李麟

摘 要：本文介紹了一款簡(jiǎn)單實(shí)用木工平面刨刨刃刃磨專用夾具的設(shè)計(jì)，該夾具實(shí)際上是在梯形結(jié)構(gòu)上與斜面梯形支撐的組合。用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行夾緊，具有裝夾方便、可靠，制造簡(jiǎn)單，刨刃刃磨方便，保證尺寸精度的特點(diǎn)。在現(xiàn)有的平面磨床上即可加工，不需要購買專用的木工刨刃刃磨機(jī)，并有易于推廣、成本低廉、制造容易、實(shí)用的特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：刃磨機(jī)；磨削力；夾具

一、設(shè)計(jì)的目的

隨著木工平面刨床的使用越來越廣泛，隨之而來的木工平面刨床的刨刃刃磨問題就變成日益突出的問題。如果每個(gè)企業(yè)為了一兩臺(tái)木工平面刨床而再配備一臺(tái)木工刨刃刃磨機(jī)，刃磨設(shè)備需要占用場(chǎng)地，無形中提高了成本，是不現(xiàn)實(shí)的。而將刨刃拿去周邊從事木器加工的企業(yè)去修磨刃具，既造成人員、物力、時(shí)間上的浪費(fèi)，又不能保證急需之用。為此，筆者結(jié)合單位現(xiàn)有一臺(tái)平面磨床設(shè)計(jì)了一款既簡(jiǎn)便又實(shí)用的木工平面刨刃刃磨專用夾具。

二、木工平面刨床刨刃

1.木工平面刨床刨刃

刨刃木工平面刨床刨刃以下簡(jiǎn)稱刨刃，它的尺寸規(guī)格是根據(jù)木工平面刨床的規(guī)格而定的。而常用的刨刃為410*40*4和 300*35*3這兩組規(guī)格。刨刃長(zhǎng)度為410規(guī)格的為企業(yè)廣泛使用，刨刃長(zhǎng)度300規(guī)格的多為個(gè)體戶上門裝修普遍使用。

2.木工刨刃的刃磨

木工刨刃的刃磨是將刨刃從刨刃主軸上卸下來，將刨刃放到木工專用刃磨機(jī)上用砂輪去進(jìn)行刃磨刨刃。刃磨時(shí)，根據(jù)刃磨機(jī)上所用的砂輪及砂輪相對(duì)刨刃刃磨表面的位置不同，刃磨方式有以下幾種形式：

■

一是用杯形砂輪端面刃磨，如a圖，能得到刨刃切削角β′角，但比理論上的切削角β角要小，同時(shí)，隨砂輪直徑的尺寸不同，β′角是變化的。β′角越小，刨刃在工作中切削木料越鋒利，但刨刃耐用度不好。還與木料的材質(zhì)不同有關(guān)，當(dāng)木料很硬時(shí)，需要β角大一些，當(dāng)β′角較小時(shí)，刨刃非常不耐用，很容易鈍化。

二是砂輪外圓徑向磨削，如b圖，這種磨削方法能保證切削角β所需要的角度。但這種刃磨有一個(gè)主要缺點(diǎn)：磨削區(qū)表面的瞬時(shí)溫度可高達(dá)870℃～1200℃，在這種高溫作用下，刃磨表面30微米～200微米深的范圍內(nèi)會(huì)發(fā)生程度不同的退火現(xiàn)象，而導(dǎo)致硬度降低。

三是砂輪端面平面磨削，如c圖，這種磨削方法能保證切削角β所需要的角度。這種刃磨方法不會(huì)因砂輪尺寸的變化而影響切削角β的變化。但要求砂輪經(jīng)常地修正，才能保證刃磨的平直性。

（1）確定切削角度

刨刃的切削角度為38°～42°。角度的大小是根據(jù)木料材質(zhì)的硬度而定，當(dāng)木料材質(zhì)較軟時(shí)選切削角為38°，當(dāng)木料硬度高時(shí)選42°。切削角小時(shí)，切削省力，耐用度??；切削角大時(shí)，切削費(fèi)力，耐用度大。如果工作時(shí)以雜活、修理為主，要考慮木料上的沙石、油漆、鐵釘較多且木料比較復(fù)雜時(shí)刨刃切削角還是選大點(diǎn)為好，以提高刨刃的耐用度和強(qiáng)度。所以，綜合以上因素，切削角選為42°。

（2）刨刃的材質(zhì)

目前刨刃的材質(zhì)以高速鋼為主，還有少量的選用碳素工具鋼等。

（3）刨刃的刃磨

目前木器專業(yè)企業(yè)都是采用木工刨刃專用刃磨機(jī)設(shè)備進(jìn)行刃磨。

三、設(shè)計(jì)方案

目前，木工刨刃刃磨設(shè)備刃磨是采用兩種方法刃磨刨刃的。第一種方法是：刨刃是固定在磨刀的刀架子上，調(diào)整砂輪磨頭轉(zhuǎn)軸的角度，進(jìn)行磨削。此方法可以磨削任意角度，砂輪主體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高。第二種方法是：刨刃是以特定角度固定在刀架子上，砂輪與工作臺(tái)相對(duì)平行移動(dòng)。此方法只能磨削一種角度，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作成本低。筆者設(shè)計(jì)的夾具是采用第二種方法刃磨刨刃的。

1.夾具結(jié)構(gòu)

結(jié)合單位現(xiàn)有平面磨床，依據(jù)木工專用刃磨機(jī)的原理，設(shè)計(jì)一款木工刨刃刃磨專用夾具。夾具為梯形結(jié)構(gòu)，兩側(cè)分別裝夾刨刃，可分別裝夾刃磨不同規(guī)格尺寸的刨刃。這款刃磨機(jī)為常用木工刨床的刨刃刃磨機(jī)，長(zhǎng)度在410毫米以下規(guī)格的刨刃機(jī)床為常用木工刨床。

2.凹槽尺寸

在兩邊梯形面，分別設(shè)有斜槽，兩邊斜槽高度尺寸不相等，斜槽尺寸高度在30毫米、槽深4毫米的用于規(guī)格在410*40*4尺寸刨刃的刃磨；斜槽尺寸高度在20毫米、槽深3毫米的用于規(guī)格在小于300*30*3尺寸多種刨刃的刃磨。

3.傾斜角度

夾具的傾斜角度是根據(jù)刨刃切削角確定的，確定為42°。

4.定位、基準(zhǔn)的選擇

根據(jù)刨刃形狀，依據(jù)夾具的斜面斜槽和刨刃的兩個(gè)面基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)。

四、磨削力及夾緊力的計(jì)算

1.磨削力理論公式

磨削力的理論公式對(duì)磨削過程做定性分析和大致估算時(shí)具有很大作用，但是由于磨削力加工情況的復(fù)雜性，迄今為止，還沒有一種可適用于各種磨削條件下的嚴(yán)密磨削力理論公式。

現(xiàn)有磨削力計(jì)算公式大體上可分為三類：根據(jù)因次分析法建立的磨削力計(jì)算公式，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立的磨削力計(jì)算公式，根據(jù)因次分析和實(shí)驗(yàn)研究結(jié)合的方法建立的通用磨削力計(jì)算公式。

目前仍然需要依靠實(shí)驗(yàn)測(cè)試及在該實(shí)驗(yàn)條件下的經(jīng)驗(yàn)公式來進(jìn)行。為此，筆者這里磨削力的計(jì)算是采用1992年北京工業(yè)大學(xué)提出的一種磨削力實(shí)驗(yàn)公式中系數(shù)和指數(shù)的新求法。

平面磨削力公式的數(shù)學(xué)模型為：

Ft=Fp*asp*vys*vzw

最后得平面磨削力公式：

Ft=28282ap0.86*vw0.44*vs-1.066

查表，平面磨削的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：

ap=0.2mm，vs=30m/s，vw=18m/min

計(jì)算結(jié)果：Ft=96（N）

此公式磨削力平均相對(duì)準(zhǔn)確度為：Δ=1.6%，為此，選取磨削力=100（N）。

鑒于目前對(duì)磨削加工中的研究已形成許多理論，但仍沒有一種得到理論界公認(rèn)。而且這些計(jì)算出來的數(shù)據(jù)都只能作為參考，而無法得到準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。

為此，對(duì)磨削力的大小，筆者還采取參照刃磨機(jī)的螺旋夾具力作為參照依據(jù)。在此，筆者參考多種型號(hào)刃磨機(jī)的夾緊裝置，采用類比法，設(shè)計(jì)此款刃磨機(jī)夾具的夾緊力。

2.夾緊力的計(jì)算

夾具選用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，特點(diǎn)是：具有良好的自鎖性；多數(shù)應(yīng)用手動(dòng)夾具中；具有較大的曾力比，夾緊行程不受限制，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但夾緊動(dòng)作較慢。

（1）根據(jù)《夾具工程師手冊(cè)》單個(gè)螺旋夾緊簡(jiǎn)單螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的類型與夾緊力計(jì)算。

螺桿端面為平面接觸的計(jì)算公式：

W=■

依據(jù)查表：螺釘M10 dz=9.026 tgα=■ α____螺紋升角 T____螺距 t=1.5mm ？漬____螺紋摩擦角 ？漬=6°34′ f=0.1 D=2d P=4.5（N）

得：W=■

=357（N）

夾具上采用四個(gè)螺釘夾緊，則總夾緊力為：357*4=1428（N）

（2）根據(jù)《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》許用夾緊力為：W=[σ]拉*■，式中d平——螺紋平均直徑；d平≈0.8d（d____螺紋外徑），[σ]____允許拉應(yīng)力，[σ]=7840N/CM2

得：W許=[σ]拉*■=■*πd2*[σ]拉≈0.5d2[σ]拉=3920（N）

查表：M10——的許用夾緊力W許=3920N

計(jì)算數(shù)值與查表數(shù)值一致，計(jì)算結(jié)果正確。

單個(gè)螺釘夾緊力W=357（N），遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于許用夾緊力。因此，許用夾緊力是安全的。

（3）螺旋壓板夾緊力

■

如上圖，此時(shí)產(chǎn)生夾緊力，

根據(jù)計(jì)算公式：W=■*P

L=40mm l=15mm P=357（N）

W=■*357=134（N）

單個(gè)壓板夾緊力為134（N），四個(gè)壓板夾緊力為：

134*4=536（N）

五、關(guān)于安全系數(shù)（K）

關(guān)于安全系數(shù)通?？紤]多方面因素：

通常計(jì)算公式：K=K1+K2+K3+K4

K1——基本安全系數(shù)，通常K1=1.2～1.5；

K2——加工狀態(tài)系數(shù)，精加工K2=1.0；

K3——刀具鈍化系數(shù)，K3=1.1～1.5；

K4——切削特點(diǎn)系數(shù)，連續(xù)切削K4=1.0。

K=K1+K2+K3+K4

K=1.2+1.0+1.1+1.0=1.32

磨削力=100（N）

磨削力加上安全系數(shù)為：

P=F*K，P=100*1.32=132（N）

經(jīng)計(jì)算夾緊力大于磨削力，夾緊是安全的。

六、磨床工作臺(tái)的磁盤吸力

普通矩形電磁吸盤主要規(guī)格是長(zhǎng)×寬，電磁吸盤的吸力可以達(dá)到100。這里電磁吸力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于磨削力，是安全的。

七、關(guān)于夾具左右兩邊斜邊槽尺寸的說明

左邊斜槽深度尺寸為30mm，右邊斜槽深度尺寸為25mm，是分別用于加工不同規(guī)格尺寸的刨刃而設(shè)定的?？捎糜诙喾N規(guī)格尺寸的加工。

八、關(guān)于磨削熱度

磨削時(shí)，如果磨削量過大、磨削速度、砂輪硬度、都會(huì)使工件表面產(chǎn)生高溫。磨削區(qū)域的瞬時(shí)高溫（900℃～1500℃）形成零件層組織發(fā)生局部變化并在表面的某些部分出現(xiàn)氧化變化。所以要合理選用磨削量、磨削速度、砂輪硬度，正確使用冷卻液，掌控磨削溫度。

參考文獻(xiàn)：

李伯民，趙波.實(shí)用磨削技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996.