淺析90°外圓車刀的刃磨工藝

譚進瑜，黃伯志，吳福輝

（廣東石油化工學院機電工程學院，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

（廣東石油化工學院機電工程學院，廣東 茂名 525000）

以90°硬質合金外圓車刀為例，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量的關鍵，亦突出了刀具刃磨在機械加工實習教學的重要性。

砂輪；硬質合金刀具；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，刀具刃磨質量的好壞直接影響到工件的加工質量，這說明了刀具刃磨在機械加工中是相當重要的。

在刃磨硬質合金刀具時，由于其刀具材料具有刀片較脆、導熱性差、硬度高等特點，如果采用數控工具磨床機械刃磨，設備價格昂貴，刃磨時較容易產生裂紋，磨損后不易修復。所以，采用普通砂輪進行手工刃磨，適合現在機加工實習教學需求和實際情況。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生。雖然手工刃磨對實習老師和學生來說是比較辛苦，但它不但提高老師刃磨刀具技能水平，而且可有效培養學生實習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，它們是金工實習教學較常用的磨刀砂輪。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、磨削時發熱少，但砂粒硬度較低，所以用來刃磨高速白鋼車刀和硬質合金刀桿部分。SiC砂輪硬度高、切削性能好，但較脆，所以適合用來刃磨硬質合金刀。

粗磨刀具應選用粗砂輪，精磨時應選用細砂輪，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

在機加工實習教學工作中，實習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。刀具刃磨分為機械刃磨和手工刃磨，因手工刃磨方便靈活，對磨刀設備要求不高，所以手工刃磨是最基本的刃磨方法。根據筆者的刀具刃磨經驗，現以90°硬質合金（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，刀桿尾部應向右轉副偏角一定角度，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，嚴重的可能會發生安全事故。在刀具前刀面刃磨卷屑槽是便于切削時，屑由于切削產生內應力不斷變形而折斷。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SiC砂輪，保持砂輪平穩旋轉。刃磨時將車刀底平面靠在調好的托架上，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，應提高主切削刃的強度，一般常在車刀的主切削刃上磨出負倒棱。負倒棱的角度一般為-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，應不適合采用負倒棱。刃磨負倒棱時，為了保證切削刃的質量，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。手工刃磨后的硬質合金車刀須用細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生崩刃現象。

4 刃磨車刀時注意問題

（1）在磨刀前，要嚴格檢查砂輪是否完好，安裝砂輪應保證牢固、運轉平穩。

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

（3）刃磨車刀時應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；刃磨硬質合金車刀只須將發熱后的刀桿放到水中冷卻，注意刀頭處不能放到水中，避免刀頭發生裂紋。

5 結語

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。只有反復練習刃磨，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量和提高機加工實習的教學質量。

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

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

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1671-0711（2017）04（下）-0066-02