刀具刃口鈍化處理

刀具刃口鈍化帶來的好處包含改善刀具壽數(shù)、進步工件外表光潔度、下降機床主軸載荷以及下降全體制造本錢。

出產(chǎn)刃口處理機床的Mutschler刃口技能公司（Mutschler Edge Technologies LLC）對鈍化的界說如下：在構(gòu)成刀具刃口的兩平面相交處，發(fā)生可控的半徑以及改善其外表光潔度。鈍化后的刃口有圓形、瀑布型或反向瀑布型。

鈍化機正在鈍化硬質(zhì)合金刀片刃口

鈍化對一切刀具都有好處，包含高速鋼和硬質(zhì)合金刀具。在涂層前對硬質(zhì)合金刀具進行鈍化處理，將充分體現(xiàn)鈍化帶來的好處。因為沒有尖銳角或毛刺，倒圓刃口可使涂層更加嚴密地與刀具外表結(jié)合。涂層可下降沖突，添加切削刃與工件的接觸面積，進步刀具刃口強度。假如不在涂層前進行鈍化處理，刀具會崩刃并露出基體資料，導(dǎo)致縮段刀具壽數(shù)和下降切削功率。鈍化后刃口使刀具外表光潔度得以改善，可減小沖突并有利于排屑。

未涂層刀具也會因在刃口發(fā)生可控半徑而獲益。

刀具刃口處理效果（500×）　　

鈍化是一個干加工過程，通過含磨料的尼龍毛刷與刀具刃口的相互效果來鈍化。刷絲由尼龍基體與磨料一起限制而成。當毛刷磨損時，會有新的磨料露出來與工件相互效果。彈性刷絲相當于柔性銼刀，均勻地掩蓋并銼削刀片刃口。

選用毛刷鈍化，有兩種不同的切削力學(xué)：磨料的切削效果以及刷絲接觸刀具外表的效果力。鈍化效果受許多要素影響，如速度、方向、周期時間、接觸深度及中心線位置。

尼龍毛刷可有多種型式。刷絲可呈直線或彎曲型，其截面可所以圓形或矩形，并依據(jù)使用的不同，可選擇多種刷絲直徑。針對不同的使用場合，毛刷中選用的磨料改變也很大，可所以碳化硅、氧化鋁、陶瓷和金剛石。

當刃口很尖利時，磨削砂輪脫離刃口時會因磨屑效果使刃口發(fā)生鋸齒形。這是因為此刻刃口處沒有推力支撐使磨屑被剪切而去除去。假如砂輪沒有磨削到刃口，刃口就會十分尖利，導(dǎo)致在加工時刃口將很快磨損和崩掉。

當鈍化工藝確定時，不同零件的鈍化精度可以控制在0.0001"。

刃口可通過幾種不同方法來測量。常用顯微鏡和輪廓儀來進行可視化測量。一起，也可選用圖畫剖析軟件來進行2D和3D檢測。

就像刀具種類相同，刀具刃口鈍化尺度也改變多樣。一般原則是，工件資料越硬，硬質(zhì)合金刀具參數(shù)，刀具刃口的鈍化尺度也就越大。因為使用場合的不同，為得到蕞佳的刃口鈍化尺度，蕞好的方法是通過反復(fù)試驗來確定。

在現(xiàn)代工業(yè)出產(chǎn)中，運用數(shù)控車床加工螺紋，能大大前進出產(chǎn)功率、保證螺紋加工精度，減輕操作工人的勞動強度。但在高職院校的數(shù)控車床實習(xí)訓(xùn)練教育中普遍存在如下現(xiàn)象：部分教師和絕大多數(shù)學(xué)生對螺紋加工感到扎手，特別是加工多頭螺紋，更加莫衷一是。下面通過螺紋零件的實踐加工分析，闡述多頭螺紋的加工步驟和辦法。

　　一、螺紋的底子特性

　　在機械制造中，螺紋聯(lián)接被廣泛運用，例如數(shù)控車床的主軸與卡盤的聯(lián)合，方刀架上螺釘對刀具的穩(wěn)固，絲杠螺母的傳動等。它是在圓柱或圓錐外表上沿著螺旋線所構(gòu)成的具有規(guī)定牙型的接連凸起和溝槽，有外螺紋和內(nèi)螺紋兩種。按照螺紋剖面形狀的不同，主要有三角螺紋、梯形螺紋、鋸齒螺紋和矩形螺紋四種。按照螺紋的線數(shù)不同，又可分為單線螺紋和多線螺紋。在各種機械中，螺紋零件的作用主要有以下幾點：一是用于聯(lián)接、緊固;二是用于傳遞動力，改動運動形式。三角螺紋常用于聯(lián)接、穩(wěn)固;梯形螺紋和矩形螺紋常用于傳遞動力，改動運動形式。由于用處不同，它們的技能要求和加工辦法也不一樣。

　　二、加工辦法

　　螺紋的加工，跟著科學(xué)技能的開展，除選用一般機床加工外，常選用數(shù)控機床加工。這樣既能減輕加工螺紋的加工難度又能前進作業(yè)功率，并且能保證螺紋加工質(zhì)量。數(shù)控機床加工螺紋常用G32、G92和G76三條指令。其間指令G32用于加工單行程螺紋，編程任務(wù)重，程序復(fù)雜;而選用指令G92，可以結(jié)束簡略螺紋切削循環(huán)，使程序修改大為簡化，但要求工件坯料事前有必要通過粗加工。指令G76，克服了指令G92的缺點，可以將工件從坯料到制品螺紋一次性加工結(jié)束。且程序簡捷，可節(jié)約編程時間。

　　在一般車床上進行多頭螺紋車削一直是一個加工難點：當?shù)匾粭l螺紋車成之后，需求手動進給小刀架并用百分表校正，使刀尖沿軸向準確移動一個螺距再加工第二條螺紋;或許打開掛輪箱，調(diào)整齒輪嚙合相位，硬質(zhì)合金刀具制造，再順次加工其他各頭螺紋。受一般車床絲杠螺距過失、掛輪箱傳動過失、小拖板移動過失等多方面的影響，多頭螺紋的導(dǎo)程和螺距難以到達很高的精度。并且，在整個加工進程中，不可避免地存在刀具磨損甚至打刀等問題，一旦換刀，新刀有必要準判定位在未結(jié)束的那條螺紋線上。這一切都要求操作者具有豐富的經(jīng)歷和高明的技能?？墒牵谂砍霎a(chǎn)中，單靠操作者的個人經(jīng)歷和技能是不能保證出產(chǎn)功率和產(chǎn)品質(zhì)量的。在制造業(yè)現(xiàn)代化的今日，數(shù)控機床和數(shù)控系統(tǒng)的運用使許多一般機床和傳統(tǒng)工藝難以操控的精度變得容易結(jié)束，并且出產(chǎn)功率和產(chǎn)品質(zhì)量也得到了很大程度的保證。

　　三、實例分析

　　現(xiàn)以FANUC系統(tǒng)的GSK980T車床，加工螺紋M30×3/2-5g6g為例，闡明多頭螺紋的數(shù)控加工進程：

　　工件要求：螺紋長度為25mm，兩頭倒角為2×45°、牙外表粗糙度為Ra3.2的螺紋。選用的材料是為45#圓鋼坯料。

　　1.準備作業(yè)。通過對加工零件的分析，運用車工手冊查找M30×3/2-5g6g的各項底子參數(shù)：該工件是導(dǎo)程為3mm紋且螺距為1.5(該參數(shù)是查表的重要根據(jù))的雙線螺;大徑為30，公差帶為6g，查得其標準上過失為-0.032、下過失為-0.268、公差有0.236，公差要求較松；中徑為29.026，公差帶為5 g，查得其標準上過失為-0.032、下過失為-0.150，公差為0.118，公差要求較緊;小徑按照大徑減去車削深度判定。螺紋的總背吃刀量ap與螺距的聯(lián)系近經(jīng)歷公式ap≈0.65P，涂層硬質(zhì)合金刀具，每次的背吃刀量按照初精加工及材料來判定。大徑是車削螺紋毛壞外圓的編程根據(jù)，中徑是螺紋標準檢測的規(guī)范和調(diào)試螺紋程序的根據(jù)，小徑是編制螺紋加工程序的根據(jù)。兩頭留有必定標準的車刀退刀槽。

　　2、正確挑選加工刀具。螺紋車刀的品種、材質(zhì)較多，挑選時要根據(jù)被加工材料的品種合理選用，材料的商標要根據(jù)不同的加工階段來判定。關(guān)于45#圓鋼材質(zhì)，宜選用YT15硬質(zhì)合金車刀，該刀具材料既適合于粗加工也適合于精加工，通用性較強，對數(shù)控車床加工螺紋而言是比較適合的。別的，還需求考慮螺紋的形狀過失與磨制的螺紋車刀的視點、對稱度。車削45鋼螺紋，刃傾角為10°，主后角為6°，副后角為4°，刀尖角為59°16’，左右刃為直線，而刀尖圓弧半徑則由公式R=0.144P判定(其間P為螺距)，刀尖圓角半徑很小在磨制時要特別仔細。

　　四、多頭螺紋加工辦法及程序設(shè)計

　　多頭螺紋的編程辦法和單頭螺紋相似，選用改動切削螺紋初始位置或初始角來結(jié)束。假定毛坯已經(jīng)按要求加工，螺紋車刀為T0303，選用如下兩種辦法來進行編程加工。

　　1.用G92指令來加工圓柱型多頭螺紋。G92指令是簡略螺紋切削循環(huán)指令，我們可以運用先加工一個單線螺紋，然后根據(jù)多頭螺紋的結(jié)構(gòu)特性，在Z軸方向上移過一個螺距，然后結(jié)束多頭螺紋的加工。程序修改如圖。(工件原點設(shè)在右端面中心)

　　2.用G33指令來加工圓柱型多頭螺紋。用G33指令來編程時，除了考慮螺紋導(dǎo)程(F值)外，還要考慮螺紋的頭數(shù)(P值)來闡明螺紋軸向的分度角。

　　式中：X、Z——決對標準編程的螺紋結(jié)束坐標(選用直徑編程)。

　　U、W——增量標準編程的螺紋結(jié)束坐標(選用直徑編程)

　　F——螺紋的導(dǎo)程

　　P——螺紋的頭數(shù)

　　3.多頭螺紋加工的操控要素。在運用程序加工多頭中，要特別注意對以下問題的操控：(1)主軸轉(zhuǎn)速S280的判定。由于數(shù)控車床加工螺紋是依托主軸編碼器作業(yè)的，主軸編碼器對不同導(dǎo)程的螺紋在加工時的主軸轉(zhuǎn)速有一個極限識別要求，要用經(jīng)歷公式S 1200/P-80來判定(式中P為螺紋的導(dǎo)程)，S不能超過320r/min，故取S280 r/min。(2)外表粗糙度要求。螺紋加工的終一刀底子選用重復(fù)切削的辦法，這樣可以獲得更潤滑的牙外表，到達Ra3.2要求。(3)批量加工進程操控。對試件切削運轉(zhuǎn)程序之前除正常要求對刀外，在FANUC數(shù)控系統(tǒng)中要設(shè)定刀具磨損值在0.3～0.6之間，地一次加工完后用螺紋千分尺進行精細測量并記載數(shù)據(jù)，將磨損值減少0.2，進行第2次主動加工，并將測量數(shù)據(jù)記載，今后將磨損補償值的遞減崎嶇減少并查詢它的減幅與中徑的減幅的聯(lián)系，重復(fù)進行，直至將中徑標準調(diào)試到公差帶的中心為止。在今后的批量加工中，標準的改動可以用螺紋環(huán)規(guī)抽檢，并通過更改程序中的X數(shù)據(jù)，也可以通過調(diào)整刀具磨損值進行補償。

強力噴丸是提高齒輪齒部彎曲疲勞強度和接觸疲勞強度的重要方法，是改善齒輪抗咬合能力、提高齒輪壽命的重要途徑。本文主要介紹齒輪加工中的強力噴丸工藝。

1、工作原理  

強力噴丸工藝主要是利用高速噴射的細小鋼丸在室溫下撞擊受噴工件表面，使工件表層材料產(chǎn)生彈塑性變形并呈現(xiàn)較高的殘余壓應(yīng)力，從而提高工件表面強度及疲勞強度。噴丸一方面使零件表面發(fā)生彈性變形，同時也產(chǎn)生了大量孿晶和位錯，使材料表面發(fā)生加工強化。如圖1所示：

.    圖1-a   經(jīng)噴丸處理的零件表面    圖1-b 未經(jīng)噴丸處理的零件表面

噴丸對表面形貌和性能的影響主要表現(xiàn)在改變零件的表面硬度、表面粗糙度、抗應(yīng)力腐蝕能力和零件的疲勞壽命。零件的材料表層在鋼丸束的沖擊下發(fā)生循環(huán)塑性變形。根據(jù)材料的性質(zhì)和狀態(tài)的不同，噴丸后材料的表層將發(fā)生以下變化：硬度變化、組織結(jié)構(gòu)的變化、相轉(zhuǎn)變、表層殘余應(yīng)力場的形成、表面粗糙度的變化等。

2、    噴丸強度的測量方法

當一塊金屬片接受鋼丸流的噴擊時會產(chǎn)生彎曲。飽和狀態(tài)和噴丸強度是噴丸加工工藝中的兩個重要概念。飽和狀態(tài)是指在同一條件下繼續(xù)噴擊而不再改變受噴區(qū)域機械特性時的狀態(tài)。所謂噴丸強度，就是通過打擊預(yù)制成一定規(guī)格的金屬片（即試片），在規(guī)定的時間使之達到飽和狀態(tài)的強弱程度，并用試片彎曲的弧高值來度量其噴擊的強弱程度。

目前，應(yīng)用廣的美國機動車工程學(xué)會噴丸標準中采用阿爾曼提出的噴丸強化檢驗法——弧高度法，該方法由美國GM公司的J. O. Almen（阿爾門）提出，并由SAEJ442a和SAE443標準規(guī)定的測量方法，硬質(zhì)合金刀具，其要點是用一定規(guī)格的彈簧鋼試片通過檢測噴丸強化后的形狀變化來反映噴丸效果。對薄板試片進行單面噴丸時，由于表面層在彈丸作用下產(chǎn)生參與拉伸形變，所以薄板向噴丸面呈球面彎曲。通常在一定跨度距離上測量球面的弧高度值，用其來度量噴丸的強度。測定弧高度值是通過將阿爾門試片固定在專用夾具上，經(jīng)噴丸后，再取下試片，然后用阿爾門量規(guī)測量試片經(jīng)單面噴丸作用下產(chǎn)生的參與拉伸形變量（即弧高度值）。如用試片測得的弧高值為0.35mm時，記作0.35A。

噴丸強度的另一種檢驗方法為殘余應(yīng)力檢測，即對經(jīng)強力噴丸后的工件進行殘余應(yīng)力的檢測，具體的檢驗方法為X射線衍射法。在美國SAE J784a標準中推薦如下方法：X射線的入射和衍射束必須平行于齒輪的齒根，圓柱直齒輪和圓柱螺旋齒輪上的測量位置應(yīng)當在齒根的寬度中央，照射區(qū)域必須集中在齒根圓角的中心，不能橫向延伸超出規(guī)定的齒根圓角表面深度的測量點，照射區(qū)域大小的控制可以通過對直光束和適當遮蓋齒根表面實現(xiàn)；在每個選定受檢的齒輪上，少要任選兩個齒進行評估，兩齒間隔180。如果齒的有效齒廓受到保護沒有研磨，則可以認為齒根研磨的用于表面下殘余應(yīng)力測量的齒輪未受損壞并且可以用于生產(chǎn)。

3、    噴丸對提高零件疲勞抗力的作用

a．借助表面冷變形實現(xiàn)材料表面強化的本質(zhì)在于冷變形造成材料表層組織結(jié)構(gòu)的變化、引入殘余壓應(yīng)力以及表面形貌的變化。

b． 噴丸使材料表面性能改善

c． 強化噴丸過程中，當微小球形鋼丸高速撞擊受噴工件表面時，使工件表層材料產(chǎn)生彈、塑性變形，撞擊處因塑性形變而產(chǎn)生一壓坑，撞擊導(dǎo)致壓坑附近的表面材料發(fā)生徑向延伸。當越來越多的鋼丸撞擊到受噴工件表面時，工件表面越來越多的部分因吸收高速運動鋼丸的動能而產(chǎn)生塑性流變，使表面材料因塑性變化而產(chǎn)生的徑向延伸區(qū)域越來越大，發(fā)生塑性形變的表面逐步連接成片，則使工件表面逐步形成一層均勻的塑性變形層。塑性變形層形成后，繼續(xù)噴丸會使塑變層因繼續(xù)延伸而厚度逐步變薄，同時塑變層的徑向延伸會因受到鄰近區(qū)域的限制而導(dǎo)致重疊部分發(fā)生破壞，終塑變層因持續(xù)的噴丸而剝落。所以必須對噴丸的時間加以嚴格的控制。

4、噴丸對滲碳齒輪表層殘余應(yīng)力的影響

關(guān)于噴丸使工件表面形成殘余應(yīng)力的原因，根據(jù)Al-Obaid等人的觀點：當高速鋼丸撞擊到試樣表面，撞擊處產(chǎn)生塑性變形而殘余一壓坑，當越來越多的鋼丸撞擊到試樣表面時，則會在試樣表層產(chǎn)生一層均勻的塑變層，由于塑性變形層的體積膨脹會受到來自未塑性變形近鄰區(qū)域的限制，因此整個塑變層受到一壓應(yīng)力。

由于殘余壓應(yīng)力及其分布對齒輪疲勞壽命有較大的影響，而噴丸強化工藝的優(yōu)劣將直接影響殘余應(yīng)力大小及其分布。因此準確測定受噴零件的表層殘余應(yīng)力對于評價噴丸工藝的優(yōu)劣是一個行之有效的手段。

5、噴丸對零件表面粗糙度的影響

強化噴丸會引起零件受噴表面的塑性變形，使零件的表面粗糙度發(fā)生變化。表面粗糙度是一種微觀幾何形狀誤差，又稱為微觀不平度。表面粗糙度和表面波度、形狀誤差一樣，都屬于零件的幾何形狀誤差，表面粗糙度對于機器零件的使用性能有著重要的影響。噴丸對材料表面粗糙度的影響通常在Ra0.6～20mm范圍內(nèi)。在不改變工藝參數(shù)的條件下，材料原始表面粗糙度愈高，噴丸后的Ra值愈大。生產(chǎn)實踐證明，一般情況下，噴前表面粗糙度在6.3mm以下，噴丸可以提高或維持原表面粗糙度，如果原表面粗糙度在6.3mm以上，則噴丸后表面粗糙度有所降低。

在生產(chǎn)實踐中，要想獲得較理想的噴丸表面，應(yīng)從以下幾個方面著手：

提供較好的原始表面，Ra值應(yīng)在6.3mm以下；

選擇合理的鋼丸直徑和噴丸壓力；

在大直徑鋼丸噴丸強化后，采用較小鋼丸低壓力(不能改變噴丸強度值)覆蓋一次，可達到較好的表面粗糙度。

噴丸后的零件表面應(yīng)輕微打磨，打磨時要控制表面金屬去除量。這樣，既不損害噴丸的強化效果，又可改善表面粗糙度。當然，這是一個多因素問題，不論采用什么方法，必須同時考慮其他因素的影響。

6 、工藝參數(shù)對噴丸效果的影響

對噴丸質(zhì)量有影響的主要有以下幾個方面：

鋼丸材料、鋼丸直徑、鋼丸速度、鋼丸流量、噴射角度、噴射距離、噴射時間、覆蓋率等。其中任何一個參數(shù)的變化都會不同程度地影響噴丸強化的效果。

a、鋼丸的材料、硬度、尺寸及粒度對噴丸效果的影響

鑄鐵丸和鑄鋼丸通常用于硬齒面齒輪的噴丸。鑄鐵丸的缺點是韌性較低，在噴丸過程中易于破碎、耗損量大，對破碎的鋼丸要及時分離，否則會影響受噴表面質(zhì)量。但鑄鐵丸的優(yōu)點是價格便宜、硬度高，可以使受噴表面產(chǎn)生較高的殘余壓應(yīng)力。鑄鋼丸與鑄鐵丸相比，其優(yōu)點是不易破碎，對受噴表面幾何形貌有利。但鑄鋼丸硬度較鑄鐵丸低，在其他條件相同時，受噴表面的殘余壓應(yīng)力低于鑄鐵丸。

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