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1、第三章 锥度平底刀磨制方法第三章 锥度平底刀磨制方法精雕机作为数控加工设备，使用的刀具是否准确直接影响所加工产品的精度。对于常用的锥度平底刀来说，底直径和锥度是否准确直接影响加工精度，而锥刀的几个角度（后角、副后角、副刃偏角）则决定了刀具是否好用，是否耐用。所以磨制出的锥度平底刀的好坏在很大程度上影响了最终加工产品的效果和效率。下面我们就逐步学习锥度平底刀的磨制方法。3.1 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KXM10C型万能磨刀机）（2）粒度适中、内径20mm、外径100mm、砂轮宽度5mm的砂轮1个；（粗磨砂轮为400目，抛光砂轮为
2、800目，即w10）（3）025mm外径千分尺1把；（4）40倍读数显微镜1只。在磨制三棱锥刀，修磨平底刀、牛鼻刀时，也需要上述设备，以后不再赘述。前边已经介绍过，锥刀的磨制过程分为三步：开半径磨制后角和锥角点尖，下面就详细讲解磨制的方法和步骤。3.2 开半径“开半径”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。在常用刀具介绍中，我们了解到锥度平底刀是一种开半径不平衡刀具，这是为了保证刀具的锋利、易磨制，同时，也是由于雕刻加工中小区域多、边边角角要求清晰等特点决定的。在磨制刀具时，第一步我们就要将刀具的端部去掉大约一半的材料。我们常用的刀坯为圆棒硬质合金（钨钢）材料，
3、直径一般有3.175mm、4mm等规格，长度不等，一般在3040mm之间，在加工一些钢类模具时，通常使用4mm的刀料磨制锥刀，这样的锥刀强度较好。在本节我们以刀坯直径为3.175mm，最终开半保留厚度尺寸为1.63mm，开半部分总长度7.5mm左右为例讲解开半的详细过程。3.2.1 开半面的要求和鉴别标准开半完成后，我们对开半面有如下要求和鉴别标准：（1）开半面端部必须有2.5mm3.5mm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1.621.64mm之间；（4）开半部分总长在78mm之间。3.2.2 开半操作
4、步骤开半操作步骤如下：（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拉到最上位，旋转收管至刻度盘零位，定位销放到最下位。（3）装刀坯松开收管旋紧手柄，刀坯插入收管（收管内径为3.175mm），收管外刀坯部分为10mm左右，其余部分插入收管内并且保证长度不小于8mm，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。（5）调整刀坯前后位置左手旋转限位螺钉，右手推动
5、刀架，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2.5mm，如图3-1所示。图3-1此步骤与步骤（3）保证开半部分总长度在7.5mm。（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，使旋钮上箭头由“0”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=0.01mm），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
6、来回推动时不要用力过猛。为了延缓砂轮边缘出现圆角，可以采用收管不动只均匀慢速进给砂轮，进给几丝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，而往里推收管之前先将砂轮回退，然后再进给，这样，砂轮边缘不会受到撞击，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1.4mm，暂停开半动作。（10）精确测量用千分尺测量刀半尺寸，注意测量之前要验证千分尺“0”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2.5mm，也就是千
7、分尺测量端圆面不能低于前端2.5mm，如图3-2所示。测量时一定要用棘轮旋紧千分尺，测量次数为3次，取平均值，以消除偶然误差。图3-2（11）计算所剩余量计算上一步骤中3个测量值的平均值，计算出与1.63的差值，就是所剩余量。（12）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0.05mm后的量。（13）再次精确测量按步骤（10）操作。（14）再次计算余量按步骤（11）操作。（15）再次继续开半磨去比步骤14算得的余量少半格的量，此步骤必须仔细，此步骤和步骤13保证最终开半尺寸精确。（16）细磨无进给推磨2至3次，确保开半面光滑。（17）最终测量按步骤（10） 测量，本步骤只是
8、起验证作用，结果应该在1.621.64mm范围之内，这样锥刀开半径就完成了。在开半时，我们可以使用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w10）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，这是最佳的选择）3.2.3 开半径大小的确定在实际加工中，加工材料不同，我们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？我们根据经验给出了表3-1和表3-2：表3-1 3.175
9、刀坯开半径推荐数值材料有机玻璃双色板ABS板纯铝紫铜黄铜中碳钢合金钢开半径（mm）1.601.601.601.611.621.631.641.65表3-2 4刀坯开半径推荐数值材料有机玻璃双色板ABS板铝紫铜黄铜中碳钢合金钢开半径（mm）2.002.002.002.032.042.052.072.08 具体还可以参见附录C 锥刀开半尺寸、角度与加工材料对照表。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什么情况呢？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；如果刀半值偏小导则致刀具强度不够，易断刀。3.2.4 开半径长度在前边的开半过程中，我们要求开半总长度为7
10、.5mm左右，这个数值是这样确定的，砂轮宽度为5mm，超出砂轮内边缘2.5mm，总共7.5mm。在超出砂轮内边缘的这2.5mm上能够保证有一段厚度均匀的平直开半面，也是我们测量开半厚度的测量部位，使用这种方法可以在砂轮不平、砂轮磨料很少的“艰苦”砂轮条件下磨制出好用的锥刀。但是大家又发现，这里产生了一个矛盾，根据刀具强度以及减少刀具动平衡失衡的要求，刀具开半要求用多长开多长，够用即可。所以，在训练阶段可以按照本教程来进行开半，熟练后，可以根据磨刀机及砂轮情况，灵活掌握，适量减短开半长度，以提高刀具强度。尤其是在磨制20度以下或0.2以下的锥刀时，在满足雕刻深度的前提下，开半长度尽量短一些。3.
11、3 磨制后角和锥角开半完成后，我们以磨制20度锥角、30度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，而且，后角的刻度是否准确，将影响到锥角的准确性。3.3.1 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度之内（因后角的准确与否直接影响着锥角的准确性）；（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3-3所示；图3-3（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。（备注：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
12、槽，如图3-4所示） 量块示意图 使用示意图图3-4请注意，后角的大小直接影响刀具的寿命、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，然后在磨刀过程中，仔细操作，保证该后角度数的正确。3.3.2 刀具后角的确定在第一章常用刀具介绍中，我们已经知道锥刀的后角在很大程度上影响了刀具是否锋利，由于加工材料对刀具的不同要求，就使得我们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。具体关系请参见附录C 锥刀开半尺寸、角度与加工材料对照表，从表中可以看出，加工有机玻璃时磨制3045度后角的刀具，而加工中碳钢时则需要磨制15-20度后
13、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。3.3.3 刀架转台旋转角度的确定我们在磨刀前已经清楚地知道了要磨制的刀具是多少度（锥度）的，这个锥度是如何磨制出来的呢？实际上就是在磨制时刀架转台旋转了一个角度。刀架转台的旋转角度一般情况下不是锥度刀锥度的一半，而是比一半小，而且后角越大，也就差的越多。这样，在锥度刀、后角和刀架转台三者之间存在一个关系。只要知道了锥刀的锥度和后角，我们就可以通过查表的方法得到刀架底盘的旋转角度，表格参见附录D 刀架转台旋转角度、锥度、后角对照表。具体查表方法为在锥
14、度所在的列找到需磨制的锥度数值（比如20度），在后角所在的行找到需磨制的后角数值（比如30度），然后在行与列的交点上，找到转台需要旋转的角度数值（8.68度），如表3-3所示：表3-3 刀架底盘旋转角度表（部分）后角锥度101520253035209.859.679.419.088.688.222512.3212.0911.7711.3610.8710.29通过查表得到的8.68度，就是锥度20度、后角30度的刀具磨制锥度时，磨刀机转台的旋转角度。3.3.4 磨制过程后角和锥角是在这一个步骤中同时磨制出来的，具体操作步骤如下：（1）旋转收管确定后角磨制状态松开定位销将收管顺时针转90度，再转3
15、0度就是要磨的30度后角（如果是45度后角，就是转45度，以此类推其它任意后角角度），定位销转到半锁状态，也就是收管只能在刻度盘120度到300度的180度区间自由转动。定位销半锁状态的调整：将定位销搬到右侧，此时收管只能在180度区间内旋转，此时称为半锁状态，找到顺时针旋转的起始位置，在这个刻度下将定位销搬到锁紧状态，旋松刻度圈，将刻度调整到磨制后角时所在的刻度即可。一般要求收管在磨制后角时的刻度起的180度范围内旋转（比如120300）。（2）旋转刀架确定锥角磨制状态首先松开刹紧手柄，刀架刻度盘“0”位置准确时，转动刀架使刀架刻度旋转至8.7度（以磨制20度锥角、30度后角为例，此数值为查表得来），如果“0”位置不准确，首先要按照2.3.2一节中的方法将刀架刻度盘“0”位置校准，然后旋至8.7度，锁紧刹紧手柄。注意刻度盘的刻度线是以度为
