组合式木工台面刀的设计
张华
【作者机构】 贵州电子信息职业技术学院
【来 源】 《木材加工机械》 2013年第1期 P6-8
摘要：研究设计组合式台面刀，可灵活组合，随意调整加工厚度，可轻易设计成有较大的副前角，与整体式台面刀相比，有明显的优越性。 关键词：木工刀具；组合式台面刀；设计；前角；副前角 1 前言[size=1em]高档的实木或仿实木家具中，台面的边缘多为U字形或鸭嘴形，这些形状的加工离不开台面刀，而且随着桌面的面积增大，边缘的部位也原来越宽，越来越厚，这对刀具的设计和加工也提出更高的要求。 [size=1em]传统的台面刀多为整体式，由刀具生产商根据客户需要的台面边缘截面形状、宽度和切削深度进行设计。刀具实物如图1。
[size=1em]整体式台面刀虽然具有刀具设计简单，生产周期短，价格相对便宜等优点，但缺点也不少，比如：加工的台面厚度单一，形状单一；鸭嘴部分不能太长，否则没法满足切削对副前角（即斜齿）的需求；大刀具回转噪音大；刃口小部分损坏即导致整刀报废等。 [size=1em]为了克服上述缺点，针对鸭嘴瘦长的台面刀或客户要求加工厚度可适当调整的台面刀，可将刀具设计成组合式。 2 组合式台面刀的刃口设计2.1 组合方式[size=1em]根据实际情况，可将刀具设计成二合一、三合一等方式，如图2，这里以三合一式设计来进行描述。 [size=0.8em]图2 组合式台面刀刃口设计
2.2 角度设计，前角和副前角[size=1em]由于采用组合方式，刀具不仅可以有前角，对3号刀，还可以设计成有较大的副前角（即斜齿设计）。一个较大的副前角可以很好的避免木料的发黑现象，也可避免刃口的快速磨损。见图3。
[size=1em]由于3号刀为斜面刀，刃口的最大最小回转半径相差较大，为了保证刀具强度和刃磨方便，不宜将前角设计过大，刀尖处前角取15度左右即可（因为刀具是回转的，最小刃口处的实际前角将会大很多），取一个比较大的副前角如20～25度，同样可以很好地改善切削效果。 [size=1em]对于直径比较小的1、2号刀，切削任务不重，为了保证错位组合，应将齿形设计“瘦”一些，前角可以取大一些，这里取25度。 [size=1em]后角：无论是刀尖处的后角，还是侧刃处的副后角，都以试切木料不发黑为标准，并尽量小一些以增加刃口的强度和耐磨性。 3 刀具材料[size=1em]和整体式刀具一样，组合式台面刀也采取刀片+刀体的结构。刀片可以采用硬质合金，刀体可采用45#钢或40Gr。焊接材料为铜焊条。 4 齿数设计[size=1em]常见的台面刀多为4齿或6齿，由于组合式台面刀必须错位组合才不会发生干涉，所以齿数不能设计较多，4齿结构比较容易生产、安装，故可设计为4齿。 5 刀体上焊刀位的设计[size=1em]焊刀位深度可取1mm左右，如图4，焊刀位的高度则要根据需刃磨出的刃口直径和刀片的实际高度来决定。
6 刀具直径的设计[size=1em]台面往往用立轴机加工，为了保证台面的外形，一般采用靠模（如图5），为了保证每一个台面都和靠模板的大小形状一致，刀具的最小刃口直径应和靠模轴承外径一致，这样加上刀尖和刀底的差，不难算出刀尖的直径。而刀体应比刃口瘦小一些（径向矮2～2.5mm，轴向瘦1～1.5mm左右），便于刃磨时不至于让刀体碰到砂轮。
[size=1em]靠模轴承外径多为Φ80mm、Φ100mm，不宜过小或过大，因为太小刀具制造困难，太大会导致刀具外形过大，使用中也容易出现危险。这里取Φ80mm。 [size=1em]由于刀具是组合的，每一把刀的刃口直径必须严格控制，否则使用中会导致台面出现明显的台阶。 7 刀具的内孔直径[size=1em]刀具内孔直径取决于立轴机主轴，一般多为Φ35mm或Φ40mm。 8 刀片与成形轮廓的关系[size=1em]如果没有前角和副前角，或者说刀具刃口的最大最小直径差别不大，如1号刀和2号刀，我们不太关注刀片与成形轮廓的关系问题，因为刀片的成形效果和刀片的实际轮廓差别不大。但是对于3号刀，刀片的实际轮廓和成形效果差别明显。 [size=1em]如图2，上面绘制的刀片是理论上的，它们和成形效果是一致的。然而，由于存在前角和副前角，按照回转投影原理，刀片会被“拉长、拉宽”，利用线切割机切割刀片毛坯时，要依靠作图法（回转投影）来确定没有副前角的刀片的高度及其轮廓，然后按照这个没有副前角的刀片宽度再除以cosβ（β为副前角，本例中β=25。）就得到实际刀片的宽度尺寸。 9 刀片和刀体的几何关系[size=1em]刀体是用来支撑刀片的。前面提到刃磨台面刀时，为了不让刀体碰到砂轮，刀体应比刃口瘦小一些。 [size=1em]设计刀体外轮廓时，可依据成形形状（即不考虑前角和副前角的刀片理论轮廓），按照半径方向收缩2～2.5mm，轴向收缩1～1.5mm的原则来设计刀体。见图6，右侧为将刀体拉开距离后的情况。刀体的组合效果取决于刀体在轴上安装的凸台高度（或垫圈的厚度），这些凸台（或垫圈）决定了几把刀之间的相对轴向位置。 [size=0.8em]图6 刀片和刀体的轮廓关系
10 刀体轴向尺寸的设计[size=1em]如图6的左边部分，由于几把刀具的刃口存在重叠，刀体自然也有重叠部分，所以必须错位安装才不会互相干涉，为了保证能够错开，有时还需要修整一下刀体，错位安装和各刀体形状见图7。
[size=1em]同样我们也要以图6的左图为依据来设计凸台的位置，才能保证各刀相互轴向位置。所以分开单把刃磨时，就要根据这个相互关系尺寸来控制刃口对凸台的轴向位置尺寸。必要时还需要通过组合试刀，重新修正凸台高度或加垫圈，从而确保几把刀之间的轴向位置。 [size=1em][参考文献] [size=1em][1]金维洙.超硬木工成型铣刀参数的优化设计[J].木材加工机械，2006，(4)：1-2. [size=1em][2]李黎.木工铣刀的选用[J].木材加工机械，2008，(5)：47-52. [size=1em][3]张华.浅谈回转投影[J].木工机床，2006，(1)：24-25.
[size=1.8em]Design on the combined woodworking desktop milling cutter ZHANG Hua
( Guizhou Vocational Technology College of Electronics & Information, kaili 556000, China ) Abstract: Combined desktop cutter can be flexible combination, adjust processing thickness, can easily be designed to have larger vice-procerite,compared with monolithic desktop milling cutter,it has obvious advantages. Key words: woodworking tool；combined desktop cutter；design;procerite；vice-procerite 中图分类号：TS643 文献标识码：A 文章编号：1001-036X(2013)01-0006-03 收稿日期:2012-10-18 作者简介:张华(1966-)，男，副教授，主要研究方向：木工机床和刀具。
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