车刀的刃磨分机械刃磨和手工刃磨两种。机械刃磨效率高、质量好,操作方便。但目前中小型工厂仍普遍采用手工刃磨。因此,车工必须掌握手工刃磨车刀的技术。
一、砂轮的选用
目前常用的砂轮有氧化铝和碳化硅两类,刃磨时必须根据刀具材料来选定。
1.氧化铝砂轮
氧化铝砂轮多呈白色,其砂粒韧性好,比较锋利,但硬度稍低(指磨粒容易从砂轮上脱落),适于刃磨高速钢车刀和硬质合金的刀柄部分。
2.碳化硅砂轮
碳化硅砂轮多呈绿色,其砂粒硬度高,切削性能好,但较脆,适于刃磨硬质合金车刀。
砂轮的粗细以粒度表示。GB 2477—1983规定了41个粒度号,粗磨时用粗粒度(基本粒尺寸大),精磨时用细粒度(基本粒尺寸小)。
二、车刀刃磨的方法和步骤
现以90°硬质合金(YT15)外圆车刀为例,介绍手工刃磨车刀的方法。
(1)先磨去车刀前面、后面上的焊渣,并将车刀底面磨平。可选用粒度号为24#~36#的氧化铝砂轮。
(2)粗磨主后刀面和副后刀面的刀柄部分(以形成后隙角)。刃磨时,在略高于砂轮中心的水平位置处将车刀翘起一个比刀体上的后角大2°~3°的角度,以便再刃磨刀体上的主后角和副后角,如图2-14所示。可选粒度号为24#~36#、硬度为中软(ZR1、ZR2)的氧化铝砂轮。
图2-14 粗磨刀柄上的主后刀面、副后刀面(磨后隙角)
(a)磨主后刀面上的后隙角;(b)磨副后刀面上的后隙角
(3)粗磨刀体上的主后刀面:磨主后刀面时,刀柄应与砂轮轴线保持平行,同时刀体底平面向砂轮方向倾斜一个比主后角大2°的角度。刃磨时,先把车刀已磨好的后隙面靠在砂轮的外圆上,以接近砂轮中心的水平位置为刃磨的起始位置,然后使刃磨位置继续向砂轮靠近,并做左右缓慢移动。当砂轮磨至刀刃处时即可结束,如图2-14(a)所示。这样可同时磨出κr=90°的主偏角和主后角。可选用粒度号为36#~60#的碳化硅砂轮。
(4)粗磨刀体上的副后刀面:磨副后刀面时,刀柄尾部应向右转过一个副偏角κ′r,同时车刀底平面向砂轮方向倾斜一个比副后角大2°的角度,如图2-14(b)所示。具体刃磨方法与粗磨刀体上主后刀面大体相同。不同的是粗磨副后刀面时,砂轮应磨到刀尖处为止。如此,也可同时磨出副偏角和副后角。
(5)粗磨前刀面:以砂轮的端面粗磨出前刀面,并在磨前刀面的同时磨出前角。
(6)磨断屑槽:断屑是车削塑性金属的一个突出问题。若切屑连绵不断,呈带状缠绕在工件或车刀上,不仅会影响正常车削,而且会拉毛已加工表面,甚至会发生事故。在刀体上磨出断屑槽的目的就是当切屑经过断屑槽时,使切屑产生内应力而强迫它变形而折断。(www.xing528.com)
断屑槽常见的有圆弧形和直线形两种,如图2-15所示。圆弧形断屑槽的前角一般较大,适于切削较软的材料;直线形断屑槽前角较小,适于切削较硬的材料。
图2-15 断屑槽的两种形式
(a)圆弧形;(b)直线形
断屑槽的宽窄应根据切削深度和进给量来确定,具体尺寸见表2-1。
表2-1 硬质合金车刀断屑槽参考尺寸mm
手工刃磨的断屑槽一般为圆弧形。刃磨时,需先将砂轮的外圆和端面的交角处用修砂轮的金刚石笔(或用硬砂条)修磨成相应的圆弧。若刃磨直线形断屑槽,则砂轮的交角需修磨得很尖锐。刃磨时刀尖可向下磨或向上磨。但选择刃磨断屑槽的部位时,应考虑留出刀头倒棱的宽度(即留出相当于走刀量大小的距离)。
刃磨断屑槽难度较大,需注意以下要点:
(1)砂轮的交角处应经常保持尖锐或具有一定的圆弧状。当砂轮棱边磨损出较大圆角时应及时修整。
(2)刃磨时的起点位置应该与刀尖、主切削刃隔开一定距离,不能一开始就直接刃磨到主切削刃和刀尖上,否则会将主切削刃和刀尖磨坍。一般起始位置与刀尖的距离等于断屑槽长度的1/2左右;与主切削刃的距离等于断屑槽宽度的1/2再加上倒棱的宽度。
(3)刃磨时,不能用力过大,车刀应沿刀柄方向做上下缓慢移动。要特别注意刀尖,切莫把断屑槽的前端口磨坍。
(4)刃磨过程中应反复检查断屑槽的形状、位置及前角的大小。对于尺寸较大的断屑槽可分粗磨和精磨两个阶段;尺寸较小的则可一次磨成形。
(5)精磨主后刀面和副后刀面:精磨前要修整好砂轮,保持砂轮平稳旋转。刃磨时将车刀底平面靠在调整好角度的托架上,使切削刃轻轻地靠在砂轮的端面上并沿砂轮端面缓慢地左右移动,使砂轮磨损均匀、车刀刃口平直。可选用绿色碳化硅砂轮(其粒度号为180#~200#)或金刚石砂轮。
(6)磨负倒棱:刀具主切削刃担负着绝大部分的切削工作。为了提高主切削刃的强度,改善其受力和散热条件,通常在车刀的主切削刃上磨出负倒棱,如图2-16所示。
图2-16 磨负倒棱
(7)磨过渡刃:过渡刃有直线形和圆弧形两种。其刃磨方法与精磨后刀面时基本相同,刃磨车削较硬材料的车刀时,也可以在过渡刃上磨出负倒棱。
(8)车刀的手工研磨:在砂轮上刃磨的车刀,其切削刃有时不够平滑光洁。若用放大镜观察,可以发现其刃口上呈凸凹不平状态。使用这样的车刀车削时,不仅会直接影响工件的表面粗糙度,而且也会降低车刀的使用寿命。若是硬质合金车刀,在切削过程中还会产生崩刃现象。所以手工刃磨的车刀还应用细油石研磨其刀刃。研磨时,手持油石在刀刃上来回移动,要求动作平稳、用力均匀,如图2-17所示。研磨后的车刀,应消除在砂轮上刃磨后的残留痕迹,刀面粗糙度值应达到Ra 0.2~0.4μm。
图2-17 用细油石研磨
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