硬质合金车刀的粘焊、刃磨及研磨技巧

硬质合金刀片与刀杆的连接，除了机械夹紧的方法外，还有铜焊和粘接的方法。

1.硬质合金车刀粘焊方法

（1）焊接中产生裂纹及其预防 在车刀刀杆上焊接硬质合金刀片一般采用铜焊的方法。由于硬质合金刀片性脆且导热性差，受热后收缩率大。焊接时，如果操作工艺不当，会因产生很大的内应力而出现粗而深的裂纹，如图1-55所示。

图1-53 钻纯铜钻头

图1-54 钻铝合金钻头

冷却速度对焊接质量有很大影响，骤急冷却会使刀片产生爆裂。焊好的刀具应立即进行低温回火（220～250℃），然后放在干燥的保温介质中（如木炭粉、草木灰、石棉粉等）保温6～8h，以清除大部分焊接应力，避免刀片上产生裂纹，并能提高刀具的使用寿命。

图1-55 硬质合金刀片产生裂纹

焊接时的加热速度同样对焊接质量影响较大。若快速加热，会产生很大的内应力，促使刀片在焊接层处因局部热应力过大而出现崩裂，由于硬质合金热导率低，对于快速加热灵敏性高，所以，焊接时加热必须缓慢。

刀片与刀槽的接触面要平整，凸凹坑、黑皮会使两者不能很好地贴合，造成焊料分布不匀，引起应力集中，导致刀片出现裂纹。另外，刀槽形状要和刀片一致，相差尺寸不宜太大，刀片外伸量不要太多，否则由于刀具焊接过程中承受拉应力，刀片与刀杆受热膨胀后的收缩率不一样，使刀片焊接层处出现崩裂。

对于焊接大尺寸和较容易产生裂纹的刀片（如YT30刀片），可采用在刀片下面加垫一块0.4mm厚低碳钢铁皮的多层焊接法，如图1-56所示。这样，可以消除焊接中因刀片与刀杆收缩不一致而产生的应力，以防止刀片出现裂纹。

多层焊接也像普通焊接那样，只是多加上一层低碳钢铁皮，这样焊接以后，焊接层的厚度增加了，由于铁皮的线胀系数较钢刀杆的线胀系数小，焊层的伸长率也就降低，而焊料厚度却不增加，因此应力减小，强度增加，有利于避免刀片的崩裂。

焊接中，当焊料熔化时，要用一个尖棒将刀片压紧一下，这是由于刀片与焊料之间、焊料与刀槽之间因金属分子的扩散而粘结着，这种粘接的强度高于焊层材料的强度，所以焊层要尽可能地薄，且连绵均匀，如焊料太厚，焊接就不结实。同时应该注意，尖棒顶端不能太大，否则会在压刀片时，使刀片遇急冷而产生裂纹。

（2）硬质合金车刀的粘结 采用焊接时如果操作不当，会使硬质合金刀片出现裂纹，而降低刀具寿命，这时粘结则明显优于焊接。

粘结就是将刀杆前端固定刀片的地方开出斜槽，用无机粘结剂将刀片粘结在斜槽中，靠粘结力与切削时产生的自锁力，保持刀片与刀杆的刚性连。图1-57所示是90°外圆车刀粘结前的开槽情况。槽高h比刀片厚度大0.1～0.3mm，l约等于刀片长度，k约等于刀片宽度。槽内各面不要求光洁，表面粗糙度Ra值在50～62μm范围内即可。

图1-56 硬质合金车刀多层焊接

1—刀片 2、4—焊料 3—薄铁皮

图1-57 90°外圆车刀粘结前的开槽情况

粘结时可采用氧化铜-磷酸无机胶。配制这种无机胶时，每1mL磷酸溶液取4.5g氧化铜粉，在铜板上调合均匀而成。粘结前要先对合金刀片和刀槽用丙酮进行清洗，并于室温下干燥。粘结后，在室温下放置2h左右，加压固定。待其初步凝固，再放入加热炉，在60～80℃下保温3～4h即可。

2.硬质合金车刀的刃磨

（1）刃磨中产生裂纹及其预防 刃磨硬质合金刀具时，若操作不当，刀片上多会产生较细而不规则的裂纹。

硬质合金焊接车刀第一次刃磨时，应先在刚玉类砂轮上磨好毛坯，特别是应先磨去非硬质合金材料部分，再在碳化硅（绿色）砂轮上刃磨硬质合金部分。这样刃磨效率较高，刃磨质量好，硬质合金刀片受损概率小些。

手动刃磨时，对旋转中的砂轮所施加的压力要适当，不宜过大，不要按在一处长时间地磨，应该不时地间断，使刀具有较多的散热时间。如果刀具上的温度太高，造成冷热不均，刀片容易产生裂纹。刃磨时，用力不要过猛，否则，会因摩擦力增大，刀片温度急剧上升，局部出现高温，形成附加热应力引起热变形，产生过热裂纹。

新焊接的硬质合金车刀或车刀磨损严重时，应先在粗砂轮上粗磨，然后在细砂轮上精磨。砂轮材料为中等硬度的绿色碳化硅，粗磨时，磨料粒度为F40～F60；精磨时，磨料粒度可为F80～F100；磨刀杆时磨料粒度为F36～F46。(www.xing528.com)

手动刃磨时，可不使用冷却液，切忌在刃磨过程中，为了降低温度，而将干磨发热的刀具浸入凉水中，否则会因温度突变，收缩应力过大，刀片产生严重裂纹。

机动（如在工具磨床上）刃磨时，磨床主轴的轴向窜动和径向圆跳动不宜过大，否则，刃磨时会出现砂轮振动或不稳定，使刀片产生振裂或出现细微的碎裂状崩刃。

刃磨硬质合金刀具时，为了防止出现裂纹，推荐粗磨时采用负刃刃磨法，即在磨车刀前、后刀面之前，先磨出负倒棱，待前、后刀面及卷屑槽磨好后再根据需要精修负倒棱（图1-58），它可以提高刀片强度，增强刃磨时的抗振性，减少导向刀片的磨削热。因为在刃磨时，由于温度迅速升高，而刀片受热面积小，承受热量的能力也小，刀片、刀杆的温差大而使热应力集中，则刀片产生裂纹。当采用负刃刃磨法时，由于在切削刃上增强了负刃带，就使刀片增强了承受冲击载荷的能力，也加大了受热面积，能有效地防止裂纹的产生。对负刃带的形状和尺寸没有严格规定，可根据刃磨的余量和刀具的尺寸而定，直到精磨时符合型面尺寸后，再把负刃带磨掉。

图1-58 在切削刃上磨出负刃带

（2）车刀刃磨装置 一般车刀变钝后都是采用手动方法在砂轮机上刃磨，使其重新锋利。在生产线上进行加工和条件许可的情况下，刃磨车刀可使用专用装置。

图1-59所示是刃磨焊接车刀使用的一种简易装置。1是圆盘，它安装在底座（图1-59中未画出）中，圆盘可按周围的刻度数围绕轴心转动。刃磨车刀上的主偏角和副偏角时，就是通过转动圆盘来掌握角度的。2是滑板，将它用内六角螺钉固定在圆盘1上，松开内六角螺钉，滑板2就可在圆盘1上做纵向移动。3是支座，将它用螺栓6、螺母9、垫圈10紧固在滑板2上，并可在滑板2上做横向移动。4是托架，它跟支座3配合，并用螺钉7、垫圈8紧固。托架上刻有度数。5是刀台，固定在托架4上。车刀在砂轮侧面修磨后角时，可松开螺钉7，扳转托架4进行调整。刃磨后角时，扳动手柄松开螺钉11，转动刀台5进行调整。该装置结构简单，刃磨角度准确，适合于集中刃磨时使用。

图1-59 车刀刃磨装置

1—圆盘 2—滑板 3—支座 4—托架 5—刀台 6—螺栓 7、11—螺钉 8、10—垫圈 9—螺母

3.车刀的研磨

车刀研磨一般是用磨石进行手工作业，实践证明，不论是高速钢刀具还是硬质合金刀具，不论是粗车刀还是精车刀，几乎都适合用磨石研磨。研磨车刀切削刃常用的磨石如图1-60所示。

图1-60 研磨车刀切削刃常用的磨石

（1）磨石的选择与“开口” 磨石的特性与砂轮相同，研磨高速钢、碳素工具钢刀具时选用刚玉类磨石；研磨硬质合金刀具则选用绿色碳化硅磨石。选用矩形条状磨石为佳。

应当指出的是，新领来的磨石不宜直接用来研磨刀具，这是因为磨石是通过高温烧结而成的，其变形是难以避免的，特别是那些较薄、较长的磨石变形更加严重；此外，烧结后的磨石与烧结后的砂轮一样，砂粒均为圆形，是没有“开口”的磨石，如图1-61所示。如果不经“开口”就使用，势必会因磨石无刃而出现磨石修磨时打滑，切削刃修磨后的直线度与平面度均较差等现象。

图1-61 磨石研磨前后刃口对比放大图

磨石的“开口”一般是采用粒度为F80～F100的绿色碳化硅研磨砂作研磨剂，煤油或柴油作研磨液，在平板上手工按“8”字形或“0”字形轨迹进行研磨，如图1-62所示。研磨时手的压力不宜过大。圆形磨石的研磨是用手指轻按磨石在平板上滚动，在滚动过程中观察，待各部位全研磨出即可。研磨好的磨石的手感比研磨前截然不同，能明显地感觉到“刃口”的锋利。此外，使用过久、表面有划痕、磨损不均的磨石也应及时修研，避免因磨石问题而影响车刀的研磨质量。

图1-62 磨石研磨“开口”示意图

（2）车刀刀头部分的研磨 由于受砂轮机砂轮粒度、跳动等影响，磨出的车刀各面形状及角度不准，表面粗糙度值较大。可采用粗粒度的磨石先粗研，然后用细粒度的磨石进行精研。研磨时，磨石应紧贴研磨面做短程的往复运动，幅度不可过大，防止被研磨面不平直。研磨到砂轮的磨削痕迹消失为止。研磨刀具卷屑槽时，应选择适当直径的圆磨石进行研磨，其他各种型面研磨均可采用矩形磨石。研磨刀具后面时应特别注意，因为车刀的后面是在砂轮外圆上磨出的弧形面，所以在修研时应以不破坏弧形面为原则，仅需研磨切削刃部分，如图1-63所示。

图1-63 研磨后面

a）错误的研磨方法 b）正确的研磨方法

车刀的倒棱、过渡刃、修光刃均可用磨石直接研磨出来。

对于复杂的成形刀的切削刃，除采用磨石研磨外，还可以采用金刚锉修锉的方法加工出切削刃的形状。例如：较小的圆弧和难以在砂轮上直接用手工磨出比较复杂的切削刃，可采用金刚锉修锉。