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，所以车刀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°车刀（外圆车刀），又叫偏刀。主要用于车削外圆、阶台和端面

b）45°车刀（弯头车刀），主要用来车削外圆、端面和倒角

c）75°车刀，用于车削外圆

d）切断刀，用于切断或车槽

e）内孔车刀，用于车削内孔

f）成形车刀，用于车削成形面

g）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。氧化铝砂轮也称为白刚玉砂轮。

（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，然后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°的角度。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。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°。

（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（见上图）。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。

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塌。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。

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塌。

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（见右图）。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）两手握刀的距离错开，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，应及时放入水中冷却，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。

其他车刀材料

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。 xfytWqht6JVaIN07P740KN244enKqU9oclEAeoWAZyvN9iLHNQ1VojmlcTHpSRX5