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如何判斷數控木工車床刀具刀刃是鋒利的?

來源:未知瀏覽次數 日期2015-10-13 14:25

如何判斷數控木工車床刀具刀刃是鋒利的?

   怎樣判斷數控木工車床刀具刀刃是鋒利的?數控木工車床常用刀具的鋒利性檢測,目前尚沒有統一的行業標準,通常根據刀具在推紙、剃毛和斷發等方面的具體表現判定。
    一、而從刀刃的結構特征分析,刀刃的鋒利性主要取決于以下五個重要因素。
    1.刃紋方向與切割方向相同時,更容易切入,也更鋒利,各刃紋相互平行且與刃口垂直(縱刃紋)時最佳。刃紋在刃緣處產生的微鋸齒,也有利于提高鋒利性。
    2.刃口半徑越小,切入壓力也就越小,自然也越鋒利,這是使刀具鋒利的最關鍵要素。   
    3.毛邊會大大增加刀刃的切入阻力,是影響鋒利性的重要因素,鋒利的刀刃應該沒有毛邊。
    4.刃角越小,刃部越尖,切入阻力也越小,鋒利性也越高,它是影響鋒利性的重要因素。
    5.嚴格的說,刃緣都是有微鋸齒的,齒向與切割方向一致時,切入壓力越小,刀刃也越鋒利。
    二、刀具與鋒利性的關系
    同一把刀,同樣的刃磨方法,為什么小角度刃磨要鋒利得多?(僅僅從“劈”的力學關系是根本無法解釋的)同樣的刃磨方法,相同的刃磨角度,同樣的材料和熱處理,為什么不同形狀的刀具鋒利性相差甚遠?
    為什么不銹鋼刀具相對更難磨?
    為什么手的定位誤差最少也有幾毫米,而磨出的刃口卻可薄至數微米?
    為尋找上述問題的答案,請關注以下分析。
   
    1.怎樣才能使刃口半徑最小?
    決定鋒利性的五個主要因素中,刃角是事先確定的,微鋸齒主要與材質有關,清理毛邊屬于后期處理,因此,磨刀時需要著重解決盡可能減少刃口半徑和產生縱刃紋這兩個問題。要獲得盡可能小的刃口半徑,關鍵是要設法盡量延后刀刃卷口(因為一旦卷口就會產生毛邊,繼續磨削只會使毛邊擴大,很難使刃口半徑進一步減小)的時機,為此必須做到如下兩點。
    ⑴ 局部微力切削各油石顆粒必須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顆粒對刀刃的切削量必須很小,否則會在刃口上產生大量的劃痕,從而降低刃口強度,導致刃口早期卷曲。此外,較大的切削量伴隨的切削力也較大,也是誘發卷口的重要原因。
    要做到以上兩點,必須設法避免應力集中,因為它會導致局部切削力和切削量劇增,從而過早在刃口出現毛邊和劃傷等缺陷。
    2.刃磨過程的緩沖保護機制由于油石平整度、粒度均勻性、鋒利性差異、以及與刃口不完全貼合、刃磨角度誤差等限制,要實現局部微力和微量切削,離不開緩沖保護機制。緩沖越有效,刃磨效果也越好,刃口也更容易變薄,反之,則不能使刃口變薄,甚至可能出現刀刃缺口、劃傷等嚴重缺陷。
    ⑴ 刀身的彈性變形對刃口的保護作用下面對刀身彈性變形對刃口的保護作用進行模擬,以說明緩沖保護機制的形成機理及重要作用。
    片刀以極微小的力壓在油石上,刃面與油石完全貼合,刀身的變形可忽略不計,這是標準的刃磨狀態。刀脊高度84.51mm,刀腹中點高度42.26mm,實際刃磨角度25。(刃角50。),片刀滑動摩擦方向為自左向右,如果始終持續輕磨一定可以獲得極薄的刃口。但是由于雙手總會有一定幅度,且不同步的擺動,故造成以下五種不同情況。
    第一種情況,以很小的力度操作,但雙手都抬高了,實際刃磨角度也隨之增大,只磨刃口,而磨不到刃面。因操作力度很小,即使偶然發生這種情況,只要是微量切削,一般不會造成刀刃提前卷口,但是也限制了鋒利性的提高。
    第二種情況,雙手都降低了,實際刃磨角度隨之減小,不管是否施力,都磨不到刃口和刃面,只能磨內側的刃線,這種情況下雖然會將刃線磨圓,但是對刃口沒有損害。
    第三種情況,保持刀脊的高度不變,而按刀腹的手因不穩定導致力度突然增加,刀腹隨之突然下沉,由于彈性變形,刀腹下沉致使刀尖翹起2.620。,實際刃磨角度下降到22.210。,增加的力都通過刀身轉移給內側的刃線,雖然這會導致刃線被磨圓而不整齊,但卻有效保護了刃口。
    第四種情況,保持刀腹的高度,而握刀的手不穩定導致刀脊翹起,由于彈性變形,刀脊翹起不僅沒有增大刃磨的角度,反而使得刀尖翹起1.323。,刃磨角度減小到23.899。,情況與第三種情況極其相似,也能保護刃口。(當然如果上翹幅度過大,將會帶動刀腹上升,刃磨角度因此增大,對刃口是有損害的)
    第五種情況,由于油石不夠平整,以及粒度不均勻,都會使刃部不時受到沖擊,刀身的彈性變形同樣會使刃部上翹,從而避開或減輕對刃口的直接沖擊,有利于提高鋒利性。
    可見,第三至五種情況下,由于刀身的彈性變形,有效緩沖、轉移了操作過程中產生的沖擊,其倔強系數越小,緩沖效果也越好,相應的刃磨效果也越好。這也正好解釋了“刀越單薄,越容易磨鋒利”這一現象。實際磨刀時,刀身的彈性變形通常沒有這么大,但其基本原理一樣。
    彈性變形的緩沖保護原理,不僅在傳統的手工刃磨得到廣泛應用,在仿形定角磨刀器中也應用了這一技術,而且其具有定角準確的特點,把第一種不利情形也避免了,其刃磨的刀具鋒利性大大高于純手工操作。仿形定角磨刀器對刃口的保護原理而其他定角磨刀器卻不具備這種保護機制(用3×6mm的鋼條代替直徑4mm的導引 棒,兩者強度相近)
    ⑵ 刃部的彈性變形對刃口的保護作用在刃磨過程中,刃部直接承受磨料的沖擊,彈性變形的影響更大。下圖為相同刀具,刃角分別為60。和30。時,刃部與油石接觸情況對比由于缺乏相應的數據,謹進行邏輯推理刃角為60。的刃部要強悍得多,其側向強度很高,不易變形,幾乎沒有彈*,因此在刃磨過程中,刃口與油石顆粒的沖擊也要大得多,顯然很不利于降低刃口半徑,必然導致過早卷口。而刃角為30。的刃部相當單薄,側向強度很低,易變形,存在明顯的彈*,刃磨過程中沖擊要小得多,能夠有效避免早期卷口,因此有利于降低刃口半徑。
    筆者曾用用同樣的鋒鋼鋸條試驗。其中一片刃角取30。,磨出來的刀刃能夠凌空切發,將其放在80倍顯微鏡下觀察,其刃口是一條若有若無的細線,據此估算已在1微米或更低。另一片刃角取60。,磨出來的刀刃可剃毛但不是很順利,放在80倍的顯微鏡下觀察,刃口是一條不均勻的明顯粗大的白線,用讀數顯微鏡測量其厚度在5~10微米左右。
    根據以上分析和實際刃磨試驗,可以看出,隨著刃角增大,鋒利性也隨之急劇下降,固然有“劈”的力學原理因素,但更重要的是因為刃口半徑急劇增大。這也是刀刃角度越小越好磨的主要原因。

 



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