第5章 锉削

5.1 锉削基本技能

用锉刀对工件表面进行切削加工，使其尺寸、形状、位置和表面粗糙度等达到技术要求的操作称为锉削。锉削加工的生产效率很低，但尺寸精度最高可达0.005mm，表面粗糙度可达到Ra0.4μm左右。

锉削主要用于无法用机械方法加工或用机械加工不经济或达不到精度要求的工件（如复杂的曲线样板工作面修整、异形模具腔的精加工、零件的锉配等）。

5.1.1 锉削工具

锉削加工的工具主要为锉刀，锉刀一般采用T12或T12A碳素工具钢经过轧制、锻造、退火、磨削、剁齿和淬火等工序加工而成，经表面淬火热处理后，其硬度不小于62HRC。

（1）锉刀的种类及用途

锉刀分钳工锉、异形锉（特种锉）和整形锉（什锦锉）三类。按其断面形状的不同，钳工锉又分扁锉（其中，扁锉又分尖头和齐头两种）、方锉、三角锉、半圆锉和圆锉五种。异形锉用来加工零件特殊表面。整形锉用来修整零件上的细小部位。人造金刚石什锦锉是整形锉的新品种，主要用于硬度高的模具修整、特种材料的锉削。各种锉刀的种类及用途见表5-1。

（2）锉刀的构成

锉刀尽管种类较多，但其结构形式却是基本相同的。

1）基本结构

图5-1给出了钳工锉中的齐头扁锉的基本结构。

① 刀面。由主、辅锉纹（或单向锉纹）所形成的齿纹面称为刀面，如扁锉有上、下两个主刀面以及由边锉纹形成的一个（或两个）侧刀面，如图5-1所示。三角锉有三个刀面，方锉有四个刀面，半圆锉有两个刀面，圆锉有一个刀面。

② 锉身。自锉肩至锉梢前端面之间的部分（图5-1中的L）称为锉身。无锉肩的整形锉和异形锉以刀面长度部分为锉身。

③ 锉尾。自锉肩处逐渐变尖变薄的部分（图5-1中的L2）称为锉尾。锉尾是用来安装锉柄的。

④ 锉肩。自锉身后端连接锉尾的一段内圆弧过渡部分（图5-1中的L1）称为锉肩。

⑤ 锉梢。自锉身前部从纵向逐渐变薄的部分（图5-1中的L3）称为
锉梢。

⑥ 主锉纹。又称为面齿，是锉刀面上起主要切削作用的锉纹，如图5-1所示。

⑦ 辅锉纹。又称为底齿，是先在锉刀面上加工出来的锉纹，如图5-1所示。

⑧ 边锉纹。又称为护齿，主要是指扁锉的一个（或两个）侧面的单向锉纹，如图5-1所示。边锉纹可以用来锉削铸件或其他材料较硬的表面部分，防止对主刀面产生过度磨损和破坏，从而对主锉刀面起到保护作用，故又称为护齿。

⑨ 光边。又称为安全边，是指扁锉的没有单向锉纹的侧面。有光边的锉刀在加工工件的相邻垂直面时不会锉到另一垂直面而使其受到破坏，即不会产生加工干涉，故又称为安全边。根据加工需要，可以将三角锉、方锉的刀面各磨出一个光边。

⑩ 主锉纹角度（λ）。主锉纹与锉身纵（轴）向中心线所形成的夹角，称为主锉纹角度，如图5-1所示。用铜丝刷清理锉刀面中的切屑时，应沿着主锉纹方向进行清理。

辅锉纹角度（ω）。辅锉纹与锉身纵（轴）向中心线所形成的夹角，称为辅锉纹角度，如图5-1所示。

边锉纹角度（θ）。边锉纹与锉身纵（轴）向中心线所形成的夹角，称为边锉纹角度，如图5-1所示。

锉纹条数。在锉刀面上纵（轴）向长度10mm内所包含的锉纹数量，称为锉纹条数。

齿底连线。在主锉纹法向垂直剖面上，过相邻两齿底的直线称为齿底连线，如图5-2所示。

齿高。齿尖至齿底连线的垂直距离称为齿高，如图5-2所示。

齿前角（α）。在主锉纹法向垂直剖面上，主锉纹的前刀面与经过齿尖并与齿底连线相垂直的垂线之间的夹角称为齿前角，如图5-2所示。

2）锉纹

锉刀的锉纹有单锉纹和双锉纹之分。钳工锉的锉纹除了圆锉有单螺旋锉纹和双螺旋锉纹两种外，其他形式的钳工锉都是双锉纹。由于双锉纹锉刀主锉纹覆盖在辅锉纹上，使其锉齿间断，达到分屑断屑作用，因此在锉削时比较省力。而单锉纹锉刀在锉削时不能进行分屑断屑，所以在锉削时比较费力，因此用来锉削软材料。另外，锉刀面上主锉纹角度和辅锉纹角度不同，使许多锉齿与锉刀面纵向中心线形成有规律的排列［如图5-3（a）所示］，锉出来的沟痕就会互相覆盖，这样被加工表面的沟痕就比较细小。如果主锉纹角度和辅锉纹角度相同，就会使许多锉齿与锉刀面纵向中心线形成平行排列［如图5-3（b）所示］，这样被加工表面的沟痕就比较粗大。

3）锉柄

为了握住锉刀和用力方便，钳工锉必须装上锉柄，锉柄是用硬木和塑料制成的。木质锉柄是由柄体和柄箍构成的（木质锉柄必须装上柄箍才能使用），木质锉柄的形状如图5-4所示。塑料锉柄为整体式，其形状与木质锉柄大致相同。锉柄的长度尺寸L的规格范围约为80～120mm，直径D约为20～32mm。

（3）锉刀的形式、规格与锉纹号

锉刀的形式按照横截面形状的不同，分为扁锉、半圆锉（半圆锉又分为薄形和厚形两种）、三角锉、方锉、圆锉、菱形锉、单面三角锉、刀形锉、双半圆锉、椭圆锉和圆边扁锉等，如图5-5所示。

锉刀的规格主要是指尺寸规格，钳工锉是以锉身长度作为尺寸规格，异形锉和整形锉是以锉刀全长作为尺寸规格。

钳工锉的基本尺寸如表5-2所示。

钳工锉的锉纹号按主锉纹条数分为1～5号，其中：1号为粗齿锉刀，2号为中齿锉刀，3号为细齿锉刀，4号为双细齿锉刀，5号为油光锉刀。钳工锉的锉纹角度以及每10mm纵（轴）向长度内的锉纹条数如表5-3所示。钳工锉的齿高应不小于主锉纹法向齿距的45%。主锉纹条数小于或等于28条时，齿前角不超过-10°；大于或等于32条时，齿前角不超过-14°。

异形锉和整形锉按主锉纹条数锉纹号可分为00、0、1、…、7、8共10种，其锉纹斜角及每10mm轴向长度内的锉纹参数如表5-4所示。锉齿的齿高不小于主锉纹法向齿距的40%。在锉刀梢端10mm长度内齿高不小于30%。

5.1.2 锉刀的选用

锉刀的选用是否合理，对加工质量、加工效率以及锉刀的使用寿命都有很大的影响。锉刀的选择要根据工件的形状、材质和工件表面的加工余量来进行。

① 按工件的材质来选择。锉削较软的金属材料时，选择单纹锉刀或粗锉刀；锉削钢铁等较硬的金属材料时，选择双纹锉刀。

② 按工件加工部位的形状来选择。图5-6给出了不同形状的加工部位所选择锉刀的断面形状。

③ 按工件加工表面的加工余量、精度及表面粗糙度来选择。一般情况下，粗齿锉刀、中齿锉刀主要用于粗加工，细齿锉刀主要用于半精加工，双细齿锉刀主要用于精加工，油光锉刀主要用于表面光整加工。

表5-5给出了不同种类锉刀应用于工件不同表面的加工余量、尺寸精度及表面粗糙度的范围。

④ 按工件锉削面积来选择。锉刀的长度、规格也应根据工件加工面的大小来选择。一般情况下，工件加工面越大，所选锉刀规格也越大；工件加工面越小，所选锉刀规格就越小。

5.1.3 锉刀的握法及锉削姿势

锉削加工是手工操作，其加工质量与其操作手法应用的正确性关系极大，因此，锉削操作首先应掌握锉刀的正确握法以及正确的锉削操作姿势。

（1）锉刀的握持

锉刀握持的方法较多，锉削不同形状的工件，选用不同的锉刀，其握持方法也有所不同，但概括起来主要有两种形式：锉柄握法、锉身握法。

1）锉柄握法

锉柄握法主要有以下三种。

① 拇指压柄法。右手拇指向下压住锉柄，其余四指环握锉柄的一种握法，如图5-7所示。这是使用最多，也是最基本的锉柄握法。

② 食指压柄法。右手食指前端压住锉身上面，拇指伸直贴住锉柄（或锉身）侧面，其余三指环握锉柄的一种握法，如图5-8所示，主要用于整形锉刀以及8″及以下规格锉刀的单手锉削。

③ 抱柄法。双手拇指并拢向下压住锉柄，双手其余四指抱拳环握锉柄，如图5-9所示，主要用于整形锉刀以及8″及以下规格锉刀进行孔、槽的加工。

2）锉身握法

以扁锉为例，锉身握法主要有以下八种。

① 前掌压锉法。左手手掌自然伸展，掌面压住锉身前部刀面的一种握法，如图5-10所示，一般用于12″及以上规格的锉刀进行全程锉削。

② 扣锉法。左手拇指压住刀面，食指和中指扣住锉梢端面的一种握法，如图5-11所示，是使用较多的一种握法。

③ 捏锉法。左手拇指与食指、中指相对捏住锉梢前端的一种握法，如图5-12所示，主要用于锉削曲面。

④ 中掌压锉法。左手手掌自然伸展，掌面压住锉身中部刀面的一种握法，如图5-13所示，一般用于12″及以上规格的锉刀进行短程锉削。

④ 中掌压锉法。左手手掌自然伸展，掌面压住锉身中部刀面的一种握法，如图5-13所示，一般用于12″及以上规格的锉刀进行短程锉削。

⑤ 三指压锉法。左手食指、中指和无名指压住锉身中部刀面的一种握法，如图5-14所示，一般用于10″及以下规格的锉刀进行短程锉削。

⑥ 双指压锉法。左手食指和中指压住锉身中部刀面的一种握法，如图5-15所示，一般用于8″及以下规格的锉刀进行短程锉削。

⑦ 八字压锉法。左手拇指与食指、中指呈八字状压住锉身刀面的一种握法，如图5-16所示，一般用于10″及以下规格的锉刀进行短程锉削。

⑧ 双手横握法。左右手的拇指与其余四指的指头相对夹住锉身侧刀面的一种握法，如图5-17所示，一般用于横推锉削。

（2）手臂姿态

锉削时，对手臂姿态的要求是：要以锉刀纵向中心线（或轴线）为基准，右手握持锉柄时，前臂、上臂基本与锉刀纵（轴）向中心线在一个垂直平面，并与身体正面大致成45°角，在锉削运动中，应始终保持这种姿态。如图5-18所示。

（3）站立姿态

锉削时对站立姿态的要求是：要以锉刀纵（轴）向中心线的垂直投影线为基准，两脚跟大致与肩同宽，右脚与锉刀纵（轴）向中心线的垂直投影线大致成75°角，且右脚的前1/3处踩在投影线上，左脚与锉刀纵（轴）向中心线的垂直投影线大致成30°角，在锉削运动中，应始终保持这种几何姿态。如图5-19所示。

（4）动作姿态

锉削操作时，可将一个锉削行程分为锉刀推进行程和锉刀回退行程两个阶段。锉削速度一般在40次/min左右，推进行程时稍慢，回退行程时稍快。

为了充分理解锉削动作中的姿态特点，将锉刀面三等分，据此将锉刀推进行程又分为前1/3推进行程、中1/3推进行程和后1/3推进行程三个细分阶段。各阶段的操作要点如下。

① 准备动作。左右脚按照站立姿态要领站到位，左腿膝关节稍微弯曲，右腿绷直（右腿在整个锉削循环中始终都是处于绷直状态），身体前倾10°左右，身体重心分布于左右脚，右肘关节尽量后抬，锉梢前部锉刀面准备接触工件表面，如图5-20所示。

② 前1/3推进行程。身体前倾15°左右，同时带动右臂向前进行前1/3推进行程，此时，左腿膝关节继续弯曲，身体重心开始移向左脚，左手开始对锉刀施加压力，如图5-21（a）所示。

要注意的是：锉削是在滑行中接触工件表面并开始前1/3推进行程的，而不是先把刀面放在工件表面后再推送锉刀进行锉削。

③ 中1/3推进行程。身体继续前倾至18°左右，并继续带动右臂向前进行中1/3推进行程，此时，左腿膝关节弯曲到位，身体重心大部分移至左脚，左手压力为最大，如图5-21（b）所示。

④ 后1/3推进行程。当开始后1/3推进行程时，身体停止前倾并开始回退至15°左右，在回退的同时，右臂继续向前进行后1/3推进行程，此时，左臂应尽量伸展，左手压力逐渐减小，身体重心后移，如图5-21（c）所示。

⑤ 回退行程。后1/3推进行程完成后，左右臂可稍停顿一下，然后将锉刀稍抬起一点，回退至前1/3推进行程开始阶段，也可贴着工件表面（左手对锉刀不施加压力）回退，如图5-21（d）所示。至此，一个锉削行程完成。

5.1.4 锉削基本操作技术

与锯切、錾削操作一样，锉削之前也应先做好工件的装夹，然后根据所锯削工件的形状选用合理的操作方法。具体操作时，还应控制好锉削力及锉削的
速度。

（1）工件的装夹

① 工件要装夹在台虎钳的中间。

② 对工件的装夹要牢固，同时要保证不使工件产生变形。

③ 工件装夹后伸出钳口部分不能太多，以免锉削时产生振动。

④ 装夹几何形状特殊的工件时，要考虑增加衬垫，如装夹圆形工件时，衬上V形架等，如图5-22所示。

⑤ 装夹工件的已加工面或装夹精密工件时，台虎钳的钳口应衬以护口或者其他软材料，以免夹伤工件表面，如图5-23所示。

（2）工件锉削时的装夹实例

图5-24给出了装夹毛坯件或一般工件时所采用的方法。

图5-25给出了在台虎钳上装夹槽钢的方法。

图5-26给出了在台虎钳上装夹板材的方法。

（3）锉削力及锉削速度

正确运用锉削力是锉削的关键，锉削力有水平推力和垂直压力两种。推力主要由右手控制，必须大于切削阻力时才能锉去切屑。压力是由两手控制的，其作用是使锉齿深入金属表面。水平推力和垂直压力的大小必须随着锉刀前移而变化，两手压力对工件中心的力矩应该相等，这是保证锉刀平直运动的关键。

控制力矩平衡的方法是：随着锉刀的推进，左手压力由大逐渐减小，右手压力则由小逐渐增大。具体操作如图5-27所示>

锉削时，对锉刀的总压力不能太大，因为锉齿存屑空间有限，压力太大只能使锉刀磨损加快；但压力也不能过小，过小时锉刀打滑，达不到切削目的。一般是向前推进时手上有一种韧性感觉为适宜。

锉削速度一般为30～60次/min，速度太快时操作者容易疲劳，且锉齿易磨钝；如果速度过慢，则切削效率低。

（4）锉削操作注意事项

① 锉刀是右手工具，应放在台虎钳的右边；放在钳桌上的锉刀不许露出钳桌（一般应放在离钳桌边缘50mm以内），防止碰撞掉下伤脚或损坏锉刀。

② 不许使用没有装锉柄的钳工锉，不许使用已裂开的和没有安装柄箍的木质锉柄。

③ 锉削时锉柄不能撞击到工件或台虎钳上，防止锉柄脱离露出锉尾尖端伤人。

④ 严禁用嘴吹铁屑，不许用手擦摸锉削表面。

⑤ 不要用锉刀锉削铸件的硬表面及钢件淬硬的表面，防止对刀面产生过度磨损和破坏。

⑥ 锉刀每次用完后，应用铜刷清理干净锉刀面上的切屑；锉刀不能重叠放置，防止损坏锉齿。