再修磨主后刀面和副后刀面，最后修磨刀尖圓弧。對于角度要求較高的刀具，要用萬能量角器進行檢測刀具角度，保證正確的刀具幾何角度。

3.2 刃磨車刀的方法

采用氧化鋁砂輪先磨去車刀前面、后面上的焊渣。粗磨主后刀面和副后刀面的刀頭部位。刃磨時，車刀翹起比刀體上的后角大2°～3°，并稍微高于砂輪中心的水平位置處刃磨，然后再刃磨刀頭上的主后角和副后角。

需用碳化硅砂輪粗磨刀頭上主后刀面，磨主后刀面時，將刀體向砂輪方向傾斜一個比主后角大2°，同時刀柄應(yīng)與砂輪軸線保持平行。刃磨時，先把車刀已磨好的后刀面靠在砂輪的外緣，開始刃磨時應(yīng)在接近砂輪中心水平位置，然后使其刃磨位置向砂輪靠近，并作左右緩慢均勻的移動，當(dāng)后刀面磨至刀刃處停止，這樣可同時磨出主偏角90°和主后角。

粗磨刀頭上的副后刀面，磨副后刀面時，刀桿尾部應(yīng)向右轉(zhuǎn)副偏角一定角度，同時車刀底平面向砂輪方向傾斜一個比副后角大2°。具體刃磨工藝與粗磨刀頭上主后刀面一樣，只不過粗磨副后刀面時砂輪應(yīng)磨到刀尖處為止，同時可磨出副偏角κr′和副后角αo′。粗磨前刀面刀體尾部下傾，按前角大小傾斜前刀面，使切削刃與刀體地面平行或傾斜一定角度，使前刀面自下向上慢慢接觸砂輪，并在磨前刀面同時磨出前角γo。

刃磨卷屑槽、卷屑槽是切削塑性材料的關(guān)鍵。如果卷屑槽刃磨得不好，切削時不易斷屑，會不斷纏繞在工件或刀具上，這樣會刮傷已加工的表面，影響到正常切削，嚴(yán)重的可能會發(fā)生安全事故。在刀具前刀面刃磨卷屑槽是便于切削時，屑由于切削產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力不斷變形而折斷。刃磨之前，需將用修砂輪的金剛石筆修磨SiC砂輪，使砂輪的外緣均勻平整。刃磨時，刀頭應(yīng)垂直向上或向下刃磨。

精磨主后刀面和副后刀面，精磨前要用金剛石修磨細(xì)SiC砂輪，保持砂輪平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)。刃磨時將車刀底平面靠在調(diào)好的托架上，然后刀刃輕微地靠在砂輪的外緣上，并沿砂輪外緣緩慢地左右移動，使砂輪磨損均勻、車刀切削刃平直光滑。

刃磨負(fù)倒棱，主切削刃起到刀具主要切削加工工作。為了改善其切削受力和散熱問題，應(yīng)提高主切削刃的強度，一般常在車刀的主切削刃上磨出負(fù)倒棱。負(fù)倒棱的角度一般為-5°～-10°，其寬度b約為為0.6f，f為走刀量。對于硬質(zhì)合金車刀，需采用較大前角及其切削強度、硬度極低的材料，應(yīng)不適合采用負(fù)倒棱。刃磨負(fù)倒棱時，為了保證切削刃的質(zhì)量，采用直磨方法用力要輕微，要使主切削刃的后端向刀尖方向擺動。

刃磨過渡刃，過渡刃有直線形和圓弧形兩種。刃磨圓弧形過渡刃時使刀具左右擺動，刃磨直線形過渡刃時使刀具自下向上。在砂輪上手工刃磨刀具，若其切削刃不夠平滑光整。用這樣的刀具車削時，不僅會直接影響到工件的表面粗糙度，還會降低刀具的使用壽命率。手工刃磨后的硬質(zhì)合金車刀須用細(xì)碳化硅油石來回移動研磨其刀刃，以免車刀在切削過程會產(chǎn)生崩刃現(xiàn)象。

4 刃磨車刀時注意問題

（1）在磨刀前，要嚴(yán)格檢查砂輪是否完好，安裝砂輪應(yīng)保證牢固、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。

（2）刃磨車刀時，磨刀者應(yīng)站在砂輪的側(cè)面，不要正對砂輪，以免磨粒飛進眼中；兩手握車刀時要平穩(wěn)，用力不能過大，要不斷左右移動，使車刀受力均勻，防止硬質(zhì)合金車刀產(chǎn)生裂紋。

（3）刃磨車刀時應(yīng)自下而上緩慢接觸砂輪，刀具刀頭上端部位與砂輪接觸時要快速脫離，否則會碰傷已磨好的刀刃。

（4）刃磨高速白鋼刀須時常把車刀放到水中冷卻，防止車刀因溫度升高而退火；刃磨硬質(zhì)合金車刀只須將發(fā)熱后的刀桿放到水中冷卻，注意刀頭處不能放到水中，避免刀頭發(fā)生裂紋。

5 結(jié)語

正確理解刀具組成和刀具幾何角度，是正確刃磨車刀的前提。刃磨好的車刀，要在車床上加工試驗，隨時觀察切削情況。只有反復(fù)練習(xí)刃磨，才能掌握車刀的刃磨工藝和方法，合理的刀具刃磨工藝有利于保證工件的加工質(zhì)量和提高機加工實習(xí)的教學(xué)質(zhì)量。

[1]陳錫渠，彭曉南.金屬切削原理與刀具[M].北京大學(xué)出版社，2006.4.

[2]黎覺鋼.車刀刃磨基本知識闡述[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2012（21）:191.

TG659

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1671-0711（2017）04（下）-0066-02