车刀的刃磨 (1)
任务五:车刀的刃磨
任务描述:
生产实践证明,合理地选用和正确地刃磨车刀,对保证加工质量、提高生产效率有极大的影响。因此,研究车刀的主要角度,正确地刃磨车刀,合理地选择、使用车刀是车工必须掌握的关键技术之一。
任务要求:
1、了解车刀的材料、种类和用途。 2、了解砂轮的种类和使用砂轮的安全知识。 3、初步掌握车刀的刃磨姿势及刃磨方法。 任务实施: 一、相关工艺知识 1、车刀的基本性能
车刀切削部分在很高的切削温度下工作,连续经受强烈摩擦,并承受很大的切削力和冲击,所以切削部分的材料必须具备下列基本性能:
(1)硬度 车刀切削部分材料的硬度必须高于被加工材料的硬度。常温下,刀具硬度应在HRC60以上。
(2)耐磨性 刀具材料在切削过程中承受剧烈的摩擦,因此必须具有较好的耐磨性。
(3)强度和韧性 切削时车刀要能承受切削力与冲击力。 (4)耐热性 耐热性越好,材料允许的切削速度越高。 (5)工艺性 刀具材料应尽可能具有良好的工艺性和经济性 2、车刀切削部分常用材料 1〕 高速钢;〔又称锋钢、白钢〕
特点:强度高、韧性好、能承受较大的冲击力,工艺性好,易刃磨成形,刃口锋利;耐热性差,不适于高速切削。
常用牌号:W18Cr4V W9Cr4V2 2〕 硬质合金
特点:硬度高,耐磨性好,可高速切削;抗弯强度和抗冲击韧性差。
常用牌号:钨钴类YG3、YG6、YG8;钨钴钛类YT5、YT15、YT30等。 3、车刀的种类与用途
a)90°偏刀、b)75°外圆车刀、c)45°外圆、端面车刀、 d) 切断刀、e) 内孔车刀、f) 成形刀、g) 螺纹车刀
常用车刀种类
车刀的用途
1) 90°车刀(外圆车刀) 又叫偏刀。主要用于车削外圆、阶台和端面 2) 45°车刀(弯头车刀) 主要用来车削外圆、端面和倒角 3) 75°车刀 用于车削外圆 4) 切断刀 用于切断或车槽 5) 内孔车刀 用于车削内孔 6) 成形车刀 用于车削成形面 7) 螺纹车刀 用于车削螺纹 4、车刀切削部分的组成和主要角度 1)车刀切削部分
“三面”“两刃”“一刀尖” 2)车刀主要角度
二、砂轮
1、砂轮的选用 必须根据刀具材料来选用
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车刀的刀柄部分。氧化铝砂轮也称为刚玉砂轮。
2) 碳化硅砂轮 碳化硅砂轮多呈绿色,其磨粒硬度高,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。GB2477—83规定了41个粒度号,粗磨时用粗粒度,精磨时用细粒度。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。
2、使用砂轮的安全知识 1) 刃磨时必须戴防护镜。
2) 新装砂轮必须经过严格检查,经试转合格后(不少于3分钟)才能使用。 3) 砂轮磨削面须经常修整。
4) 磨刀时,操作者应尽量避免正对砂轮,以站在砂轮的侧面为宜。这样不仅可防止砂粒飞入眼中,更重要的是可避免因万一砂轮破损而伤人。一台砂轮机以一个人操作为好,不允许多人聚在一起围观。
5) 磨刀时,不要用力过猛,以防打滑而伤手。 6) 使用平型砂轮时,应尽量避免在砂轮侧面上刃磨。 7) 刃磨结束,应随手关闭砂轮机电源。
三、刃磨车刀的方法及步骤
1、下面以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。 (可采用24#--36#氧化铝砂轮) 2) 粗磨主后面和副后面的刀柄部分。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。 (可采用24#--36#氧化铝砂轮)
3) 粗磨刀体上主后面 磨主后面时,刀柄应与砂轮轴线保持平行,同时将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,然使刃磨位置继续向砂轮靠近,并作左右缓慢移动。当砂轮磨至刀刃处既可结束。这样可同时磨出Kr=90°的主偏角和主后角。(可选用36#~60#碳化硅砂轮)
4) 粗磨刀体上的副后面 磨副后面时,刀柄尾部应向右转过一个副偏角K 'r 的角度,同时车刀底平面向砂轮方向倾斜一个比副后角大2°。具体刃磨方法与粗磨刀体上主后面大体相同。不同的是粗磨副后面时砂轮应磨到刀尖处为止。如此,也可同时磨出副偏角K 'r 和副后角α′ο。
5) 粗磨前刀面 以砂轮的端面粗磨出车刀的前面,并在磨前面的同时磨出前角γ°。
(a) (b) (c) (d)
刃磨外圆车刀的一般步骤
a) 磨前刀面 b)磨主后刀面 c)磨副后刀面 d)磨刀尖圆弧
6) 磨断屑槽 解决好断屑是车削塑性金属的一个突出问题。若切削连绵不断、成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,使切削产生内应力而强迫它变形而折断。
断屑槽常见的有圆弧型和直线型二种(见下图)。圆弧型断屑槽的前角一般较大,适于切削较软的材料;直线型断屑槽前角较小,适于切削较硬的材料。
断屑槽的宽窄应根据切屑深度和进给量来确定(具体见下表)。
手工刃磨的断屑槽一般为圆弧型。刃磨时,须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。若刃磨直线型断屑槽,则砂轮的交角处须修磨得很尖锐。刃磨时刀尖可向上磨或向下磨。但选择刃磨断屑槽的部分时,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,须注意如下要点:
A. 砂轮的交角处应经常保持类锐或具有一定的圆弧状。当砂轮棱边边磨损出较大圆角时, 应及时修整。
B. 刃磨的起点位置应该与刀尖、主切削刃离开一定距离,不能一开始就直接刃磨到主切削刃和刀尖上,而使度切削刃和刀尖磨坍。一般起始位置与刀尖的距离等于断屑槽和长度的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。
C. 刃磨时,不能用力过大,车刀应沿刀柄方向作上下缓慢移动。要特别注意刀尖,切莫把断屑槽的前端磨坍。
D. 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段;尺寸较小的则可一次磨成形。
7)精磨主后面和副后面 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,并使切削刃轻轻地靠住砂轮的端面上,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。
8) 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(见下图)。负倒棱的倾斜角度γf 一般为-5°~-10°,其宽度b 为走刀量的0.5~0.8倍,即b=(0.5~0.8)f 。
对于采用较大前角的硬质合金车
刀,及车削强度、硬度特别低的材料,则不宜采用负倒棱。
刃磨负倒棱时,用力要轻微,要使主切削刃的后端向刀尖方向摆动。刃磨时可采用直磨法和横磨法。为了保证切削刃的质量,最好采用直磨法。(可选用绿色碳化硅砂轮(其粒度号为180#~200#)或金刚石砂轮。
9) 磨过渡刃 过渡刃有直线型和圆弧型两种。其刃磨方法与精磨后刀面时基本相同。刃磨车削较硬材料车刀时,也可在过渡刃上磨出负倒棱。
10) 车刀的手工研磨 在砂轮上上磨的车刀,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凹凸不平状态。使用这样的车刀车削时,不仅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。所以的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。
研磨后的车刀,应消除在砂轮上刃磨后的残留痕迹,刀面表面粗糙度值应达到Ra0.4~0.2μm 。
2、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。
6) 刃磨高速钢车刀时,应及时冷嘲热讽却,以防刀刃退火,致使硬度降低。而刃磨硬质合金刀头车刀时,则不能把刀体部分置于水中冷却,以防刀片因骤冷而崩裂。
7) 在磨刀前,要对砂轮机的防护设施进行检查。如防护罩壳是否齐全;有托架的砂轮,其托架与砂轮之间的间隙是否恰当等。
项目练习
1、一般车刀由哪几个面、哪几条切削刃组成? 2、常用车刀的材料有哪两大类?各有何特点? 3、断屑槽有何作用?如何刃磨?
4、刃磨练习(刀具准备)操作内容:根据图样,要求刃磨一把90°车刀
附:任务拓展
冷却液
一、切削液的作用
1、冷却作用 它能吸收并带走切削区大量的热量,改善散热条件,降低刀具和工件的温度,从而延长了刀具的使用寿命,并能防止工件因热变形而产生的尺寸误差。
2、润滑作用 它能减少刀具、切削、工件之间的摩擦,使切削力和切削热降低,减少了刀具的磨损,使排屑顺利,并提高工件的表面质量。对于精加工,润滑作用就显得更重要了。
3、清洗作用 它可将切屑带走,使切削顺利进行。 二、切削液的分类
1、乳化液 主要起冷却作用。是把乳化油用15~20 倍的水稀释而成。 2、切削油 主要起润滑作用。主要成分是矿物油。 三、切削液的选择
1、粗加工时,加工余量和切削用量较大,产生大量的切削热。这时选用原则应该以降温为主,所以应选用乳化液。
2、精加工时,主要为了延长刀具的使用寿命,保证工件的精度和表面质量,所以最好选择切削油。
其它车刀材料
涂层刀具材料: 它是在硬质合金或高速钢基体上,涂敷一层几微米厚的高硬度、高耐磨性的金属化合物(如碳化钛、氮化钛、氧化铝等) 而制成。
金刚石: 它是目前已知的最硬材料,硬度接近于10000HV (硬质合金为1300∼1800HV )。能对陶瓷、硬质合金等高硬度耐磨材料进行切削加工,使用寿命极高。但金刚石的热稳定性较差,因此不宜加工钢铁材料。
立方氮化硼(CBN ): 其硬度为8000~9000HV,仅次于金刚石。热稳定性和化学惰性比金刚石好,可耐1300~1500℃的高温;能切削淬硬钢、冷硬铸铁和高温合金等。立方氮化硼刀片可用机械夹固或焊接的方法固定在刀杆上,也可以将立方氮化硼与硬质合金压制在一起成为复合刀片。
陶瓷: 纯氧化铝AL2O3陶瓷、复合氧化铝AL2O3—TiC 陶瓷、复合氮化硅Si3N4—TiC —Co 陶瓷。可用于加工钢、铸铁,对于冷硬铸铁、淬硬钢的车削和铣削特别有效,其使用寿命、加工效率和已加工表面质量常高于硬质合金刀具。其主要缺点是:抗弯强度低,冲击韧度差,导热能力低和线膨胀系数大;对冲击十分敏感,容易破裂。因此,应用受到限制。