正确刃磨车刀的顺序和方法

发布时间:

2017年06月30日


在金属切削加工中,车工是一个非常重要的工种。俗话说:“三分手艺,七分刀具”,一个好的车工能够根据切削条件的不同刃磨出具有合理几何角度的车刀,这在切削加工中是至关重要的,它能降低成本、提高生产效率。下面以90°钢件粗车刀(YT15)为例,介绍手工刃磨的一般顺序、方法和注意事项。

磨后隙角

采用氧化铝砂轮先磨去车刀前、后的焊接渣,并将车刀底面磨平,随后在车刀主、副后刀面的下部分别磨出一个比后角大2°~3°的后隙角,它的作用是减少后刀面的刃磨面积,使之容易刃磨和磨得光洁。磨削时,车刀要左右缓慢移动,使砂轮磨损均匀;当砂轮磨到硬质合金刀片时,即可结束,并向上移动作圆弧状离开砂轮。

粗磨主、副后角

后角的作用是减少后刀面与工件之间的摩擦,减少后刀面的磨损,提高加工表面质量和刀具耐用度,配合前角调整刀刃和刀头部分的锋利程度、强度和散热体积。

采用绿色碳化硅砂轮粗磨车刀的主、副后角。粗磨出的主、副后角一般为6°~8°,刃磨方法是把车刀上已磨好的后隙面靠在砂轮外圆上,其位置接近砂轮的水平中心线,然后使刃磨位置逐渐接近刀刃处,并作左右移动。粗磨主后角时,应同时刃磨出主偏角和主后角,当砂轮磨至主刀刃时,即可结束。而粗磨副后角时,还应同时磨出副偏角6°~8°,磨至刀尖处即可,此时副切削刃已基本磨出。

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、成带状缠绕在车刀或工件上,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。在刀面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。采用绿色碳化硅砂轮刃磨断屑槽。刃磨方法是在砂轮的左角或右角上刃磨,为了保证刃磨质量,均宜分粗磨、精磨两道工序进行。粗磨时,需要注意以下几点:

1、首先要修整砂轮

把砂轮的左角或右角修整成较小的圆角刃磨的起始位置应与刀尖、主切削刃保持一段距离,通常可使起始位置与刀尖的距离等于断屑槽长度的一半值左右;与主切削刃的距离等于断屑槽宽度的一半值左右。

2、确保车刀的前角值

车刀应转过一个角度,使车刀的刀杆底面和砂轮侧面交成大致等于前角值的夹角。注意断屑槽上的位置,对于平行式断屑槽要求和主切削刃平行,刃磨时,主切削刃应与砂轮侧面平行;对外斜式和内斜式断屑槽要求和主切削刃成一定夹角,刃磨时,主切削刃也应与砂轮侧面成相应的夹角。

3、刃磨时用力不可过大

车刀应沿刀杆方向作上下缓慢移动,刀尖应始终处在砂轮中心至主切削刃的垂线的前面,否则往往容易把断屑槽前端口磨塌。断屑槽不可磨到主切削刃上,更不应把主切削刃磨低,当断屑槽粗磨成形时,它与主切削刃之间要求有近似于走刀量值的间距,保留磨负倒棱的刃口厚度。

4、要反复检查磨出的断屑槽形状、位置及前角大小

当断屑槽的形状基本磨出,准备结束粗磨时,车刀的上下移动要减慢些,而且宜在砂轮处于断屑槽后端部分时,再把车刀退出。

当断屑槽粗磨完毕后,即可进行精磨。精磨时,除了车刀的刃磨位置应尽量和粗磨最后确定的位置相同外,还需特别注意砂轮修整要正确,即应将砂轮上刃磨处的部分修整成符合断屑槽要求的形状,车刀上下移动应更慢些,用力要均匀、轻微。当断屑槽的大小、位置符合要求,表面粗糙度较好时,即可结束精磨。

磨负倒棱

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。负倒棱的倾斜角度一般为-5°~-10°,其宽度b为走刀量的0.5~0.8倍,即b=(0.50.8)f。负倒棱刃磨方法是采用绿色碳化硅砂轮, 车刀需转过两个角度,使刀杆底面在垂直方向上与砂轮侧面成一个等于刃倾角值的夹角,在水平方向上与砂轮侧面成一个等于负倒棱倾斜角值的夹角。刃磨时用力要轻微,车刀要沿主切削刃的方向作适当的左右缓慢移动。当磨出的负倒棱与断屑槽相接,即可结束刃磨,否则,将会影响断屑槽的形状、尺寸或影响下一道刃磨工序。为了保证切削刃的质量,最好采用直磨法。

精磨主、副后角

选用杯形绿色碳化硅砂轮或金刚石砂轮。精磨前要修整好砂轮,保持砂轮平稳旋转。在精磨后角时,首先调整角度挡板使它翘起一个等于后角值的角度,然后把车刀放在上面,使主切削刃轻轻靠在砂轮端面进行刃磨。为了使刀刃受热均匀,不致产生裂纹,车刀还应沿主切削刃方向作左右移动。

当主切削刃全部磨出,无锯齿形缺口,则需检查负倒棱宽度是否符合要求。如不符合则需继续刃磨,此时若刃磨面积过大,可将后隙角磨去一些,直至负倒棱符合要求为止。精磨副后角时,除了角度挡板翘起的角度等于副后角值,车刀位置应使主切削刃与砂轮端面的垂线成一个等于副后角值的夹角外,其余均与刃磨后角时相同。当副切削刃全部磨出即可结束刃磨。

磨过渡刃

过渡刃可分为直线形和圆弧形两种,直线形过渡刃偏角约等于主偏角的一半,其长度等于0.5 mm~2mm,刃磨方法是使角度挡板翘起一个等于后角值的角度,然后把车刀放在上面,按过渡刃的形状来进行刃磨。当需要刃磨直线形过渡刃时,应使车刀主切削刃与砂轮端面成一个大致等于主偏角一半值的角度,再用很小的力,缓慢地把刀尖向砂轮推进。当磨出的过渡刃长度符合要求(一般等于切削深度的1/31/4左右),即可结束刃磨。当需要刃磨圆弧形过渡刃时,则应在车刀刀尖与砂轮端面轻微接触后,刀杆基本上以刀尖为圆心,在主、副切削刃与砂轮端面的夹角大致等于15°的范围内,缓慢、均匀地转动,此时用力要轻微,推进要慢。当磨出的刀尖圆角符合刀尖圆弧半径的要求,即可结束刃磨。

为了提高直线过渡刃的强度,一般在刃磨后,还需用油石在它上面修磨出负倒棱;并用油石修磨过渡刃与主切削刃、副切削刃的交角成小圆角,一般为R0.1~0.3mm。当车刀需要有修光刃时,油石修磨则应放在磨好修光刃后进行。对于圆弧形过渡刃车刀,如果需要有修光刃,则应先磨好修光刃而后再磨圆弧形过渡刃。

磨修光刃

修光刃的角度等于零度,其长度应稍大于走刀量,即l=(1.2~1.5)f。刃磨方法是使角度导板翘起一个等于副后角值的角度(如修光刃后角有特殊要求时,角度导板则应翘起与之相等的角度),把车刀放在上面,使主切削刃与砂轮端面垂直,沿着与砂轮端面垂直的方向,用极轻微的力,缓慢地推动刀杆进行刃磨。当磨出的修光刃宽度符合要求时,即可结束刃磨。如要求磨出的修光刃较宽,则可在刃磨时按左右方向适当移动刀杆,但需特别注意,修光刃必须磨得平直,不可成圆弧形。

刃磨注意事项

新装的砂轮要经过严格检查,保证没有裂缝,才能开始刃磨。砂轮线速度一般为25~35/秒,如果过高会爆裂伤人发生事故,过低则会影响刃磨质量。

砂轮必须装夹牢靠,运转平稳,特别是精磨砂轮。砂轮选择必须根据车刀材料而定,否则将达不到刃磨效果。角度导板必须平直,转动的角度必须正确。

刃磨时压力不宜过大,不可把车刀放在水中冷却,防止刀片因突然收缩而破裂;而在刃磨高速钢车刀时,则需随时用水冷却,避免刀刃退火。砂轮回转方向必须由刀刃向刀体方向转动,否则刀刃会造成锯齿形缺口。

刃磨时应尽量避免正对砂轮,以站在砂轮侧面为宜。

相关技术交流


齿轮修型的作用

齿轮作为机械传动的核心部件,其传动精度与可靠性直接决定设备整体性能。理想状态下,渐开线齿轮可实现平稳啮合,但实际工况中制造误差、受力变形、热变形等因素会导致啮合冲击、载荷偏载等问题。齿轮修型通过对齿廓、齿向等关键部位进行微量精准修整,从根源上改善啮合特性,该技术已成为提升齿轮传动质量的核心手段。

2025年11月24日

齿轮裂纹的危害

齿轮作为机械传动系统的“动力枢纽”,其结构完整性直接决定设备运行的稳定性与可靠性。在制造、安装、运行及维护的全生命周期中,齿轮易因材料缺陷、载荷过载、疲劳磨损、腐蚀侵蚀等因素产生裂纹。裂纹作为一种典型的隐性失效隐患,初期往往难以察觉,但其扩展过程会引发一系列连锁反应,从传动性能衰减逐步升级为设备停机、安全事故及重大经济损失。本文将系统解析齿轮裂纹的核心后果、传导机理及工程警示意义。 一、传动性能急剧恶化,引发系统振动噪声失控 齿轮裂纹的初始影响集中体现为传动精度下降,随着裂纹扩展,齿面接触状态与啮合特性被严重破坏,进而导致振动噪声呈指数级增长,形成“裂纹扩展—啮合失衡—振动加剧—裂纹加速扩展”的恶性循环。 1. 啮合精度失效,传动误差飙升 完整齿轮的齿面呈规则渐开线轮廓,啮合时基圆齿距精准匹配,传动误差通常控制在0.01-0.03mm范围内。当齿根或齿面出现裂纹时,裂纹区域的材料刚度降低,受载后产生局部塑性变形,导致齿距偏差、齿形畸变。实验数据显示,当裂纹深度达到齿厚的10%时,传动误差会从0.02mm骤增至0.15mm以上,远超GB/T 10095.1规定的7级精度要求。这种误差会导致齿轮啮合时出现“卡滞—打滑”交替现象,破坏传动的平稳性。 2. 振动激励增强,噪声污染超标 裂纹引发的齿面变形会使啮合过程从“面接触”变为“点接触+局部冲击”,产生周期性的振动激励。根据机械振动理论,这种激励频率与齿轮转速、齿数耦合,形成特征性的“啮合频率边频带”。某化工设备减速器齿轮实验表明:无裂纹时振动加速度有效值为2.5m/s²,噪声值为72dB;当齿根出现0.5mm深裂纹时,振动加速度升至8.3m/s²,噪声突破95dB,超过《工业企业噪声控制设计规范》(GB/T 50087)规定的85dB限值;当裂纹扩展至1.2mm时,振动加速度可达15m/s²,伴随明显的“异响—颤振”现象。 二、承载能力断崖式下降,诱发突发性断裂失效 齿轮的承载能力依赖于齿面接触强度与齿根弯曲强度的协同保障,而裂纹作为典型的应力集中源,会使局部应力急剧升高,导致强度性能大幅衰减,最终引发突发性断齿事故。 1. 应力集中效应放大,强度性能骤降 根据断裂力学理论,裂纹尖端的应力集中系数Kt与裂纹长度、尖端曲率半径相关,公式可简化为Kt=1+2√(a/ρ)(其中a为裂纹深度,ρ为裂纹尖端曲率半径)。当齿轮出现0.3mm深的齿根裂纹时,应力集中系数可从完整齿轮的1.2增至3.5以上,局部应力直接超过材料屈服强度。某风电齿轮箱齿轮(材料42CrMo)的实测数据显示:完整齿轮的齿根弯曲强度极限为850MPa,存在0.4mm深裂纹时强度极限降至320MPa,降幅达62.4%;当裂纹扩展至0.8mm时,强度极限仅为180MPa,无法承受额定载荷的50%。 2. 疲劳扩展加速,突发断齿风险激增 齿轮在变载荷工况下,裂纹会沿“最大切应力方向”疲劳扩展,扩展速率遵循Paris公式(da/dN=C(ΔK)^m,其中ΔK为应力强度因子幅)。初期微裂纹(深度<0.2mm)扩展较慢,可能维持数百小时;但当裂纹深度超过齿厚的15%时,扩展速率会提升10-15倍,从“稳定扩展”进入“失稳扩展”阶段,短时间内即可贯穿齿厚导致断齿。 三、触发连锁故障,导致系统级停机事故 齿轮作为传动系统的核心部件,其裂纹失效并非孤立事件,会通过“载荷传导”“振动传导”两种路径波及轴系、轴承、箱体等关联部件,形成多部件连锁故障,最终导致整个设备停机。 1. 轴系与轴承的二次损伤 齿轮裂纹引发的啮合冲击会通过轮毅传递至传动轴,导致轴系产生弯曲振动与扭振,使轴颈与轴承内圈的配合间隙异常变化,出现“偏磨—发热”现象。同时,断齿产生的金属碎屑会进入轴承滚道,造成滚珠与滚道的研磨损伤,引发轴承卡死。 2. 箱体与基础结构的疲劳损伤 持续的剧烈振动会通过轴承座传递至齿轮箱体,使箱体螺栓松动、结合面密封失效,出现润滑油泄漏;长期振动还会导致箱体应力集中区域(如轴承座孔周边)产生疲劳裂纹,破坏箱体的结构完整性。对于固定在混凝土基础上的设备,振动会削弱基础与设备的连接强度,引发基础沉降或开裂,进一步加剧设备失衡。某发电厂引风机齿轮箱因齿轮裂纹未及时处理,最终导致箱体开裂、基础沉降,设备停机维修长达72小时。 四、总结与防控要点 制造阶段:严控材料纯度与热处理工艺,消除初始裂纹隐患; 运行阶段:采用振动监测、油液分析(铁谱/光谱)等手段,实现裂纹早期预警; 维护阶段:发现微裂纹及时采用补焊、打磨等修复措施,避免扩展; 高危行业:建立齿轮全生命周期档案,定期进行无损检测。

2025年11月17日

齿轮加工标准化工艺路线

齿轮作为机械传动的核心部件,其加工质量直接影响设备的传动精度、效率和使用寿命。本文系统梳理齿轮加工的标准化工艺路线,涵盖从毛坯制造到最终检验的全流程,结合国家标准和行业规范,提供可直接应用于生产实践的工艺参数与技术要求,并辅以关键工序的示意图解,为齿轮制造企业提供标准化参考。

2025年10月21日

齿轮变位详解

在机械传动系统中,齿轮作为核心部件承担着动力传递与转速调节的关键作用。标准齿轮虽能满足基本传动需求,但在齿数较少、中心距调整或高强度传动场景下存在明显局限 —— 轻则产生根切削弱强度,重则无法实现预期传动比。齿轮变位技术通过巧妙改变刀具与齿坯的相对位置,从根本上解决了这些难题,成为现代齿轮设计中不可或缺的关键技术。本文将系统解读齿轮变位的原理、计算方法与工程应用,为机械设计人员提供全面参考。

2025年09月19日

齿轮:机械世界的“传力达人”,你真的了解它吗?

在机械装置中,有一个看似普通却至关重要的零件——齿轮。它长着一圈整齐的“牙齿”,默默承担着传递动力、改变速度的重任。

2025年08月11日