1、v 项目三：刀具的选用修磨v任务一：锥度平底刀的修磨任务一：锥度平底刀的修磨v在CNC雕刻加工中，雕刻CAD/CAM软件承担了几何造型v和刀具路径编程的任务，CNC雕刻机承担了雕刻加工的任务，而雕刻刀具则是CNC雕刻机的工具，是两者的桥梁。v 雕刻刀具在雕刻加工中的重要性是不言而喻的，本章介绍锥度平底刀的修磨方法。一：锥度平底刀一：锥度平底刀（一）锥度平底刀锥度平底刀（简称锥刀）的外形和参数如图所示图 3-1 在精雕雕刻软件JDPaint中，锥度平底刀是按照这样的规则来命名的：刀具类型 JD-锥度一底直径，比如，锥度平底JD-30-0. 40，就表示是一把锥度为30，底直径为0.40 mm的锥
2、度平底刀。（二）锥度平底刀描述参数在CAM编程过程中，要选择正确的刀具，就要考虑该把刀具的哪些参数会影响最终的路径生成。对于锥度平底刀要考虑三个参数： (l)锥度。如图3-1中的口，即刃全角，也就是通常说的一把多少度的锥刀。刃全角的一半（半锥角）就决定了雕刻加工后产品的侧边斜度或拔模角度，锥度的误差将直接影向产品的加工精度。 (2)底直径。如图3-1中的D2，一把多大的刀就是指底直径多(3)底直径的误差将直接影响产品的加工精度。 (4)刃高。如图3-1中的H，即刀刃有多高，它限定了一次最大吃刀的深度。最大刃高由锥度和底直径来决定，但是要在磨制过程中保证锥刀刃高够用。 精雕雕刻软件JDPaint
3、在计算刀具路径时是按照上述三个参数进行的，如果实际有误差，将影响加工精度。（三）锥度平底刀各部分及角度识别(1)锥刀的两个刀刃和三个刀面。如图3-2所示，锥刀有两个切削刃，分别是庶刃和侧刃，切削刃是锥刀参与切削的部分，其中，底刃用于切削底面，侧刃用于切削侧面。锥刀刀的端部包括前刀面、后刀面、副后刀面，三个刀面是在刀具刃和三个刀面磨制过程的三个不同步骤中得到的。图3-2 锥刀的两个刀刃和三个刀面 (2)锥刀角度。仔细观察把锥刀，它有四个需要认识的角度，即主刃偏角、后角、副后角、副刃偏角，如图3-3所示。 图3-3 锥刀的四个角度1)主刃偏角。主刃偏角即图3-3中的，主刃偏角的2倍就是锥度刀的刃全
4、角，即锥角或锥度。在加工时，主刃偏角（即半锥角）就是工件的侧面角度。主刃偏角的大小和刀具强度成正比。使用锥刀时，主要依据产品加工要求来确定主刃偏角的大小。2)后角。即图3-3中的，后角是后刀面与切削平面间（刃尖外圆切平面）的夹角。后角的主要功用是减少切削过程中后刀面与加工表面之间的摩擦，后角的大小还影响作用在后刀面上的力、后刀面与工件接触长度以及后刀面的磨损强度，因而对刀具耐用度和加工表面质量有很大影响。后角越大，相应的刀具也越锋利；但后角越大，刀具的强度越低。3)副后角。即图3-3中的，与后角的作用相同，它可以减少副后刀面与加工表面之间的摩擦。副后角越大，刀具越锋利。4)副刃偏角。即图3-2
5、中的，副刃偏角影响排屑，同时副刃偏角大于5。将会导致加工出来的工件底面不平。刀具中心的切削线速度为0，没有切削能力，如果刀具中心首先接触材料会造成刀具磨损和对主轴电动机的伤害。由于刀具存在副刃偏角，在下刀时可避免这种情况的发生。 综上所述，一把后角、副后角、副刃偏角都较大的刀具比较锋利，适合于加工非金属类或有色金属材料，而且断屑效果较好；反之，如果一把后角、副后角、副刃偏角都较小的刀具强度相对较好，适合于加工硬金属材料，不易断刀。二、磨刀机使用及校准二、磨刀机使用及校准（一）（一）磨刀机功能与结构(l)磨刀机的功能。CNC雕刻刀具的磨制一般使用小型万能磨刀机，以昆明铣床厂生产的KXMIOC型万
6、能磨刀机为例，其额定电压为220 V，功率为180 W，磨头转速为5 200 r/min，其他参数可以参见磨刀机附带的使用说明书。 磨刀机可以对刀坯进行开半（磨制平面）、磨制角度、磨制圆弧等一系列操作。这几种动作的组合可以磨制和修磨多种刀具。 使用万能磨刀机可以磨制的刀具包括开半锥度刀、开半单刃平底刀、三棱锥刀、双刃直槽平底刀、双刃直槽牛鼻刀、双刃直槽球头刀以及双刃直槽锥度牛鼻（球头）刀等多种类型。 使用万能磨刀机还可以修磨螺旋平底刀、螺旋牛鼻刀等刀具。(2)磨刀机的结构。昆铣KXMlOC型万能磨刀机的结构及各部分的名称如图3-4所示。图3-4 磨刀机的结构（二）磨刀机校准磨刀机准确与否直接影
7、响磨出刀具的准确性，同时，由于目前市场上的磨刀机型号繁多，质量参差不齐，因此，在使用磨刀机前尤其是初次使用时必须对磨刀机进行校准。 (l)校验收管是否偏心。磨刀时，刀坯是装夹在收管中的，只有保证了收管的同心度在一个允许的范围内，才能保证磨制出的刀具不偏心，可以按照以下两种方法校验收管是否偏心：1)严格的校验方法是在收管内装上刀坯，刀坯露出收管约10 mm，在端部用百分表测跳动量，跳动量在0.02 mm之内说明收管同心度合乎要求，如果大于0.02 mm就不能使用。2)简单的校验方法是把刀坯装在收管内磨出锥度比较小的圆锥，看圆锥和圆柱的相贯线是否是一个圆，是不是恰好是刀坯的横截面，如果不是，说明收
8、管偏心。 如果收管存在偏心，根据偏心的程度，采用清理收管、重新装夹收管、重新装夹刀坯等措施，看偏心是否能够消除，如不能消除，则需找专人修理。(2)校验刀架刻度盘“0”位置是否准确。磨刀机上刀架刻度盘刻度在“o”位置，有时并不是真正的“o”位置，如果存在偏差，将会影响磨刀时的开半面、后角以及锥度的准确性，所以，必须按照以下步骤对“0”位置进行检查和校准：1)装入刀坯，调整位置。在收管内装一根长度为30 mm左右的刀坯，把收管刻度盘调为“o”锁紧，收管前端在砂轮右侧并通过限位螺钉调至距砂轮外侧约05 mm。 2)初步判断。转动手把，让刀坯逐渐靠近砂轮面，当刀坯刚刚接触砂轮时，如果刀坯在接触砂轮处被
9、均匀地磨出一个面，说明刻度盘“o”位置比较准确，如果不是，说明刻度盘“o”位置不准。 3)准确判断。让刀坯继续被修磨，直到整个面都被磨到，用千分尺测量磨出平面的两端位置，比较两个测量值，如果前端大，说明磨刀机“o”位置偏向左，需要在o刻度右侧找到理论“o”位置，如果前端小，说明磨刀机“o”位置偏向右，需要在o刻度左侧找到理论“o”位置。磨刀机“o”刻度不准，磨制出的刀坯。在判断出应该在哪边找到真正的“o”位置后，按照下面的方法进行零点校正工作。 (3)校正零位置。首先将转台转到最小刻度，可能为负值，旋松转台下部的锁紧手柄，将刻度圈调整到“o，位置（此时只是刻度圈动，转台实际不动），然后旋松转台
10、上的螺钉，轻轻调节转台位置（此时转台和刻度圈都可以转动）。调节转台位置时按照上一步骤的判断，如果是前端小，则轻 轻向左旋转转台，刹紧锁紧转台的手柄，继续磨制刀坯，仔细测量，根据刀坯上下的尺寸差异，继续调整转台，原则是逐步逼近。如果在上一步骤中，是前大后小，则轻轻向右调整转台，直到磨出刀坯平面前后一致。 调整好以后将限位螺钉和转台下部的手柄锁紧，这样转台零位就经过了校正。 在以后使用过程中，如果发现开半后，在不同位置测量，其厚度值不同，需要从砂轮以及零位置是否准确两个方面找原因进行调整。三、磨刀机的保养为了保证磨刀机正常工作，磨制出好用的刀具，需要操作者正确使用磨刀机每天检查磨刀机，而且需要对磨
11、刀机进行维护与保养。操作者应主要进行以下几项内容的工作： (1)每天磨刀完毕后，使用棉布将磨刀机擦拭干净。 (2)每天磨刀结束之后，将收管取下擦拭干净，并将刀架的内锥孔擦拭干净，这一步骤非常重要，可以避免灰尘影响收管的同心度。 (3)每天检查收管状态，如有偏心及时调整或更换收管。 (4)定期从注油孔加注润滑油。 (5)长期不用的收管注意妥善保存，防止生锈。三：锥度平底刀磨制方法三：锥度平底刀磨制方法（一）磨制刀具所需设备和量具磨制锥度平底刀需要以下设备和量具： (1)万能磨刀机1台（建议使用昆铣KXMIOC型万能磨刀机）。 (2)粒度适中、内径为20 mm、外径为100 mm、砂轮宽度为5 m
12、m的砂轮1个（粗磨砂轮为400目，抛光砂轮为800目）。(3) 025 mm千分尺l把。 (4) 40倍读数显微镜1只。（二）磨刀操作步骤1、开半径 开半径（简称开半）是锥刀磨制过程中的专有名称，它是指将刀坯端部磨掉约一半材料的操作过程。 175 mm刀坯为圆棒硬质合金（钨钢）材料，直径一般有3.175 mm.4 mm等规格，长度不等，一般在3040 mm之间，在加工些钢类模具时，通常使 4mm的刀料磨制锥刀，这样的锥刀强度较好。 在本节以刀坯直径为3. 175 mm，最终开半保留厚度尺寸为1. 63 mm，开半部分总长度为7.5 mm左右为例讲解开半的详细过程。 (l)开半面的要求和鉴别标准
13、。开半完成后，对开半面有如下要求和鉴别标准： 1)开半面端部必须有2. 53.5 mm长的一段平整面（由于砂轮可能不平，所以要求至少保留前边要求的一段平整面）。 2)平整面必须平行于刀坯轴心线。 3)开半后厚度在162-1. 64 mm之间， 4)开半部分总长在7-8 mm之间。 (2)开半操作步骤 1)刀架刻度盘调零。松开刀架刹紧手柄，刀架刻度盘刻度调到绝对零位（刻度盘要经过校准），锁紧刀架刹紧手柄。此步骤保证开半面与刀坯轴心线平行，所以应保证校零后的零刻度是准确的。 2)收管刻度盘调零。定位销扳到最上位，旋转收管至刻度盘零位后，再将定位销扳到最下位。3) 175 mm。松开收管旋紧手柄，将
14、刀坯插入收管（收管内径为3.175 mm），刀坯伸出收管外长度为10 mm左右，其余部分插入收管内并且保证长度不小于8 mm，旋紧收管。此步骤与步骤5）保证开半面有一段平整面。 4)调整刀坯左右位置。转动控制轴手把，直至刀坯恰好贴近砂轮面，且能够前后自由移动。图3-7 刀胚和砂轮的位置关系5)调整刀坯前后位置。左手旋转限位螺钉，右手推亏使收管距离砂轮外侧约为2.5mm（目的是防止砂轮磨到收管），也就是刀坯圆柱面超出砂轮内边缘约为2.5 mm，如图3-7所示6)控制轴分度盘回零。转动控制轴手把使刀坯轻触砂轮面（此时砂轮不转），仅转动控制轴分度盘至零位。7)开启电源。向右转动转换开关，使旋钮上的箭
15、头由“O”指向“1”，砂轮开始旋转。8)开始开半。基本动作是左手转动控制轴手把进给1格(1格=0. 01 mm)，右手握住刀架前后推磨一次，刀架绕控制轴转动范围是刀坯前端从砂轮外侧到砂轮内边缘顶住限位块为止，控制轴进给量可以做适量变化，以刀坯不发红、砂轮不明显掉速为原则，但要注意来回推动时不要用力过猛。为了延缓砂轮边缘出现圆角，可以让收管不动，只均匀慢速进给砂轮，进给几格后暂停一下或回退一点，这样可以保证刀具充分修磨且使砂轮的弹性变形得到恢复，不要连续、快速进给。开半或修磨长度超过砂轮宽度时，可以采用逐段修磨，有进给时往外单向拉收管，而往里推收管之前要先将砂轮回退，然后再进给，这样，砂轮边缘不
16、会受到撞击，可以避免快速磨损。 9)反复进给推磨。反复重复步骤8）的基本动作直至控制轴分度盘转过1圈又40小格，即进给了1.4 mm，暂停开半动作。10)精确测量。用千分尺测量开半后的刀坯尺寸，注意测量之前要验证千分尺“O”刻度是否准确，测量位置是刀坯在开半时超出砂轮内边缘的2.5 mm，也就是千分尺测量端圆面不能低于前端2.5 mm，如图7-8所示。测量时一定要用棘轮旋紧千分尺，测量次数为3次，误差。量部位为距离端2.5mm左右平整面图3-8测量开半厚度的位置取平均值，以消除偶然。11)11)计算所剩余量。计算上一步骤中计算所剩余量。计算上一步骤中3个个测量值的平均值，然后计算出它与测量值的
17、平均值，然后计算出它与1. 63的的差值，就是所剩余量。差值，就是所剩余量。12)12)继续开半。再次把控制轴分度盘清零，继续开半。再次把控制轴分度盘清零，继续磨去上个步骤所剩余量减去继续磨去上个步骤所剩余量减去0. 05 mm后的量。后的量。13)13)再次精确测量。按步骤再次精确测量。按步骤10)操作。操作。14)14)再次计算余量。按步骤再次计算余量。按步骤11）操作。）操作。15)15)再次继续开半。磨去比步骤再次继续开半。磨去比步骤14）算得）算得的余量少半格的量，此步骤必须仔细，的余量少半格的量，此步骤必须仔细，此步骤和步骤此步骤和步骤13）保证最终开半尺寸精）保证最终开半尺寸精确
18、。确。16)16)细磨。无进给推磨细磨。无进给推磨23次，确保开半次，确保开半面光滑。面光滑。图3-8 测量开半厚度的位置17)最终测量。按步骤10)测量，本步骤只是起验证作用，结果应该在1. 621. 64 mm范围之内，这样锥刀开半径就完成了。 在开半时，可以使用400目的粗砂轮，以便加快开半径的速度，在粗磨锥角、后角时也可以使用粗砂轮，在精修锥角和后角以及点尖时使用800目（国内牌号WIO）的细砂轮，以保证刀具的精度（对于有条件的用户可以使用两台磨刀机，一个配备粗砂轮、一个配备细砂轮）。 开半径大小的确定。在实际加工中，加工材料不同，磨制刀具时参数也是相应变化的，其根本出发点就是为了满足
19、加工材料对刀具锋利和强度的要求。 那么加工不同材料时，如何确定锥刀开半径数值的大小呢？根据经验给出了表3-1和表3-2。在加工一种材料时，如果开半后的刀坯刀半厚度和表中要在加工一种材料时，如果开半后的刀坯刀半厚度和表中要求相差较大会出现如下情况：如果刀半值偏大导致刀具不求相差较大会出现如下情况：如果刀半值偏大导致刀具不够锋利，影响排屑或者造成毛边；如果刀半值偏小则导致够锋利，影响排屑或者造成毛边；如果刀半值偏小则导致刀具强度不够，易断刀。刀具强度不够，易断刀。2、磨制后角和锥角开半完成后，以磨制20。锥角、30。后角为例讲解磨制后角和锥角的方法。锥度、后角是在本步骤中通过综合的动作磨制出来的，
20、而且，后角的刻度是否准确将影响到锥角的准确性。 (1)磨制后角和锥角的精度要求和鉴别标准 1)后角偏差在0.1。之内（因后角的准确与否直接影响锥角的准确性）。 2)肉眼观察下，刀刃是一条直线（刀刃如果不直，在旋转起来后刀刃旋转的轨迹就不是一个圆锥）。 3)正视前刀面，刀背半径小于主刃半径，也就是两边不对称，如图3-9所示。4)磨出刀具的两边与相应锥度刀具“参数量块”刀形槽相 吻合. 参数量块是用于校验刀具角度参数的自制量具，其.上有刀形槽，如图3-10所示注意：后角的大小直接影响刀具的使用寿命、产品的加工效果和加工效率，在磨制刀具前应首先根据加工材料查表得到应该用多大后角的刀具，然后在磨刀过程
21、中仔细操作，以保证该后角度数的正确。(2)刀具后角的确定。在锥刀介绍中，已经知道锥刀的后角 在一定程度上影响刀具是否锋利，由于加工材料对刀具的不同要求，就使得在磨刀的时候不能一成不变，而是要根据不同的加工材料来磨制不同大小后角的锥度刀。 具体关系参见表3-3，从表中可以看出，加工有机玻璃时需要磨制45。后角的刀具，而加工中碳钢时则需要磨制200后角的刀具。总的原则是，对于非金属软材料，要采用大后角刀具 以保证刀具锋利、排屑顺畅；对于金属硬材料，则要使用小后角刀具，以保证刀具的强度，避免断刀。(3)刀架转台旋转角度的确定。(4)磨制过程。(5)检查刀具v习 题v l简述锥度平底刀的“二刃、三面、四角”。v 2磨刀机在使用前如何校准？v 3-把崩尖或磨损了的锥刀能否修磨？如何修磨？
