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刀具是機(jī)械制造中用于切削加工的工具,又稱(chēng)切削工具。 絕大多數(shù)的刀具是機(jī)用的,但也有手用的。由于機(jī)械制造中使用的刀具基本上都用于切削金屬材料,所以“刀具”一詞一般就理解為金屬切削刀具。切削木材用的刀具則稱(chēng)為木工刀具。還有特別應(yīng)用的一類(lèi)刀具,用于地質(zhì)勘探、打井、礦山鉆探,稱(chēng)為礦山刀具。

1基本簡(jiǎn)介


刀具的發(fā)展在人類(lèi)進(jìn)步的歷*占有重要的地位。中國(guó)早在公元前28~前20世紀(jì),就已出現(xiàn)黃銅錐和紫銅的錐、鉆、刀等銅質(zhì)刀具。戰(zhàn)國(guó)后期(公元前三世紀(jì)),由于掌握了滲碳技術(shù),制成了銅質(zhì)刀具。當(dāng)時(shí)的鉆頭和鋸,與現(xiàn)代的扁鉆和鋸已有些相似之處。然而,刀具的快速發(fā)展是在18世紀(jì)后期,伴隨蒸汽機(jī)等機(jī)器的發(fā)展而來(lái)的。1783年,法國(guó)的勒內(nèi)首先制出銑刀。1792年,英國(guó)的莫茲利制出絲錐板牙。有關(guān)麻花鉆的發(fā)明早的文獻(xiàn)記載是在1822年,但直到1864年才作為商品生產(chǎn)。那時(shí)的刀具是用整體高碳工具鋼制造的,許用的切削速度約為5米/分。1868年,英國(guó)的穆舍特制成含鎢的合金工具鋼。1898年,美國(guó)的泰勒和.懷特發(fā)明高速工具鋼。1923年,德國(guó)的施勒特爾發(fā)明硬質(zhì)合金。在采用合金工具鋼時(shí),刀具的切削速度提高到約8米/分,采用高速鋼時(shí),又提高兩倍以上,到采用硬質(zhì)合金時(shí),又比用高速鋼提高兩倍以上,切削加工出的的工件表面質(zhì)量和尺寸精度也大大提高。由于高速鋼和硬質(zhì)合金的價(jià)格比較昂貴,刀具出現(xiàn)焊接和機(jī)械夾固式結(jié)構(gòu)。1949~1950年間,美國(guó)開(kāi)始在車(chē)刀上采用可轉(zhuǎn)位刀片,不久即應(yīng)用在銑刀和其他刀具上。1938年,德國(guó)德古薩公司取得關(guān)于陶瓷刀具的。1972年,美國(guó)通用電氣公司生產(chǎn)了聚晶人造金剛石和聚晶立方氮化硼刀片。這些非金屬刀具材料可使刀具以更高的速度切削。1969年,瑞典山特維克鋼廠取得用化學(xué)氣相沉積法,生產(chǎn)碳化鈦涂層硬質(zhì)合金刀片的。1972年,美國(guó)的邦沙和拉古蘭發(fā)展了物理氣相沉積法,在硬質(zhì)合金或高速鋼刀具表面涂覆碳化鈦或氮化鈦硬質(zhì)層。表面涂層方法把基體材料的高強(qiáng)度和韌性,與表層的高硬度和耐磨性結(jié)合起來(lái),從而使這種復(fù)合材料具有更好的切削性能。

錨點(diǎn)錨點(diǎn)錨點(diǎn)

2刀具分類(lèi)


刀具按工件加工表面的形式可分為五類(lèi):加工各種外表面的刀具包括車(chē)刀刨刀、銑刀、外表面拉刀和銼刀等;孔加工刀具包括鉆頭擴(kuò)孔鉆鏜刀鉸刀和內(nèi)表面拉刀等;螺紋加工刀具包括絲錐板牙、自動(dòng)開(kāi)合螺紋切頭、螺紋車(chē)刀和螺紋銑刀等;齒輪加工刀具包括滾刀、插齒刀、剃齒刀錐齒輪和拉刀等;切斷刀具包括鑲齒圓鋸片帶鋸弓鋸、切斷車(chē)刀和鋸片銑刀等等。此外,還有組合刀具。按切削運(yùn)動(dòng)方式和相應(yīng)的刀刃形狀,刀具又可分為三類(lèi):通用刀具如車(chē)刀刨刀、銑刀(不包括成形的車(chē)刀、成形刨刀和成形銑刀)、鏜刀鉆頭擴(kuò)孔鉆鉸刀等;成形刀具這類(lèi)刀具的刀刃具有與被加工工件斷面相同或接近相同的形狀,如成形車(chē)刀、成形刨刀、成形銑刀、拉刀、圓錐鉸刀和各種螺紋加工刀具等;特殊刀具加工一些特殊工件,如:齒輪,花鍵等用的刀具。如、插齒刀、剃齒刀、錐齒輪刨刀和錐齒輪銑刀盤(pán)等。

錨點(diǎn)錨點(diǎn)錨點(diǎn)

3安全技術(shù)


高速銑削工藝在汽車(chē)、飛機(jī)和模具制造業(yè)中應(yīng)用廣泛。由于銑刀高速旋轉(zhuǎn)時(shí)刀具各部分承受的離心力已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)切削力本身的作用而成為刀具的主要載荷,而離心力達(dá)到一定程度時(shí)會(huì)造成刀具變形甚至破裂,因此研究高速銑刀的安全性技術(shù)對(duì)發(fā)展高速銑削技術(shù)有著極其重要的意義。

20世紀(jì)90年代初德國(guó)就開(kāi)始了對(duì)高速銑刀的安全性技術(shù)研究,并制訂了DIN6589-1《高速銑刀的安全要求》標(biāo)準(zhǔn)草案,規(guī)定了高速銑刀失效的試驗(yàn)方法和標(biāo)準(zhǔn),在技術(shù)上提出了高速銑刀設(shè)計(jì)、制造和使用的指導(dǎo)性意見(jiàn),規(guī)定了統(tǒng)一的安全性檢驗(yàn)方法。該標(biāo)準(zhǔn)草案已成為各國(guó)高速銑刀安全性的指導(dǎo)性文件。

2.1 高速銑刀的安全失效形式與試驗(yàn)方法

標(biāo)準(zhǔn)草案規(guī)定了高速切削的速度界限,超過(guò)該速度后離心力將成為銑刀的主要載荷,必須采用安全技術(shù)。在刀具直徑與高速切削范圍關(guān)系圖中,曲線以上區(qū)域?yàn)樵摌?biāo)準(zhǔn)規(guī)定的銑刀必須經(jīng)過(guò)安全檢驗(yàn)的高速切削范圍:對(duì)于直徑d1≤32mm的單件刀具(整體或焊接刀具),其切削速度超過(guò)10000m/mm為高速切削范圍;對(duì)于直徑d1>32mm的裝配式機(jī)夾刀具,高速切削范圍為線段BC以上區(qū)域。高速銑刀的安全失效形式有兩種:變形和破裂。不同類(lèi)型銑刀的安全試驗(yàn)方法也不同。對(duì)于機(jī)夾可轉(zhuǎn)位銑刀,有兩種安全試驗(yàn)方法:一種方法是在1.6倍大使用轉(zhuǎn)速下進(jìn)行試驗(yàn),刀具的性變形或零件的位移不超過(guò)0.05mm;另一種方法是在2倍于大使用轉(zhuǎn)速下試驗(yàn),刀具不發(fā)生破裂(包括夾緊刀片的螺釘被剪斷、刀片或其他夾緊元件被甩飛、刀體的爆裂等)。而對(duì)于整體式銑刀,則必須在2倍于大使用轉(zhuǎn)速條件下試驗(yàn)而不發(fā)生彎曲或斷裂。

2.2 高速銑刀強(qiáng)度計(jì)算模型

高速刀具在離心力的作用下是否發(fā)生失效的關(guān)鍵在于刀體的強(qiáng)度是否足夠、機(jī)夾刀的零件夾緊是否可靠。當(dāng)把離心力作為主要載荷計(jì)算刀體強(qiáng)度時(shí),由于刀具形狀的復(fù)雜性,用經(jīng)典力學(xué)理論計(jì)算得出的結(jié)果誤差很大,常常不能滿足安全性設(shè)計(jì)的要求。為了在刀具設(shè)計(jì)階段對(duì)其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度在離心力作用下的受力和變形進(jìn)行定性和定量的分析,可通過(guò)有限元方法計(jì)算不同轉(zhuǎn)速下的應(yīng)力大小,模擬失效過(guò)程和改進(jìn)設(shè)計(jì)方案。高速銑刀有限元計(jì)算模型中包括刀體、刀體座、刀片和夾緊螺釘。首先計(jì)算刀體(包括螺釘、刀片等零件質(zhì)量)的彈性變形,再對(duì)分離出的刀座作詳細(xì)分析,把所獲得的刀體彈性變形作為邊界條件加到刀座分離體;然后由切出的刀座、刀片、螺釘及無(wú)質(zhì)量的摩擦副組成刀片夾緊系統(tǒng)的模型,進(jìn)行夾緊的可靠性分析。有限元模型能模擬刀片在刀座里的傾斜、滑動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)以及螺釘在夾緊時(shí)的變形,可計(jì)算出在不同轉(zhuǎn)速下刀片位移和螺釘受力的大小。

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4研磨形式


凹磨(HollowGrind:

于刀面兩側(cè)各挖除一個(gè)凹槽,因其容易加工及設(shè)計(jì),故市面上許多工廠刀皆是此一種研磨方式。大的優(yōu)點(diǎn)便是經(jīng)此研磨后會(huì)形成一個(gè)非常薄的刀刃,而越薄的刀刃切削能力越好。其缺點(diǎn)為:越薄的刀刃越脆弱。它可以切、削較硬的物體或組織,但卻不適合用以在料理食物時(shí)砍劈的動(dòng)作,因刀身的縱切面為非線性,故無(wú)法切的太深。凹磨的刀子皆不建議用于砍劈動(dòng)作上,因其刀刃相對(duì)的較脆弱。其大的優(yōu)點(diǎn)便是增加刀刃的切削能力,尤其是在刀面不夠?qū)掗煏r(shí)使用(德國(guó)Puma刀廠算出若刀背有3.5mm厚,那么刀面至少要有20mm寬才能有相當(dāng)?shù)那邢骺撑芰ΑH舨粔驅(qū)挼牡蹲颖阋訦ollowground的方式來(lái)彌補(bǔ)。)。早期的剃頭刀便是用凹磨。鑿刀磨法、片刃研磨(ChiselGrind):刀面只有一面研磨。優(yōu)點(diǎn)有四:1.易于加工:一面研磨故只需其它研磨方式的一半加工,且不需太過(guò)精密,因此省時(shí)、省工、省錢(qián)。2.易于研磨:除非嚴(yán)重的損傷,否則只需研磨一面即可,且研磨技術(shù)不必像其它研磨方式一般的高超。3.刀刃堅(jiān)固:只單邊開(kāi)刃,故刀刃角度大(約30-45度),刀身厚。4.節(jié)省材料:在早期錘打制刀時(shí)代,此種研磨方式不需像其它研磨方式一般要削去多余的鋼材,可節(jié)省多的鋼材耗費(fèi)。中國(guó)臺(tái)灣原住民的刀子便是鑿刀磨法。 缺點(diǎn)有三:1.無(wú)法準(zhǔn)確的切削:拿鑿刀磨法及其它雙邊研磨的刀子來(lái)切蘋(píng)果時(shí)你便會(huì)發(fā)現(xiàn),雙面研磨的刀子可以的將蘋(píng)果平分切成兩半,而鑿刀磨法的刀子則會(huì)隨著研磨的角度而〔斜〕出去。2.無(wú)法穿刺的太深:鑿刀磨法在刀尖上造成了太多的斜面,使得其在穿刺上形成了許多的阻礙點(diǎn)。舉例而言,你從未見(jiàn)過(guò)鑿刀研磨的匕首、短劍或穿孔錐吧!3.研磨面錯(cuò)誤:右手刀的研磨方式為(從刀背向下俯視)刀面的左側(cè)為平坦,右側(cè)才研磨?左手刀剛好相反。然因東、西方傳統(tǒng)性刀面展示上的不同及小刀用法習(xí)慣的差異,使得西方刀廠所做出之鑿刀研磨大多為左手刀(西方人習(xí)慣將刀尖向左的展示刀子,將左刀面視為正面?東方人則將刀尖向右展示刀子,將右刀面視為正面),在刀刃向外切削必須將刀子切削的角度加大才能平順的使用。美國(guó)也發(fā)現(xiàn)了這個(gè)問(wèn)題,雖然大多數(shù)的刀廠依舊堅(jiān)持〔左手刀〕,但如GTKnives已將其鑿刀磨法的刀子改為右手刀。日式的鑿刀磨法的刀子則全是右手刀。PhillHartsfield是使用鑿刀開(kāi)刃之名家,而Emerson的CQC-6則為美國(guó)把使用鑿刀開(kāi)刃的折刀。平面磨法(FlatGrind/VGrind):為兼顧銳利及堅(jiān)固的一種研磨方式。從刀背開(kāi)始便一直平磨至刀鋒處,因此具有一相當(dāng)堅(jiān)固的刀背及刀脊。此種研磨方式相較于上述兩種而言為較難以研磨的形式,因在研磨過(guò)程中許多鋼材需被磨掉。刀刃處非常薄而銳利,適用于各式野外用刀,是非常優(yōu)良的研磨方式。因從刀的縱切面來(lái)看成一V型,故又稱(chēng)為V型磨法。騎兵磨法(SaberGrind):與平面磨法相似,都是刀面兩側(cè)無(wú)凹槽的設(shè)計(jì)。不同在于平面磨法是從刀背處便一直研磨至刀刃,而騎兵磨法則是從一半開(kāi)始研磨。亦具有相當(dāng)優(yōu)異的切削砍劈能力。早期騎兵刀便是此一研磨形式,故稱(chēng)為騎兵磨法。圓弧磨法(ConvexGrind):又稱(chēng)為MoranGrind,因BillMoran是將此一研磨方式發(fā)展的西方刀匠大師。此種研磨方式不像上述的四種磨法。別種研磨法都是在刀子兩側(cè)形成一斜面或凹槽,而圓弧磨法則是在刀鋒上方形成一雙凸的圓弧(因長(zhǎng)的像文蛤,故日本又稱(chēng)為蛤刃)。此種研磨方式就如便如平面磨法一般的堅(jiān)固,凹磨一般的銳利。為非常難造的一種研磨方式。其缺點(diǎn)為若你沒(méi)有Flat-BeltGrinder,那么刀刃鈍時(shí)便很難自己研磨。

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5刀具材料選擇


制造刀具的材料必須具有很高的高溫硬度和耐磨性,必要的抗彎強(qiáng)度、沖擊韌性和化學(xué)惰性,良好的工藝性(切削加工、鍛造和熱處理等),并不易變形。通常當(dāng)材料硬度高時(shí),耐磨性也高;抗彎強(qiáng)度高時(shí),沖擊韌性也高。但材料硬度越高,其抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性就越低。高速鋼因具有很高的抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性,以及良好的可加工性,現(xiàn)代仍是應(yīng)用廣的刀具材料,其次是硬質(zhì)合金。聚晶立方氮化硼適用于切削高硬度淬硬鋼和硬鑄鐵等;聚晶金剛石適用于切削不含鐵的金屬,及合金、塑料和玻璃鋼等;碳素工具鋼和合金工具鋼只用作銼刀、板牙和絲錐等工具。硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片已用化學(xué)氣相沉積涂覆碳化鈦、氮化鈦、氧化鋁硬層或復(fù)合硬層。正在發(fā)展的物理氣相沉積法不僅可用于硬質(zhì)合金刀具,也可用于高速鋼刀具,如鉆頭、滾刀、絲錐和銑刀等。硬質(zhì)涂層作為阻礙化學(xué)擴(kuò)散和熱傳導(dǎo)的障壁,使刀具在切削時(shí)的磨損速度減慢,涂層刀片的壽命與不涂層的相比大約提高1~3倍以上。

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6制作工藝


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涂層技術(shù)

對(duì)刀具進(jìn)行涂層是機(jī)械加工行業(yè)前進(jìn)道路上的一大變革,它是在刀具韌性較高的基體上涂覆一層、二層乃至多層具有高硬度、高耐磨性、耐高溫材料的薄層(如TiNTiC等),使刀具具有全面、良好的綜合性能。未涂層高速鋼的硬度僅為62~68HRC(760~960HV),硬質(zhì)合金的硬度僅為89~93.5HRA(1300~1850HV);而涂層后的表面硬度可達(dá)2000~3000HV以上。在工業(yè)生產(chǎn)中,使用涂層刀具可以提高加工效率、加工精度、延長(zhǎng)壽命、降低成本。近30余年來(lái),刀具涂層技術(shù)迅速發(fā)展,涂層刀具得到了廣泛應(yīng)用。涂層高速鋼刀具和涂層硬質(zhì)合金刀具已占全部刀具使用總量的50%以上。在西歐,由于資源匱乏和機(jī)械加工的化,以及數(shù)控技術(shù)進(jìn)步及難加工材料增多,涂層刀具正以驚人的發(fā)展速度被動(dòng)式向前挺進(jìn)。西方工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家使用的涂層刀具占可轉(zhuǎn)位刀片的比例已由1978年的26%上升到2005年的90%,新型的數(shù)控機(jī)床所用的刀具中80%左右是涂層刀具。

涂層刀具的優(yōu)點(diǎn)

由于表面涂層材料具有很高的硬度和耐磨性,且耐高溫。故與未涂層的刀具相比,涂層刀具允許采用較高的切削速度,從而提高了切削加工效率;或能在相同的切削速度下,提高刀具壽命。由于涂層材料與被加工材料之間的摩擦系數(shù)較小,故涂層刀具的切削力小于未涂層的刀具。用涂層刀具加工,零件的已加工表面質(zhì)量較好。由于涂層刀具的綜合性能良好,故涂層硬質(zhì)合金刀片有較好的通用性,一種涂層硬質(zhì)合號(hào)的刀片具有較的使用范圍。中國(guó)的刀具涂層技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比尚有很大差距,涂層刀具的數(shù)量也差得很遠(yuǎn),大致只占全部刀具的20%。其中數(shù)控機(jī)床和加工中心上使用得居多,在普通的非數(shù)控機(jī)床上則相當(dāng)少,主要是受到認(rèn)識(shí)問(wèn)題和價(jià)格等因素的影響。因此,在中國(guó),刀具涂層技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用都有很多潛在的提升空間。

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切削刀具

根據(jù)制造業(yè)發(fā)展的需要,多功能復(fù)合刀具、高速刀具將成為刀具發(fā)展的主流。面對(duì)日益增多的難加工材料,刀具行業(yè)必須改進(jìn)刀具材料、研發(fā)新的刀具材料和更合理的刀具結(jié)構(gòu)。硬質(zhì)合金材料及涂層應(yīng)用增多。細(xì)顆粒、超細(xì)顆粒硬質(zhì)合金材料是發(fā)展方向;納米涂層、梯度結(jié)構(gòu)涂層及全新結(jié)構(gòu)、材料的涂層將大幅度提高刀具使用性能;物理涂層(PVD)的應(yīng)用繼續(xù)增多。新型刀具材料應(yīng)用增多。陶瓷、金屬陶瓷、氮化硅陶瓷、PCBNPCD等刀具材料的韌性進(jìn)一步增強(qiáng),應(yīng)用場(chǎng)合日趨增多。切削技術(shù)快速發(fā)展。高速切削、硬切削、干切削繼續(xù)快速發(fā)展,應(yīng)用范圍在迅速擴(kuò)大。

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7刀具磨損

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磨損原因

刀具材料

刀具材料是決定刀具切削性能的根本因素,對(duì)于加工效率、加工質(zhì)量、加工成本以及刀具耐用度影響很大。刀具材料越硬,其耐磨性越好,硬度越高,沖擊韌性越低,材料越脆。硬度和韌性是一對(duì)矛盾,也是刀具材料所應(yīng)克服的一個(gè)關(guān)鍵。對(duì)于石墨刀具,普通的TiAlN涂層可在選材上適當(dāng)選擇韌性相對(duì)較好一點(diǎn)的,也就是鈷含量稍高一點(diǎn)的;對(duì)于金剛石涂層石墨刀具,可在選材上適當(dāng)選擇硬度相對(duì)較好一點(diǎn)的,也就是鈷含量稍低一點(diǎn)的;

刀具的幾何角度

石墨刀具選擇合適的幾何角度,有助于減小刀具的振動(dòng),反過(guò)來(lái),石墨工件也不容易崩缺;1.前角,采用負(fù)前角加工石墨時(shí),刀具刃口強(qiáng)度較好,耐沖擊和摩擦的性能好,隨著負(fù) 前角值的減小,后刀面磨損面積變化不大,但總體呈減小趨勢(shì),采用正前角加工時(shí),隨著前角的增大,刀具越鋒利,但刀具刃口強(qiáng)度被削弱,反而導(dǎo)致后刀面磨損加劇。負(fù)前角加工時(shí),切削阻力大,增大了切削振動(dòng),采用大正前角加工時(shí),刀具磨損嚴(yán)重,切削振動(dòng)也較大。一般粗加工應(yīng)選擇較小前角刀具或負(fù)前角刀具。2.后角,如果后角的增大,則刀具刃口強(qiáng)度降低,后刀面磨損面積逐漸增大。刀具后角過(guò)大后,切削振動(dòng)加強(qiáng)。后角越小,彈性恢復(fù)層同后刀面的摩擦接觸長(zhǎng)度越大,它是導(dǎo)致切削刃及后刀面磨損的直接原因之一。從這個(gè)意義上來(lái)看,增大后角能減小摩擦,可以提高已加工表面質(zhì)量和刀具使用壽命。3.螺旋角,螺旋角較小時(shí),同一切削刃上同時(shí)切入石墨工件的刃長(zhǎng)長(zhǎng),切削阻力大,刀具承受的切削沖擊力大,因而刀具磨損、銑削力和切削振動(dòng)都是大的。當(dāng)螺旋角去較大時(shí),銑削合力的方向偏離工件表面的程度大,石墨材料因崩碎而造成的切削沖擊加劇,因而刀具磨損、銑削力和切削振動(dòng)也都有所增大。因此,刀具角度變化對(duì)刀具磨損、銑削力和切削振動(dòng)的影響是前角、后角及螺旋角綜合產(chǎn)生的,所以在選擇方面一定要多加注意。通過(guò)對(duì)石墨材料的加工特性做了大量的科學(xué)測(cè)試,PARA刀具優(yōu)化了相關(guān)刀具的幾何角度,從而使得刀具的整體切削性能大大提高。 

刀具的涂層

金剛石涂層刀具的硬度高、耐磨性好、摩擦系數(shù)低等優(yōu)點(diǎn),現(xiàn)階段金剛石涂層是石墨加工刀具的選擇,也能體現(xiàn)石墨刀具*的使用性能;金剛石涂層的硬質(zhì)合金刀具的優(yōu)點(diǎn)是綜合了天然金剛石的硬度和硬質(zhì)合金的強(qiáng)度及斷裂韌性;但是在國(guó)內(nèi)金剛石涂層技術(shù)還處于起步階段,還有成本的投入都是很大的,所以金剛石涂層暫時(shí)不會(huì)有太大發(fā)展。不過(guò)我們可以在普通刀具的基礎(chǔ)上,優(yōu)化刀具的角度,選材等方面和改善普通涂層的結(jié)構(gòu),在某種程度上是可以在石墨加工當(dāng)中應(yīng)用的。金剛石涂層刀具和普通涂層刀具的幾何角度有本質(zhì)的區(qū)別,所以在設(shè)計(jì)金剛石涂層刀具時(shí),由于石墨加工的特殊性,其幾何角度可適當(dāng)放大,容削槽也變大,也不會(huì)降低其刀具鋒口的耐磨性;對(duì)于普通的TiAlN涂層,雖然比無(wú)涂層的刀具其耐磨有顯著的提高,但比起金剛石涂層來(lái)說(shuō),在加工石墨時(shí)它的幾何角度應(yīng)適當(dāng)放小,以增加其耐磨性。刀具表面處理技術(shù)又有了新發(fā)展,移動(dòng)菠菜發(fā)布的國(guó)外新消息:利用固態(tài)的納米結(jié)構(gòu)硼原子團(tuán)對(duì)刀具表面進(jìn)行改性處理,可較大幅度提高刀具壽命。對(duì)金剛石涂層來(lái)說(shuō),世界上眾多的涂層公司均投入大量的人力和物力來(lái)研究開(kāi)發(fā)相關(guān)涂層技術(shù),但是為止,國(guó)外成熟而又經(jīng)濟(jì)的涂層公司僅于歐洲;PARA作為一款的石墨加工刀具,同樣采用*的涂層技術(shù)對(duì)刀具進(jìn)行表面處理,以確保加工壽命的同時(shí),保證刀具的經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

刀具刃口的強(qiáng)化

刀具刃口鈍化技術(shù)是一個(gè)還不被人們普遍重視,而又是十分重要的問(wèn)題。金剛石砂輪刃磨后的硬質(zhì)合金刀具刃口,存在程度不同的微觀缺口(即微小崩刃與鋸口)。石墨高速切削加工刀具性能和穩(wěn)定性提出了更高的要求,特別是金剛石涂層刀具在涂層前必須經(jīng)過(guò)刀口的鈍化處理,才能保證涂層的牢固性和使用壽命。刀具鈍化目的就是解決上述刃磨后的刀具刃口微觀缺口的缺陷,使其鋒值減少或消除,達(dá)到圓滑平整,既鋒利堅(jiān)固又耐用的目的。 [1] 

加工條件

選擇適當(dāng)?shù)募庸l件對(duì)于刀具的壽命有相當(dāng)大的影響。1.切削方式(順銑和逆銑),順銑時(shí)的切削振動(dòng)小于逆銑的切削振動(dòng)。順銑時(shí)的刀具切入厚度從大減小到零,刀具切入工件后不會(huì)出現(xiàn)因切不下切屑而造成的彈刀現(xiàn)象,工藝系統(tǒng)的剛性好,切削振動(dòng)小;逆銑時(shí),刀 具的切入厚度從零增加到大,刀具切入初期因切削厚度薄將在工件表面劃擦一段路徑,此時(shí)刃口如果遇到石墨材料中的硬質(zhì)點(diǎn)或殘留在工件表面的切屑顆粒,都將引起刀具的彈刀或顫振,因此逆銑的切削振動(dòng)大;2.吹氣(或吸塵)和浸漬電火花液加工,及時(shí)清理工件表面的石墨粉塵,有利于減小刀具二次磨損,延長(zhǎng)刀具的使用壽命,減少石墨粉塵對(duì)機(jī)床絲杠和導(dǎo)軌的影響;3.選擇合適的高轉(zhuǎn)速及相應(yīng)的大進(jìn)給量。綜述以上幾點(diǎn),刀具的材料、幾何角度、涂層、刃口的強(qiáng)化及機(jī)械加工條件,在刀具的使用壽命中扮演者不同的角色,缺一不可,相輔相成的。一把好的石墨刀具,應(yīng)具備流暢的石墨粉排屑槽、長(zhǎng)的使用壽命、能夠深雕刻加工、能節(jié)約加工成本。 [1] 

錨點(diǎn)錨點(diǎn)錨點(diǎn)錨點(diǎn)

改進(jìn)辦法

1、刃口磨損。改進(jìn)辦法:提高進(jìn)給量;降低切削速度;使用更耐磨的刀片材質(zhì);使用涂層刀片。2、崩碎。改進(jìn)辦法:使用韌性更好的材質(zhì);使用刃口強(qiáng)化的刀片;檢查工藝系統(tǒng)的剛性;加大主偏角。3、熱變形。改進(jìn)辦法:降低切削速度;減少進(jìn)給;減少切深;使用更具熱硬性的材質(zhì)。4、切深處破損。改進(jìn)辦法:改變主偏角;刃口強(qiáng)化;更換刀片材質(zhì)。5、熱裂紋。改進(jìn)辦法:正確使用冷卻液;降低切削速度;減少進(jìn)給;使用涂層刀片。6、積屑。改進(jìn)辦法:提高切削速度;提高進(jìn)給;使用涂層刀片或金屬陶瓷刀片;使用冷卻液;使刃口更鋒利。7、月牙洼磨損。改進(jìn)辦法:降低切削速度;降低進(jìn)給;使用涂層刀片或金屬陶瓷刀片;使用冷卻液。8、斷裂。改進(jìn)辦法:使用韌性更好的材質(zhì)或槽型;減少進(jìn)給;減少切深;檢查工藝系統(tǒng)的剛性。注意:通常當(dāng)后刀面磨損達(dá)0.7毫米時(shí),應(yīng)更換刀片刃口;精加工時(shí)大磨損量為0.04毫米。

錨點(diǎn)錨點(diǎn)錨點(diǎn)

8加工原理


滾壓刀能在常溫下利用金屬的塑性變形,使工件表面的微觀不平度輾平從而達(dá)到改變表層結(jié)構(gòu)、機(jī)械特性、形狀和尺寸的目的。因此這種方法可同時(shí)達(dá)到光整加工及強(qiáng)化兩種目的,是磨削、車(chē)削無(wú)法做到的。無(wú)論用何種金屬加工刀具加工,在零件表面總會(huì)留下微細(xì)的凸凹不平的刀痕,出現(xiàn)交錯(cuò)起伏的峰谷現(xiàn)象,一定的壓力,使工件表層金屬產(chǎn)生塑性流動(dòng),填入到原始?xì)埩舻牡桶疾ü戎校_(dá)到工件表面粗糙值降低。由于被滾壓的表層金屬塑性變形,使表層組織冷硬化和晶粒變細(xì),形成致密的纖維狀,并形成殘余應(yīng)力層,硬度和強(qiáng)度提高,從而改善了工件表面的耐磨性、耐蝕性和配合性。滾壓是一種無(wú)切削的塑性加工方法。

錨點(diǎn)錨點(diǎn)錨點(diǎn)錨點(diǎn)

內(nèi)錐型滾壓刀

滾壓刀具沒(méi)有刀刃,加工技術(shù)安全、方便,基本能應(yīng)用在所有的金屬加工行業(yè),能控制精度,幾大優(yōu)點(diǎn):

錨點(diǎn)錨點(diǎn)錨點(diǎn)錨點(diǎn)

外錐型滾壓刀

1.提高表面粗糙度,粗糙度基本能達(dá)到Ra≤0.08µm左右。2.修正圓度,橢圓度可≤0.01mm。3.提高表面硬度,使受力變形消除,硬度提高HV≥4°4.加工后有殘余應(yīng)力層,提高疲勞強(qiáng)度提高30%。5.提高配合質(zhì)量,減少磨損,延長(zhǎng)零件使用壽命,但零件的加工費(fèi)用反而降低。應(yīng)用優(yōu)勢(shì)——幾秒就可將表面加工至需要的表面精度,效率是磨削的5-20倍、車(chē)削的10-50倍以上。

錨點(diǎn)錨點(diǎn)錨點(diǎn)錨點(diǎn)

通孔型滾壓刀

——一次進(jìn)給實(shí)現(xiàn)Ra0.05-0.1um的鏡面精度;并使表面得到擠壓硬化,耐磨性、疲勞強(qiáng)度提高;消除了表面受力塑性變形,尺寸精度能相對(duì)長(zhǎng)期保持穩(wěn)定。 

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盲孔型滾壓刀

經(jīng)濟(jì)——無(wú)需大型設(shè)備的資金、占地、耗電、廢渣處理等投入;無(wú)需專(zhuān)業(yè)的技工投入。方便——可裝夾在任何旋轉(zhuǎn)與進(jìn)給設(shè)備上,無(wú)需專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)就可加工出鏡面精度。環(huán)保——沒(méi)有切屑(保護(hù)環(huán)境)、低能耗。安全——無(wú)切削滾壓刀具沒(méi)有刀刃。滾壓頭分為普通車(chē)床專(zhuān)用的滾壓頭和深孔鉆鏜床專(zhuān)用深孔滾壓頭,以上是普通車(chē)床專(zhuān)用的滾壓頭,這是深孔鉆鏜床專(zhuān)用的滾壓頭。

參考資料

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