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正确使用刀具和鉴别刀具雕刻机.pdf

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正确使用刀具和鉴别刀具雕刻机.pdf

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正确使用刀具和鉴别刀具雕刻机.pdf

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如何正确使用***和鉴别***
一***的基本知识
目前雕刻机所使用的***,在***的分类中基本上都可以归结为
铣刀中的立铣刀,直径较小,一般在φ8以下;使用转速较高,一般
rpm;下面主要从***的材料,***的几何参数、***的加工方式、
雕刻加工对***的特殊要求等方面为大家做一下介绍:
***材料
***的材料是生产和使用***至关重要的一环,一般***材料所具备
的性能如下:
a高的硬度和耐磨性;
硬度是***材料应具备的基本特性,***要从工件上切下材料,
其硬度必须比工件材料的硬度大。***材料硬度一般在60HRC以上。
耐磨性是材料抵抗磨损的能力,一般情况下,***材料的硬度越
高,耐磨性越好,材料晶粒越细、分布越均匀,则耐磨性越高。
b足够的强度和韧性;
要使***在承受很大压力,以及在切削过程中出现冲击和振动的
条件下工作而不产生崩刃和折断,***材料就必须有足够的强度和韧
性。
c高耐热性;:.
指***材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的性能。刀
具材料的高温硬度越高,则***的切削性能越好,允许的切削速度也
越高;除高温硬度外,***材料还应具有在高温下抗氧化的能力以及
良好的抗粘结和抗扩散的能力。
d良好的工艺性能;
为便于制造,要求***材料具有良好的工艺性能。
e经济性;
经济性是***材料的重要指标之一。有的***材料虽然很贵,但
因其寿命长,分摊到每个零件的成本不一定很高。
f切削性能的可预测性。
随着加工自动化的发展,要求***磨损及***耐用度等切削性能
具有良好的可预测性。
常用的***材料
工具厂家生产中所用的***材料以高速钢(如W18Cr4V)和硬质
合金(如YG6X)居多。碳素工具钢(如T10A、T12A),工具钢(如
9SiCr、CrWMn)因其硬耐热性差,仅用于手工***。硬质合金涂层刀
具,陶瓷,金刚石,立方氮化硼材料以其优异的性能已在许多领域开
始得到应用。
(1)硬质合金切削性能优良,早期的硬质合金比高速钢的抗弯强
度低许多,随着技术的发展,其抗弯强度已接近甚至超过一般的高速
钢。:.
目前我公司采用的***(包括外购***)都是整体硬质合金圆棒
全磨制而成的。
我公司自产***选用的硬质合金材料为山特维克()提供的,其
主要成份为6%的Co和94%的WC,其性能参数如表1所示:
表1SANDVIK—H6FF性能参数
维氏硬洛氏硬洛氏硬抗弯强抗压强
度度度度度密度相当ISO晶粒度
HV30HRAHRCN/mm2N/mm2g/cm3
185044007400K05/K10μm
这种材料的特点硬度高,抗弯强度高。在加工钢料、有色金属材
料时,因其脆性大,建议使用过程中要注意先低于正常走刀速度磨合
一段时间(大约5分钟)后,再上正常速度,以利于***的稳定性,
从而提高***的耐用度。
顺便介绍一下关于硬度的知识:
所谓硬度,通常可以理解为金属表面局部体积内抵抗外物压入而
引起塑性变形的抗力。常用的试验方法有三种:布氏硬度(HB)、洛氏
硬度(HRA\HRB\HRC)、维氏硬度(HV)。
布氏硬度(HB)的含意:用一定直径的淬硬钢球,在一定的载荷(p)
作用下,压入试件表面,停留一段时间,然后除去载荷,测
量压痕的面积,压痕越小表示抵抗塑性变形能力(即硬度)
越大,压痕越大硬度越小。
洛氏硬度(HRA):代表在试验载荷为60kg下,使用顶角为120度的:.
金刚石圆锥压头;
洛氏硬度(HRB):代表在试验载荷为100kg下,使用直径1/16”淬
硬钢球;
洛氏硬度(HRC):代表在试验载荷为150kg下,使用顶角为120度的
金刚石圆锥压头;
维氏硬度(HV):是利用顶角为136度的金刚石四方角锥体作压头,
在一定的载荷下压入试件表面,留下方形压痕,根据对角线
的长度,即可查出硬度值
HVS-50型数显维氏硬度计型布洛维硬度计
高速钢材料与硬质合金材料性能对比如表2所
示:
表2硬质合金、高速钢材料性能对比
相当
维氏洛氏洛氏硬抗弯强ISO牌
硬度硬度度度密度号
HV30HRAHRCN/mm2g/cm3
sandvikH6FF1850相当于4400K05/K10
硬质
南昌1515相当于2950K10
合金
YG61315相当于1430K10
YG6X146091相当于1400K05
高速W18Cr4V82063~663200:.

W6Mo5Cr4V2Al94067~693500
高速钢***的质量还要取决于***生产厂家的热处理工艺,淬火
后***的性能;而且在高温下高速钢硬度会下降许多,如W18Cr4V在
500℃时56HRC;600℃时。
(2)金刚石***
在有机材料切割和高光型面板行业开始使用金刚石***。金刚石
具有极高的硬度和耐磨性,有资料显示其耐用度比硬质合金可提高及
几倍到几百倍。金刚石***不适合加工黑色金属。公司已开始联系生
产厂家生产,聚晶金刚石样刀(PCD)已开始在分公司和客户试用,
不久将能供应市场。
***的几何形状
目前公司供应的***主要有单刃螺纹***(图1),双刃螺纹***
(图2),双刃螺纹球头***(图3),双刃直槽(平底、锥度)***
(图4、4A),双刃直槽组合***(图5),双刃直槽锥度球头***(图
6),(图7),开半***(图8)八个大系列,几百种规格。还有多刃
直槽螺纹***。根据不同的用途,衍生出更多刀型和尺寸,来满足市
场需求。:.
图1
图2
图3
图4:.
图4A
图5
图6
:.
图7
图8
***的几何参数
***的几何参数包括***的切削角度(前角、后角),刀面的形式
以及切削刃的形状(直线形、折线形),下面以双刃直槽,开半,单
刃螺纹,双刃螺纹***为例来介绍***的几何参数。:.
双刃直槽(2B)***(图9):
图9
***的前角:
前角----前刀面(切屑沿其流出的表面)与中心线(两对称刃尖
连线)的夹角。前角的大小决定刀刃的锋利程度和强固程度,它对切
削过程有着重要影响。前角越大,刀刃则越锋利,切削越轻快,刀刃
强度较弱;反之则正好相反。一般切削非金属选用较大前角,切削金
属选用较小的前角。
***的后角:
后角----后刀面(与已加工表面相对的面)与切削平面间(刃尖
外圆切平面)的夹角。后角的主要功用是减少切削过程中后刀面与加
工表面之间的摩擦,后角的大小还影响作用在后刀面上的力、后刀面
与工件接触长以及后刀面的磨损强度,因而对***耐用度和加工表面
质量有很大影响。:.
开半***(单刃直槽1B)(图10)
图10
锥刀为了提高***整体强度,一般开半尺寸要大于刀杆半径尺寸,
因此,锥刀前角在各部位因直径尺寸不同而不同的,开半径尺寸相同
的情况下,直径越小,其负前角度数越大(相当于前角小);直径越
大,其负前角度数越小(相当于前角大)。例如:的开半尺寸,直径
处,前角为-11度;直径处时前角为度。
前角计算公式
TANγ=(B-R)/r
〈γ为前角B为开半尺寸R为***柄部半径r为垂直轴线
截面切削刃半径〉
:.
表3锥刀推荐开半尺寸、角度
材料(锥刀带号)B后角
广告(G)45
59Cu(T)30
钢材(M)20
纯铝60
纯铜45
开半***(锥刀)相对于轴线存在偏转,在高速旋转加工过程中,
会产生离心力,对电机会产生震动,因此建议客户开半长度在满足需
要的情况下尽可能短。目前公司***部所生产的***开半长度都控制
在5mm以下。
:.
(1W)(图11)
图11
螺纹铣刀按照螺旋方向的不同分为正螺纹铣刀(右旋符合
右手定则)和反螺纹(左旋符合左手定则)上图所显示的单刃螺
纹***为正螺纹。
螺纹***的前角是在法剖面的γn,后角是在端剖面测量的α。
tanγn=tanγcosββ为***的螺旋角
单刃螺纹***前角可以做的较大,最大可以达到50度,刀刃
比较锋利;刀刃的截面积一般是刀杆截面积的40%。比较适合切割
加工非金属材料(压克力、PVC、ABS、代木等)。通过调整***的
角度,增大刀刃截面积,减小前角,也可适用于有色金属加工。:.
(牛鼻)(2W)(图12)
图12
双刃螺纹***的刀刃相对轴线对称,属于平衡***,在高速旋转
加工过程中,不会产生径向离心力,不会对电机会产生震动。双
刃螺纹***的强度较其他要好,刀刃截面积可达到刀杆的60%。
二对***的鉴别(讨论)
***的正确使用首先要会鉴别***,总结以下几条为下面的***选用
做一下参考。
任何***都有其适用范围,都不会是万能的。好的***应该具有如下
特点:
1良好的外观(***表面光亮,刃口锋利,如有涂层涂层应均匀);
2良好的制造工艺性能(在40倍放大镜下观察刀刃无崩口、微观裂:.
纹);
3良好的切削性能(包括对某种特定材料粗加工效率高、精加工已
加工表面质量高,切削轻快声音小等);
4良好的性价比(包括***寿命长,单支去除量大等);
5良好的稳定性(每只刀之间一致性好)。
三***的使用
***的加工方式
加工方式因***旋转切入工件的方向与***进给方向的不同而分为
顺铣和逆铣。如图:
图15
逆铣加工时,刀齿的切削厚度从0到最大,刀齿在工件表面上挤压和
摩擦,刀齿较易磨损;顺铣则正好相反,刀齿的切削厚度从最大到0,
容易切下切削层,刀齿磨损较少,资料表明,顺铣可提高***耐用度:.
2~3倍。目前,我公司生产的雕刻机丝杠都有预紧,因此,不会出现
大的反向间隙,建议去大料时使用顺铣方式。顺铣加工时,要求工件
侧边没有硬皮(一般锻造、磨削加工后的钢件表面会产生加工硬化),
否则***很易磨损。
***的切削形式
***的切削形式只要有以下三种:如图
切割形式一刀切透,双边切削,主要用于非金属材料切割;
开槽形式双边切削,吃刀深度较浅,主要用于金属、非金属材料粗
加工,***强度相对较弱的情况下;
单边切削单边切削有两种情况,吃刀深度较浅,切削宽度较大;吃
刀深度较深,切削宽度较小。主要用于金属、非金属材料
粗加工,***强度相对较弱的情况下。
切割示意图开槽示意图单边切
削示意图
图16:.
***的安装
***安装的长短直接影响到工件的加工质量,建议***的悬出长
度尽可能短。
***变形公式:
变形量ω***悬伸长度L***直径D***材料的弹
性模量E
径向作用力F惯性矩I
有上述公式可以得出下面的结论:
***悬伸长度的三次方与变形量成正比,***悬伸长度越长变形量越
大;
***直径的四次方与变形量成反比,***直径越细变形量越大。
***的装卡注意事项:
雕刻机采用的是弹簧卡头,由于弹簧卡头的槽内很容易积攒碎屑,
加工有机材料时,应定期用有机溶剂(如***仿)浸泡,加工金属用毛
刷刷净。***装卡不正会出现***磨损不均匀,***易折断。:.
***角度的选取
***截形面积公式:
(r为***半径,α为***后角)
锥刀刃长与角度公式:
初始半径为0,刃长为,后角不变,不同角度截面积如下表:
截面积比
刃长半径锥度后角截面积值:.
10301
20304
30309
403016
503026
603040
由上表可以得出这样的结论:角度越大,其截面积的增加的速率
越快,***的强度越高。所以建议,在条件允许的情况下,尽可能选
择大角度***。
切削要素与切削层参数
切削速度V
***旋转时的线速度::.
V=πDN/1000(m/min)
D***直径(mm)N(F1)***转速(rpm)
表4切削速度V推荐参数
(m/min)
碳素合金工具调质钢铝铜
钢钢Cr1245HRC59铜
45
60~1050~7035~60150~30120~20
000
表5***切削速度一览表
m/min
700010000200002400040000
转速
刀尖直rpmrpmrpmrpmrpm

mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm:.
mm
mm
mm
mm
走刀速度f
走刀速度f(F2)单位时间内***的相对位移(m/min)
单刃吃刀量fa***每转过1刀刃与工件的相对位移(mm)
单刃吃刀量fa=f/(60Z)Z为***刃数
切削深度
切削深度(吃刀深度)***轴线方向的切削层尺寸ap
切削宽度
切削宽度(路径间距)***径向方向的切削层尺寸ac
表6单刃吃刀量一览表
单位mm
走刀速度
转速m/mi
m/minm/mim/minm/minm/minm/minm/min
n
n:.
7000rpm
10000rpm
20000rpm
24000rpm
40000rpm
四***磨损和***耐用度
***的磨损
铣削加工产生***磨损过程分为三个阶段:
a初期磨损阶段新刃磨的***刀面存在粗糙不平之处以及显微
裂纹、氧化等缺陷,切削刃比较锋利,接触面较小,压应力较大。
因此,这一阶段磨损较快。
b正常磨损阶段经过初期磨损后,***毛糙表面已经磨平,进入
正常磨损阶段,这个阶段磨损比较缓慢均匀,随时间延长而成近似
的正比例增加。因此,这一阶段时间较长。
c急剧磨损阶段当磨损带宽度增加到一定限度后,加工表面变
得粗糙,切削力与切削温度迅速升高,磨损速度增加很快,以致刀
具损坏而失去切削能力。生产中为了合理使用***,保证加工质量,:.
应当避免达到这个磨损阶段。在这个阶段到来之前,就要及时换刀。
***的磨钝标准就是***磨损到一定限度不能继续使用,这个磨损限
度称为磨钝标准。
***的耐用度
***耐用度从开始切削一直到磨损量达到***磨钝标准所经过的
总切削时间。
***的寿命不能片面的只提使用时间越长越好,而是达到一定的
程度保证加工质量,及时更换***,***可以复磨几次来延长***的
使用总体时间。
***的磨损形式
***作为生产消耗品,切削过程中***的前刀面和后刀面经常要
与切屑和工件接触,产生剧烈摩擦,同时接触区内有相当高的温度和
压力。因此前刀面和后刀面会发生磨损。其磨损的形式有三种:
a前刀面磨损切削塑性材料时,切屑与前刀面相互接触,以形
成月牙洼磨损为主。:.
c后刀面磨损切削脆性材料时,切屑与前刀面接触长度短,而
相对刀刃钝圆使后刀面磨损较大
c边界磨损切削钢料时,常在主切削刃
***磨损的原因
由于工件、***材料和切削条件变化很大,***磨损形式也各不
相同。正常磨损主要是机械磨损和热、化学磨损。
***的破损形式
硬质合金***主要的破损形式分为脆性破损和塑性破损
a崩刃在切削刃上产生小的缺口,尺寸与进给量相当或者稍大
一些,刀刃还能继续切削。
b碎断在切削刃上发生小块碎裂或大块断裂,不能正常切削。
c剥落在前、后刀面上几乎平行于切削刃而剥下一层碎片,经
常连切削刃一起剥落,尤其是当***有切屑粘连在前刀面上再切入的
时候,更明显。
d裂纹破损在较长时间断续切削时,由于疲劳而引起裂纹的。有
因热冲击而引起热裂纹,或机械冲击引起的机械裂纹。当这些裂纹不
断扩展合并,就会引起切削刃的碎裂或断裂。
e塑性破损在高温和高压的作用下,在***的前、后刀面和工
件的接触层上,***表层材料发生塑性流动而丧失切削能力。
***的破损形式是典型的随机现象,硬质合金材料为粉末冶金烧:.
结而成,内部含有随机分布的微观缺陷和夹杂物,在不同的切削条件
下,***可能因不断受到大小和位置不同的冲击载荷的作用而破坏。
如何减少***磨损
a***的安装应保证刀夹清洁无异物,确保***的安装精度;
b选择***时,尽可能选用刚性好(大直径或柄径)的***;
c***安装时,悬出长度应尽可能短;
d***在开始使用时,首先应进行低速磨合,速度一般掌握在正
常速度的50%;
e粗加工时,应尽可能采用顺铣;
f加工过程中,遇振动加剧,应及时暂停,降低转速、走刀速度;
g使用切削液,充分冷却、润滑,不可中途加注或关闭;
h及时清理切削区域的切屑。
五制定合理的切削用量
合理的切削用量,就是在充分利用***的切削性能和机床性能(功
率、扭矩),在保证质量的前提下,获得高的生产率和低的加工成本
的切削用量。
单位切削量=切削(吃刀)深度aPX切削宽度(路径间距)acX
走刀速度f
切削加工一般分为粗加工、半精加工和精加工。:.
粗加工时,尽可能切除全部余量。余量大时,确定切削用量要考
虑机床功率和***强度,避免引起大的震动,而使***受到大的冲击
而折断。
精加工时,主要考虑加工精度和表面粗糙度的限制。不能达到要
求时,要考虑增加半精加工序。使精加工的之前的余量均匀,从而达
到满意的效果。
确定切削用量要考虑机床功率和***强度,以及工艺系统刚性。
提高切削用量的途径:
1采用切削性能更好的***材料;
2改善工件材料的加工性;
3改进***结构和选用合理的***几何角度;
4提高***的刃磨和制造质量;
5采用性能更优良的切削液和高效率的冷却方法。
六***的选用
材料的切削加工性
切削加工性是指工件材料切削加工的难易程度。如粗加工时,
要求***的磨损慢和加工效率高;而在精加工时,则要求工件有高的
精度和较小的表面粗糙度。
:.
表7切削加工性等级
加工性等级名称和种类相对加工性代表性材料
1很容易切削材料一般有色金属>铜铅合金、铜铝合金、铝镁合
2易切削钢~退火15#钢
容易切削材料
3较易切削钢~正火30#钢
4一般钢及铸铁~45#钢、灰铸铁、结构钢
普通材料
5稍难切削材料~2Cr13调质
6较难切削材料~45Cr、60Mn调质
7难切削材料难切削材料~50CrV调质1Cr18Ni9Ti未淬
8很难切削材料<镍基高温合金
金属切削***的选用及其特点
(2WR)
目前随着JDHMS,JDCaver等大型机床的推出,加工各类钢制模
具的客户越来越多,模具钢的粗加工成了一个很头疼的问题,一般刀
具装上没多长时间就磨损的无法继续使用了,有的甚至只有几分钟。
雕刻机粗开钢材***不耐磨,主要是刀尖烧蚀严重,机床的的震动、
声音随着***的磨损开始加大,让人无法接受。
经过观察发现,主要是刀尖过于薄弱,刀尖在初期的加工中就很
容易崩掉,使***缺乏原有的锋利。因此在***刀尖处倒角或倒圆,
牛鼻刀就是平底刀刃尖倒圆,使刀尖部分的得到了强化,从而延长了
***的耐用度。
***使用时间过长,***磨损严重,出现大的崩刃,***就不易:.
复磨。因此***的强化很有必要。加工钢材***开始阶段一定要低速
磨合。
图17
涂层***
涂层***是在韧性较好的硬质合金基体上,涂覆一薄层耐磨性高
的难熔金属化合物而获得的。常用的硬质合金涂层材料有TiC、TiN、
AlTiNC、Al2O3等。从而使涂层***具有比基体高的多得硬度。涂层
具有高的抗氧化性能和抗粘结性能,因而有高的耐磨性和抗月牙洼磨
损能力。涂层具有低的摩擦系数,可降低切削时的切削力及切削温度,
可大大提高***耐用度。
AlTiNC、Al2O3涂层***不适合加工铝及其铝合金制品,涂层中
含有Al与工件材料中的Al存在亲和力,涂层很容易破坏掉。
各种涂层性能对比
涂层厚应用温
涂层种硬度度摩擦系度
类颜色HVμm数℃特性:.
高抗热、高性能。几乎适用于
TiAlN各种材料的高速切削及干切
(单层)紫—黑35001~4800削。
高抗热、高性能。几乎适用于
TiAlN各种材料的高速切削及干切
(多层)紫—黑28001~4700削、重切削。
高韧性涂层。适用于铣削、攻
TiCN兰—灰37001~4400丝和滚齿。
普通用途涂层。适用于低速铣
TiN金24001~7600削、铰削钢材。
特殊涂层,高韧性、高抗热、
低摩擦系数。适用于铣削、攻
TiAlCN紫28001~4500丝和滚齿。
特殊涂层,高铝元素含量、极
高抗热性及高硬度。适用于高
AlTiN黑38001~4800速加工。
双刃
图18
建议今后推广使用双刃直槽牛鼻刀,其优点如下::.
1浅吃深大侧向的粗开放式,直槽和螺纹槽没有区别;
2修磨方便,在磨刀机上修磨很容易;
3***旋转平稳,刀尖倒圆后,强度高、耐用。
锥刀
锥刀适用于黑色金属的精加工
有机材料***的选用
有机材料一般比较软,容易切削,要求***比较锋利,***强度
可适当弱一些,不建议使用涂层***,涂层***刀刃会产生一圆弧,
从而影响***了的锋利程度。
有机材料切割***
有机材料精加工***
(开半后角45度)
双刃螺纹球头***
:.
专用***的选用及其特点
的使用
切割手机面板、VCD、DVD面板等有机板,根据其产品倒角的需要
特生产组合刀,保证一刀切透倒角直接成型,从而提高了加工效率。
***形式如下:
图19
切割面板截形如下:
***切割过程中,底刃可伸出板材~,保证切透后无残料。
例1:φ4组合刀φ+90度
底刃直径倒角角度45度全角90度可切割板材直侧面
最大倒角1*45度
:.
图20
例2:φ6组合刀φ+90度
底刃直径倒角角度45度全角90度可切割板材直侧面
最大倒角2*45度
注:此***适用于采用真空吸盘,板材覆膜的的低粘,从而保证
板材完全切透,而膜不被切透,实现整版批量切削,提高加工效率。
规格尺寸依据客户生产的面板加工尺寸而定
七如何引导客户使用成品***(为什么成品***贵)
目前,随着竞争日趋激烈,对所加工产品质量的要求越来越高,
对效率的要求越来越迫切。使用成品***是解决上述问题一条好的解
决途径。
1成品***尺寸准确。目前我公司生产***都经过100%的严格检验,:.
保证100%合格。***部配备有投影仪、万能工具显微镜等精密检
验仪器,从而保证了产品的质量。
2***材料为国际知名大公司SANDVIK(山特维克)公司提供,质量
稳定性高,从而保证了产品的可靠性。
3磨刀工人都是经过严格培训上岗,生产设备经过严格调试,生产
上采用全面质量管理体系,生产、检验、包装等环节严格控制,
从而保证了产品的质量。
4良好的技术支持。公司会根据客户的不同需求,针对不同产品、
不同材料对***的参数值做优化处理,从而使***更加专业。
综上所述,成品***的优势,体现出一分钱一分货。相信价格因素对
客户的影响会越来越小,主要是如何引导的问题。
:.
JT12A-Tφ300数字式投影仪
JX11B数字式万能工具显微镜
八***磨制过程中的常见错误
从磨刀的步骤上应注意以下常见错误:
1***开半平面与刀杆轴线不平行
***开半平面与刀杆轴线不平行会造成***测量困难,前大后
小或者前小后大,测量位置不同,尺寸就不同。开半不准确,从而造
成***质量不稳定。
2***开半速度、磨削锥度速度过快
***开半速度、磨削锥度速度过快对***材质、硬度不会造成:.
大的影响,但是当速度过快时,磨削位置温度升高很快,***前后温
差较大,特别容易形成微观裂纹(即温度裂),***使用过程中很很
容易产生崩刃,造成损坏。
3***偏心
磨刀机的收管不正,会使磨出的***直径出现偏大或偏小,使
用40X放大镜就很难测量出准确值。偏小时,***排屑不好;偏大时,
***强度减弱,易折断。
4点尖问题
***的点尖出现的问题主要是角度点反。刃偏角点反会使***不
排屑,底面不光滑,碎屑粘在槽内;刃偏角点的过大,底面残料过多,
不平整。
副后角点反有两种情况,过大时会使***与工件剧烈摩擦,切削
阻力加大,***很容易折断;点反较小时,加工底面金属劈花效果,
非金属底面不平,会有熔屑粘在材料上。
副后角过大,***锋利,易磨损,寿命低。
以上这些问题都是在磨刀过程种经常出