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如何判断数控木工车床刀具刀刃是锋利的?

来源:未知浏览次数 日期2015-10-13 14:25

如何判断数控木工车床刀具刀刃是锋利的?

   怎样判断数控木工车床刀具刀刃是锋利的?数控木工车床常用刀具的锋利性检测,目前尚没有统一的行业标准,通常根据刀具在推纸、剃毛和断发等方面的具体表现判定。
    一、而从刀刃的结构特征分析,刀刃的锋利性主要取决于以下五个重要因素。
    1.刃纹方向与切割方向相同时,更容易切入,也更锋利,各刃纹相互平行且与刃口垂直(纵刃纹)时最佳。刃纹在刃缘处产生的微锯齿,也有利于提高锋利性。
    2.刃口半径越小,切入压力也就越小,自然也越锋利,这是使刀具锋利的最关键要素。   
    3.毛边会大大增加刀刃的切入阻力,是影响锋利性的重要因素,锋利的刀刃应该没有毛边。
    4.刃角越小,刃部越尖,切入阻力也越小,锋利性也越高,它是影响锋利性的重要因素。
    5.严格的说,刃缘都是有微锯齿的,齿向与切割方向一致时,切入压力越小,刀刃也越锋利。
    二、刀具与锋利性的关系
    同一把刀,同样的刃磨方法,为什么小角度刃磨要锋利得多?(仅仅从“劈”的力学关系是根本无法解释的)同样的刃磨方法,相同的刃磨角度,同样的材料和热处理,为什么不同形状的刀具锋利性相差甚远?
    为什么不锈钢刀具相对更难磨?
    为什么手的定位误差最少也有几毫米,而磨出的刃口却可薄至数微米?
    为寻找上述问题的答案,请关注以下分析。
   
    1.怎样才能使刃口半径最小?
    决定锋利性的五个主要因素中,刃角是事先确定的,微锯齿主要与材质有关,清理毛边属于后期处理,因此,磨刀时需要着重解决尽可能减少刃口半径和产生纵刃纹这两个问题。要获得尽可能小的刃口半径,关键是要设法尽量延后刀刃卷口(因为一旦卷口就会产生毛边,继续磨削只会使毛边扩大,很难使刃口半径进一步减小)的时机,为此必须做到如下两点。
    ⑴ 局部微力切削各油石颗粒必须以很小的力度切削刀刃,才能防止提前卷口。
    ⑵ 局部微量切削各油石颗粒对刀刃的切削量必须很小,否则会在刃口上产生大量的划痕,从而降低刃口强度,导致刃口早期卷曲。此外,较大的切削量伴随的切削力也较大,也是诱发卷口的重要原因。
    要做到以上两点,必须设法避免应力集中,因为它会导致局部切削力和切削量剧增,从而过早在刃口出现毛边和划伤等缺陷。
    2.刃磨过程的缓冲保护机制由于油石平整度、粒度均匀性、锋利性差异、以及与刃口不完全贴合、刃磨角度误差等限制,要实现局部微力和微量切削,离不开缓冲保护机制。缓冲越有效,刃磨效果也越好,刃口也更容易变薄,反之,则不能使刃口变薄,甚至可能出现刀刃缺口、划伤等严重缺陷。
    ⑴ 刀身的弹性变形对刃口的保护作用下面对刀身弹性变形对刃口的保护作用进行模拟,以说明缓冲保护机制的形成机理及重要作用。
    片刀以极微小的力压在油石上,刃面与油石完全贴合,刀身的变形可忽略不计,这是标准的刃磨状态。刀脊高度84.51mm,刀腹中点高度42.26mm,实际刃磨角度25。(刃角50。),片刀滑动摩擦方向为自左向右,如果始终持续轻磨一定可以获得极薄的刃口。但是由于双手总会有一定幅度,且不同步的摆动,故造成以下五种不同情况。
    第一种情况,以很小的力度操作,但双手都抬高了,实际刃磨角度也随之增大,只磨刃口,而磨不到刃面。因操作力度很小,即使偶然发生这种情况,只要是微量切削,一般不会造成刀刃提前卷口,但是也限制了锋利性的提高。
    第二种情况,双手都降低了,实际刃磨角度随之减小,不管是否施力,都磨不到刃口和刃面,只能磨内侧的刃线,这种情况下虽然会将刃线磨圆,但是对刃口没有损害。
    第三种情况,保持刀脊的高度不变,而按刀腹的手因不稳定导致力度突然增加,刀腹随之突然下沉,由于弹性变形,刀腹下沉致使刀尖翘起2.620。,实际刃磨角度下降到22.210。,增加的力都通过刀身转移给内侧的刃线,虽然这会导致刃线被磨圆而不整齐,但却有效保护了刃口。
    第四种情况,保持刀腹的高度,而握刀的手不稳定导致刀脊翘起,由于弹性变形,刀脊翘起不仅没有增大刃磨的角度,反而使得刀尖翘起1.323。,刃磨角度减小到23.899。,情况与第三种情况极其相似,也能保护刃口。(当然如果上翘幅度过大,将会带动刀腹上升,刃磨角度因此增大,对刃口是有损害的)
    第五种情况,由于油石不够平整,以及粒度不均匀,都会使刃部不时受到冲击,刀身的弹性变形同样会使刃部上翘,从而避开或减轻对刃口的直接冲击,有利于提高锋利性。
    可见,第三至五种情况下,由于刀身的弹性变形,有效缓冲、转移了操作过程中产生的冲击,其倔强系数越小,缓冲效果也越好,相应的刃磨效果也越好。这也正好解释了“刀越单薄,越容易磨锋利”这一现象。实际磨刀时,刀身的弹性变形通常没有这么大,但其基本原理一样。
    弹性变形的缓冲保护原理,不仅在传统的手工刃磨得到广泛应用,在仿形定角磨刀器中也应用了这一技术,而且其具有定角准确的特点,把第一种不利情形也避免了,其刃磨的刀具锋利性大大高于纯手工操作。仿形定角磨刀器对刃口的保护原理而其他定角磨刀器却不具备这种保护机制(用3×6mm的钢条代替直径4mm的导引 棒,两者强度相近)
    ⑵ 刃部的弹性变形对刃口的保护作用在刃磨过程中,刃部直接承受磨料的冲击,弹性变形的影响更大。下图为相同刀具,刃角分别为60。和30。时,刃部与油石接触情况对比由于缺乏相应的数据,谨进行逻辑推理刃角为60。的刃部要强悍得多,其侧向强度很高,不易变形,几乎没有弹*,因此在刃磨过程中,刃口与油石颗粒的冲击也要大得多,显然很不利于降低刃口半径,必然导致过早卷口。而刃角为30。的刃部相当单薄,侧向强度很低,易变形,存在明显的弹*,刃磨过程中冲击要小得多,能够有效避免早期卷口,因此有利于降低刃口半径。
    笔者曾用用同样的锋钢锯条试验。其中一片刃角取30。,磨出来的刀刃能够凌空切发,将其放在80倍显微镜下观察,其刃口是一条若有若无的细线,据此估算已在1微米或更低。另一片刃角取60。,磨出来的刀刃可剃毛但不是很顺利,放在80倍的显微镜下观察,刃口是一条不均匀的明显粗大的白线,用读数显微镜测量其厚度在5~10微米左右。
    根据以上分析和实际刃磨试验,可以看出,随着刃角增大,锋利性也随之急剧下降,固然有“劈”的力学原理因素,但更重要的是因为刃口半径急剧增大。这也是刀刃角度越小越好磨的主要原因。

 



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