刀具刃磨实验指导书.doc

刀具刃磨实验指导书 车刀刃磨实验指导书一.实验目的1.深化对刀具结构、刀具几何角度的认识；2.了解刀具刃磨的基本方法和操作步骤；3.了解砂轮机、磨刀机、台式钻床普通车床的使用注意事项，初步掌握砂轮机、磨刀机、台式钻床普通车床的基本操作方法；4.了解万能车刀量角台的结构、工作原理及使用方法；5.掌握车刀主要几何角度的测量方法。 6.加深对有关基本概念的理解。 二.实验设备及材料1.砂轮机；2.磨刀机；3.普通车床；4.台钻；5.车刀量角台；6.游标卡尺；7.150长，1515方钢每位学生至少1根（材质Q235）；8.旧麻花钻（812）。 9.钢板（材质Q235），适当尺寸，用于钻孔验证麻花钻刃磨效果。 三.实验原理1.车刀的组成及主要几何角度 （1）车刀的组成车刀由夹持部分（刀杆）和切削部分（刀头）组成。 其中承担切削工作的部分为车刀的切削部分，车刀的切削部分的组成要素如图s4-1所示，包括“三面两刃一尖”，即前刀面、后刀面、副后刀面、主切削刃、副切削刃和刀尖。 （2）车刀主要几何角度车刀几何角度是在静态坐标参考系中度量的车刀的刀面、切削刃和静态坐标系组成平面之间的夹角，它是车刀设计、制造和刃磨的主要依据。 常见的静态坐标参考系分为两种，一为正交平面参考系，二为法平面参考系，如图2所示。 车刀在正交平面参考系度量的主要几何角度包括前角o、后角o、主偏角r、副偏角r、刃倾角s和副后角o六个角度，在法平面参考系度量的主要几何角度包括主偏角r、副偏角r、法向前角n、法向后角n、刃倾角s。 图S4-12.万能量角台的结构图s4-4所示的万能车刀量角台，不仅能测量主剖面参考系的基本角度，而且也能很容易地测量主法剖面参考系的角度。 它主要由底座、立柱、测量台、定位块、大小刻度盘、大小指度片、螺母等组成。 其中底座和立柱是支承整个结构的主体。 刀具放在测量台上，靠紧定位块，可随测量台一起顺时或逆时针方向旋转，并能在测量台上沿定位块前后移动和随定位块左右移动。 旋转大螺母可使滑体上下移动，从而使两刻度盘及指度片达到需要的高度。 使用时，可通过旋转测量台或大指度片，使大指度片的前面或底面或侧面与刀具被测要素紧密贴合，即可从底座或刻度盘上读出被测角度数值。 3、普通外圆车刀刃磨的方法根据普通外圆车刀的结构，刃磨时主要刃磨后刀面、前刀面和副后刀面。 图s4-3万能虎钳的构造原理图3万能车刀量角台的结构图2正交平面与法平面参考系 （1）在砂轮机上粗磨普通外圆车刀首先按照给定的主偏角刃磨后刀面，用目测方法磨出主偏角r的实际度数，尽量减少误差。 然后以形成的前刀面和后刀面之间的棱线（主切削刃）为轴线，向刀具材料内部转动后刀面，使后刀面上形成后角o。 用相同的方法刃磨出副偏角r和副后角o。 最后刃磨前刀面，以主切削刃为轴线向材料内部转动刀具，刃磨出前角o，再以刀尖为中心转动刀具刃磨刃倾角s。 具体方法如图4所示。 （2）在磨刀机上精磨刀具角度1)刃磨后刀面a.原始位置调整调整万向虎钳，使转轴O1位于铅垂位置、转轴O2位于水平位置且与砂轮工作端面相垂直、转轴O3，位于水平位置且与砂轮工作端面相平行。 b.安装车刀将车刀夹持在虎钳中。 这时基面与O3轴垂直，车刀纵向轴线与磨床主轴轴线平行。 c.刃磨位置调整按以下次序调整虎钳各轴，图5是刃磨后刀面调整示意图。 a)顺时针转动轴O3，转角值等于主偏角r。 此时主切削刃位于砂轮工作平面，切削平面与砂轮端面重合。 b)转动轴O2，转角值等于刃倾角s，转向则根据s值的正或负决定。 操作者面向砂轮，s值为正时顺时针转动，s值为负时逆时针转动。 此时主切削刃与Ol轴平行。 c)逆时针转动轴O1，转角值等于法向后角n。 此时车刀后刀面位于砂轮工作平面。 图4在砂轮机上刃磨普通外圆车刀的方法2)刃磨前刀面原始位置调整在刃磨后刀面的原始位置基础上，将虎钳绕轴O1顺时针旋转90，使轴线O3，与磨床主轴中心平行。 安装车刀将车刀夹持在虎钳中，这时，基面平行于砂轮端面。 刃磨位置调整按以下次序调整虎钳各轴，图6是刃磨前刀面调整示意图。 a.操作者面向砂轮，逆时针转动轴O3，转角值等于主偏角r。 此时主切削刃位于铅垂平面内，切削平面与砂轮端面垂直。 b.转动轴O2，转角值等于刃倾角s，转向则根据s值的正或负决定。 操作者面向虎钳，s值为正时逆时针转动，s值为负时顺时针转动。 此时主切削刃与Ol轴平行。 c.顺时针转动轴O1，转角值等于法向前角n。 此时车刀前刀面位于砂轮工作平面。 3)刃磨副后刀面在刃磨前、后刀面基础上，参照刃磨后刀面调整虎钳的方法，将副后刀面磨出，其中推荐法向副后角取10。 4.外圆车刀的几何角度的测量 (1)原始位置调整将万能车刀量角台的大小指度片及测量台指度片全部调到零位，并把刀具放在测量台上，使车刀贴紧定位块、刀尖贴紧大指度片的大面。 此时，大指度片的底面与基面平行，刀杆的轴线与大指度片的大面垂直，如图7所示。 (2)在基面Pr内测量主偏角r、副偏角r?旋转测量台，使主切削刃与大指度片的大面贴合(图8)，根据主偏角定义，即可直接在度座上读出主偏角r的数值。 同理，旋转测量台，使副刀刃与大指度片的大面贴合，即可直接在底座上读出副偏角r?的数值。 图5刃磨后刀面调整示意图图6刃磨前刀面调整示意图图7原始位置的调整5.麻花钻的结构与几何参数1）麻花钻的基本结构包括钻柄部和颈部。 柄部是钻头的夹持部分，用于传递扭矩。 小直径的麻花钻柄部制成圆柱，直径大于12mm的均做成莫氏锥度（如图9所示）。 颈部是柄部与工作部分的连接部分，并作为磨外径时砂轮退刀和打印标记处。 小直径钻头不做出颈部。 2）麻花钻的切削部分钻头实际上相当于正反安装的两把内孔车刀的组合刀具，只是这两把内孔车刀的主切削刃高于工件中心（因为有钻心而形成横刃的缘故）。 麻花钻有两条主切削刃、两条副切削刃和一条横刃。 两条螺旋槽钻沟形成前刀面，主后刀面在钻头顶面上。 钻头外缘上两小段窄棱边形成的刃带是副后刀面，在钻孔时刃带起导向作用并保持孔形尺寸。 为减小与孔壁的摩擦，刃带向柄部方向有减小的倒锥量，从而形成副偏角。 在钻心上的切削刃叫横刃，两条主切削刃通过横刃相连接。 麻花钻主切削刃上各点因其切削速度方向不同，基面和切削平面位置也不同，但基面总是包含钻头轴线的平面。 3）麻花钻切削部分结构主要的几何参数a.螺旋角钻头外圆柱面与螺旋槽交线的切线与钻头轴线的夹角为螺旋角，即钻头刃带棱边螺旋线展开成直线与钻头轴线的夹角。 在主切削刃上，半径不同的点的螺旋角不相等，钻头外缘处的螺旋角最大，越靠近钻头中心，其螺旋角越小。 刃带处螺旋角一般为2532。 增大螺旋角可使前角增大，有利于排屑，使切削轻快，但钻头刚性变差。 小直径钻头为提高钻头刚性，螺旋角做得略小。 标准麻花钻的螺旋角一般在1830范围内，大直径钻头取大值。 b.侧前角f麻花钻主切削刃上任意点y的前角oy是在主剖面中测量的前刀面与基面之间的夹角。 图8在基面内测量主偏角图9麻花钻的结构c.外缘后角（侧后角）f主切削刃靠刃带转角处在柱剖面中表示的后角。 d.刃倾角s是在切削平面内测量的主切削刃与基面之间的夹角。 e.顶角2与主偏角r钻头的顶角2是两个主切削刃在与其平行的平面上投影的夹角，标准麻花钻取顶角2=116118。 钻头主偏角r是主切削刃在基面上的投影与进给方向的夹角（锐角）。 f.副偏角r为了减小导向部分与孔壁的摩擦，除了在国家标准中规定直径大于0.75mm的麻花钻在导向部分上制有两条窄的棱边，还规定直径大于l mm的麻花钻有向柄部方向减小的直径倒锥量，从而形成副偏角r。 g.横刃角度横刃是两个主后刀面的相交线。 在端面投影上，横刃与主切削刃之间的夹角为横刃斜角，是在端平面测量的中剖面与横刃的纯夹角。 标准麻花钻的横刃斜角=133125。 当后角磨得偏大时，横刃斜角减小，横刃长度增大。 6.麻花钻的刃磨标准麻花钻是一种非常普通的钻孔工具。 它结构简单,刃磨方便。 但要把它真正刃磨好，把刃磨的方法和技巧掌握好，也不是一样轻松的事。 1)对标准麻花钻的刃磨要求顶角为1182?孔缘处的后角o为1014横刃斜角为5055两主切削刃长度以及和钻头轴心线组成的两个角要相等。 两个主后刀面要刃磨光滑。 2)刃磨麻花钻的方法与步骤手磨时主要分以下几步粗磨，主要把麻花钻磨损部分磨掉，只要螺旋槽外缘有磨损的部分都去掉，这样才能保证底孔质量，方便螺纹加工。 当然磨的时候也同时要保证对称，我的方法是磨一下，转180度。 精磨，细砂轮上干，主要保证角度，对称，粗糙度。 118角度的话只要不是太离谱，一般都能用，初学者也可以有意放大一点，这样切削刃缩短，磨起来更方便。 初学者不要像老师傅那样上下摆动去磨后角，其实就算是磨成平面，也不影响使用，还便于自己掌握手感。 对称度也是靠磨一下，转180度。 精磨后的粗糙度其实也很重要，虽然是后刀面，不参与切削，但其实粗糙度越好，摩擦力越小，降低温度，且切削刃也更整齐，改善孔底质量。 所以要保证整个后刀面的粗糙度。 修横刃，由于手工磨，不可能把中心定的很准，所以一定要留下中间一段长度不磨。 根据具体情况修分屑槽。 8mm以下一般不搞。 精油石去毛刺，磨后的刃口常常会有毛刺，如果直接使用，用不了多久就容易产生积屑留或者崩刃，所以修整一下刃口非常必要，还能改善钻孔振动，提高钻孔质量。 3）刃磨麻花钻的技巧口诀一“刃口摆平轮面靠”这是钻头与砂轮相对位置的第一步，往往有学生还没有把刃口摆平就靠在砂轮上开始刃磨了。 这样肯定是磨不好的。 这里的“刃口”是主切削刃，“摆平”是指被刃磨部分的主切削刃处于水平位置。 “轮面”是指砂轮的表面。 “靠”是慢慢靠拢的意思。 此时钻头还不能接触砂轮。 口诀二:“钻轴斜放出锋角”指钻头轴心线与砂轮表面间的位置关系。 “锋角”即顶角1182?的一半，约为60这个位置很重要，直接影响钻头顶角大小及主切削刃形状和横刃斜角。 要提示学生记忆常用的一块30、60、90三角板中60的角度，学生便于掌握。 口诀一和口诀二都是指钻头刃磨前的相对位置；二者要统筹兼顾，不要为了摆平刃口而忽略了摆好斜角，或为了摆好斜放轴线而忽略了摆平刃口。 在实际操作中往往很会出这些错误。 此时钻头在位置正确的情况下准备接触砂轮。 口诀三“由刃向背磨后面”指从钻头的刃口开始沿着整个后刀面缓慢刃磨。 这样便于散热和刃磨。 在稳定巩固口诀 一、二的基础上，此时钻头可轻轻接触砂轮，进行较少量的刃磨刃磨时要观察火花的均匀性，要及时调整压力大小，并注意钻头的冷却。 当冷却后重新开始刃磨时，要继续摆好口诀 一、二的位置，这一点往往在初学时不易掌握，常常会不由自主地改变其位置的正确性。 口诀四“上下摆动尾别翘”这个动作在钻头刃磨过程中也很重要,往往有学生在刃磨时把“上下摆动”变成了“上下转动”，使钻头的另一主刀刃被破坏。 同时钻头的尾部不能高翘于砂轮水平中心线以上，否则会使刃口磨钝，无法切削。 在上述四句口诀中的动作要领基本掌握的基础上，对钻头的后角要充分注意，不能磨得太大或过小。 可以用一支过大后角的钻头和另一支过小后角的钻头在台钻上试钻。 过大后角的钻头在钻削时，孔口呈三边或五边形，振动厉害，切屑呈针状；过小后角的钻头在钻削时轴向力很大，不易切入，钻头发热严重，无法钻削。 通过比较、观察、反复地“少磨多看”试钻及对横刃的适当修磨，能掌握麻花钻的正确刃磨方法，较好地控制后角的大小。 当试钻时，钻头排屑轻快，无振动，孔径无扩大，则可以转入其它类型的刃磨练习。 四、砂轮机使用的主要安全注意事项 1、须做到工作服穿戴整齐，戴上防护眼镜，女生必须戴好防护帽。 2、合闸开机前要检查电线是否完好，机床各部位是否正常，并观察机床周围人员是否处于安全位置。 并检查砂轮有无损伤。 合闸后要进行试运转，观察运转有无障碍。 使用前必须空转一分钟，正常运转后方可操作。 3、磨削时，操作者应立于砂轮机的侧面，严禁正面对着砂轮。 不得用力过猛，撞击砂轮。 4、操作时不得与他人谈话，严禁在砂轮机旁戏闹，以免发生危险。 使用砂轮机方可启用。 5、不可用砂轮的侧面磨削金属。 在同一砂轮片上，禁止二人同时使用。 6、磨削较小工件或薄片时，要特别小心，防止卷入砂轮罩壳内。 7、砂轮不许沾水，要经常保持干燥，以防湿水后失去平衡而造成事故。 （其他安全注意事项见实验室内的砂轮机安全操作规程） 五、实验报告 一、刃磨车刀的几何角度测量值 二、作业1按比例绘制