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(jìn)步工件外表光潔度、下降機(jī)床主軸載荷以及下降全體制造本錢。

出產(chǎn)刃口處理機(jī)床的Mutschler刃口技能公司（Mutschler Edge Technologies LLC）對(duì)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(jī)正在鈍化硬質(zhì)合金刀片刃口

鈍化對(duì)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(duì)硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行鈍化處理，將充分體現(xiàn)鈍化帶來的好處。因?yàn)闆]有尖銳角或毛刺，倒圓刃口可使涂層更加嚴(yán)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(jìn)步刀具刃口強(qiáng)度。假如不在涂層前進(jìn)行鈍化處理，刀具會(huì)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(huì)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(gè)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(dāng)毛刷磨損時(shí)，會(huì)有新的磨料露出來與工件相互效果。彈性刷絲相當(dāng)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(shí)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(duì)不同的使用場(chǎng)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(dāng)刃口很尖利時(shí)，磨削砂輪脫離刃口時(shí)會(huì)因磨屑效果使刃口發(fā)生鋸齒形。這是因?yàn)榇丝倘锌谔帥]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(huì)十分尖利，導(dǎo)致在加工時(shí)刃口將很快磨損和崩掉。

當(dāng)鈍化工藝確定時(shí)，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(cè)量。常用顯微鏡和輪廓儀來進(jìn)行可視化測(cè)量。一起，也可選用圖畫剖析軟件來進(jìn)行2D和3D檢測(cè)。

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，刀具刃口的鈍化尺度也就越大。因?yàn)槭褂脠?chǎng)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(yàn)來確定。

刀具鈍化

什么是刀具鈍化通過對(duì)刀具進(jìn)行去毛刺，平坦，拋光的處理、從而進(jìn)步刀具質(zhì)量和延伸使用壽命。刀具在精磨之后，涂層之前的一道工序，其稱號(hào)現(xiàn)在國內(nèi)外尚不統(tǒng)一，有稱“刃口鈍化”、“刃口強(qiáng)化”、“刃口珩磨”、“刃口預(yù)備”等。為什么要進(jìn)行刀具鈍化經(jīng)一般砂輪或金剛石砂輪刃磨后的刀具刃口，存在程度不同的微觀缺口(即細(xì)小崩刃與鋸口)。在切削進(jìn)程中刀具刃口微觀缺口極易擴(kuò)展，加速刀具磨損和損壞?，F(xiàn)代高速切削加工和自動(dòng)化機(jī)床對(duì)刀具功能和穩(wěn)定性提出了更高的要求，特別是涂層刀具在涂層前必須通過刀口的鈍化處理，才能保證涂層的結(jié)實(shí)性和使用壽命。刀具鈍化的意圖刃口鈍化技術(shù)，其意圖就是處理刃磨后的刀具刃口微觀缺口的缺陷，使其鋒值削減或消除，到達(dá)油滑平坦，既鋒利鞏固又經(jīng)用的意圖。刀具鈍化的主要效果為：刃口的圓化：去除刃口毛刺、到達(dá)經(jīng)確一致的倒圓加工。刃口毛刺導(dǎo)致刀具磨損，加工工件的外表也會(huì)變得粗糙，經(jīng)鈍化處理后，刃口變得很潤滑，極大削減崩刃，工件外表光潔度也會(huì)進(jìn)步。對(duì)刀具凹槽均勻的拋光，進(jìn)步外表質(zhì)量和排削功能。槽外表越平坦?jié)櫥?，排屑就越好，就可完成更高速度的切削。一起外表質(zhì)量進(jìn)步后，也減小了刀具與加工資料咬死的危險(xiǎn)性。并可削減40%的切削力，切削更流暢。涂層的拋光去除刀具涂層后產(chǎn)生的突出小滴，進(jìn)步外表光潔度、添加潤滑油的吸附。涂層后的刀具外表會(huì)產(chǎn)生一些細(xì)小的突出小滴，進(jìn)步了外表粗糙度，使得刀具在切削進(jìn)程簡單產(chǎn)生較大的摩擦熱，下降切削速度。通過鈍化拋光后，小滴被去除，一起留下了許多小孔，在加工時(shí)可以吸附更多的切削液，使得切削時(shí)產(chǎn)生的熱量大大削減，可以極大得進(jìn)步切削加工的速度。

在批量加工如圖1所示的高溫合金球形軸承內(nèi)球面時(shí)，原編制工藝道路為：粗加工→去應(yīng)力→精車內(nèi)球面→內(nèi)球面開安裝槽→探傷→查驗(yàn)→油封。

為驗(yàn)證工藝，實(shí)驗(yàn)選用如圖2所示高速鋼尖刀（假定刀尖圓弧半徑為零），前角為0o，刃傾角為0o，調(diào)整刀尖與車床主軸反轉(zhuǎn)中心線等高，在新購精細(xì)數(shù)控車床上編程精車3件45鋼制內(nèi)球面φ19.15 0.0130   mm。

由于通用內(nèi)徑量具無法實(shí)施在線丈量內(nèi)球面φ19.15 0.0130   mm，所以在車床上選用改制專用測(cè)具（見圖3）檢測(cè)，直徑合格，經(jīng)三坐標(biāo)丈量機(jī)復(fù)檢，直徑合格，球面概括度差錯(cuò)為0.005mm（小于直徑公役一半），合格。

但將零件材料改為高溫合金GH605，刀具改為YW1硬質(zhì)合金尖刀后，用與高速鋼尖刀同樣的切削條件試車3件，經(jīng)三坐標(biāo)查驗(yàn)全部不合格，原因是球面概括度差錯(cuò)為0.03～0.05mm，經(jīng)仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)刀尖已磨損，硬質(zhì)合金刀具制造，且編程時(shí)沒有選用刀尖圓弧半徑補(bǔ)償程序。為此，改用如圖4所示SANDEVIK菱形可轉(zhuǎn)位機(jī)夾硬質(zhì)合金刀具VCMW070204加工，刀尖圓弧半徑為rε=0.4mm，前角為0o，刃傾角為0o，調(diào)整刀尖與車床主軸中心線等高，選用刀尖圓弧半徑補(bǔ)償程序編程，加工了3件，經(jīng)三坐標(biāo)丈量查驗(yàn)，3件全部不合格，原因是球面概括度差錯(cuò)為0.015～0.02mm。至此，證明原工藝是不現(xiàn)實(shí)的。為了、經(jīng)濟(jì)批量加工，改用了如下工藝道路：粗加工→去應(yīng)力→精車內(nèi)球面→內(nèi)球面開裝配槽→用外球面形狀研磨具研磨內(nèi)球面達(dá)圖樣要求→探傷→查驗(yàn)→油封。工藝改進(jìn)后已成功加工出一批合格產(chǎn)品。

2.精車內(nèi)球面概括度超差問題

早在數(shù)控車床沒有普及的時(shí)代，用成型車刀精車之后再研磨的工藝辦法成功地加工出如圖5所示的球面上色量規(guī)（其技術(shù)要求是：環(huán)規(guī)按塞規(guī)上色修合，上色面積100%）?，F(xiàn)在數(shù)控車床替代了一般車床，數(shù)字程序替代了原來成型車刀，卻沒有加工出圖1所示的零件?，F(xiàn)剖析如下：

（1）精細(xì)球面加工工藝基礎(chǔ)。精細(xì)球面能夠看作是精細(xì)半圓（見圖6）繞經(jīng)過該半圓圓心的剖分線反轉(zhuǎn)一周構(gòu)成的反轉(zhuǎn)體。

在一般車床上用圓弧構(gòu)成型樣板刀加工時(shí)（見圖7），樣板刀圓弧半徑是所車球的半徑，樣板刀圓弧刃的圓心有必要準(zhǔn)確調(diào)整到車床主軸反轉(zhuǎn)軸線上，硬質(zhì)合金刀具參數(shù)，且圓弧刃地點(diǎn)平面與車床主軸反轉(zhuǎn)中心線等高共面，才干車出精細(xì)圓球面。為了完成以上條件，照顧到加工對(duì)刀便利，通常調(diào)整圓弧樣板切削刃安裝高度，使圓弧刃地點(diǎn)平面與車床主軸反轉(zhuǎn)軸線等高（共面），再經(jīng)過車削丈量車出球面直徑，確保圓弧切削刃圓心坐落車床主軸反轉(zhuǎn)中心線上。

當(dāng)圓弧刃地點(diǎn)平面與車床主軸反轉(zhuǎn)中心線共面但圓弧刃圓心與車床反轉(zhuǎn)中心間隔不為零時(shí)，車出的球面就不圓，而是橢球（見圖8）。

當(dāng)圓弧刃平面平行于車床主軸反轉(zhuǎn)中心線，但高于或低于車床反轉(zhuǎn)軸線（即不共面）時(shí)，只要直徑大于所車球面的水平截面圓直徑，與圓弧刃構(gòu)成的圓位置重合時(shí)，才有或許車成圓球，但此刻所車球面直徑已大于要求直徑（見圖9）。

當(dāng)圓弧構(gòu)成型切削刃或數(shù)控刀尖車出的軌道圓弧（以下簡稱母線圓?。┑攸c(diǎn)平面平行于車床主軸反轉(zhuǎn)中心線，但高于或低于車床主軸反轉(zhuǎn)中心線（以下簡稱車床軸線）時(shí)，即便母線圓弧半徑很準(zhǔn)確且其圓心位置也準(zhǔn)確坐落包括車床軸線的鉛垂面內(nèi)，假定圖樣要求球面半徑為R，母線圓弧地點(diǎn)平面與車床軸線間隔為H，則車出的球面半徑為（R2 H2）0.5mm，若為了確保球面半徑R持續(xù)進(jìn)刀，則車成橢球（見圖10）。

總歸，有必要確保母線圓弧半徑和母線圓弧圓心準(zhǔn)確調(diào)整到車床軸線上，且母線圓弧與車床軸線等高共面，才干車出預(yù)訂半徑的精細(xì)圓球，三者缺一不可。

（2）數(shù)控車床加工精細(xì)內(nèi)球面。首要調(diào)整車刀安裝高度使刀尖與數(shù)控車床軸線等高，當(dāng)運(yùn)用刀尖圓弧半徑為零（假定理想刀尖）的車刀編程時(shí)，使刀尖走過的圓弧軌道半徑等于球面半徑；當(dāng)運(yùn)用刀尖圓弧半徑不等于零的圓弧刀尖車刀加工時(shí)，運(yùn)用刀尖圓弧半徑補(bǔ)償程序編程。對(duì)不具備刀尖圓弧半徑主動(dòng)補(bǔ)償功用的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，假定圖樣要求球面半徑為R，刀尖圓弧半徑為rε，可選用刀尖圓弧圓心軌道編程，刀尖圓弧圓心編程半徑為（R－rε）。這樣切削球面時(shí)，圓弧切削刃逐點(diǎn)參加切削，母線圓弧半徑R相當(dāng)于半徑為（R－rε）的圓等距rε后得出的（見圖11）。

當(dāng)?shù)都馀c數(shù)控車床軸線不等高時(shí)，假如按母線圓弧圓心和車床軸線坐落同一鉛垂面準(zhǔn)則進(jìn)刀，在不考慮其他原因的狀況下車出的球面直徑差錯(cuò)由公式（1）核算：

ΔR=(R2 H2)0.5－R （1）

式中，R為所車球面半徑，涂層硬質(zhì)合金刀具，H為刀尖走過的母線圓弧平面高于或低于車床軸線的間隔。當(dāng)R=19.15÷2＝9.575（mm），ΔR=0.013÷2=0.006 5（mm）。由公式（1）核算出H=0.35mm。也就是說，當(dāng)?shù)都飧哂诨虻陀谲嚧草S線0.35mm時(shí)，車出的球面就超出公役帶。在批量生產(chǎn)高溫合金零件時(shí)，遍及運(yùn)用可轉(zhuǎn)位不重磨機(jī)夾刀片，經(jīng)查閱SANDEVIK刀具手冊(cè)，精度等級(jí)為M的刀片厚度公役為±0.13mm，假定地一次將切削刃調(diào)整到與車床軸線等高，那么，當(dāng)替換刀片時(shí)，如不調(diào)整刀尖高度，壞的狀況是刀尖與車床軸線間隔為0.26mm，其小于0.35mm，可見獨(dú)自由刀尖高度引起的球面差錯(cuò)不會(huì)超出公役帶。

當(dāng)?shù)都飧叨扰c車床軸線等高時(shí)，在不考慮機(jī)床進(jìn)給空隙影響時(shí)，刀尖圓弧半徑差錯(cuò)是影響球面加工的直接要素?？隙ǖ募獾妒遣淮嬖诘?，假定刀尖圓弧半徑為零的車刀耐用度很低，不適合批量加工高溫合金零件，選用刀尖圓弧半徑補(bǔ)償程序編程時(shí)，有必要輸入刀尖圓弧半徑數(shù)值，經(jīng)查閱SANDEVIK刀具手冊(cè)，仿形加工用圓弧切削刀具刀尖圓弧直徑2rε公役為±0.02mm。而SANDEVIK刀片VCMW070204，刀尖圓弧半徑為rε=0.4mm，沒有給出公役，查國標(biāo)GB2078—87，刀片VCMW070204刀尖圓弧半徑為rε=0.4±0.10mm，數(shù)控系統(tǒng)主動(dòng)將理想刀尖圓弧半徑補(bǔ)償?shù)侥妇€圓弧加工中，刀尖圓弧半徑差錯(cuò)以1﹕1倍率影響到加工球面半徑差錯(cuò)。經(jīng)過作圖與理論核算，能夠算出，在圖1所示軸向長度14mm范圍內(nèi)，包括在公役為0.006 5mm圓度公役帶內(nèi)理想圓弧半徑為R=9.575±0.013 9mm，當(dāng)不考慮其他要素影響，按刀尖圓弧圓心R=（9.575－0.4）mm編程時(shí)，刀尖圓弧半徑有必要控制在rε=0.4±0.013 9mm。由此可推理，尖刀加工，刀尖磨損后刀尖圓角半徑有必要是rε≤0.013 9mm才有或許車出符合公役要求的內(nèi)球面，當(dāng)?shù)都饽p至rε＞0.013 9mm時(shí)，將車出Z向偏長的橢圓形球面；假如運(yùn)用圓弧刀尖刀具加工，刀具半徑有必要控制在rε=0.4±0.013 9mm，而刀片VCMW070204的刀尖rε=0.4±0.10mm，不符合球面的精度加工要求?？梢?，獨(dú)自由刀尖圓弧半徑引起的球面加工直徑差錯(cuò)已超出球形軸承內(nèi)球面φ19.15 0.0130   mm的加工要求，假如運(yùn)用刀片VCMW070204加工，有必要精修刀尖圓弧半徑精度，使得rε＜0.013 9mm。

（3）進(jìn)給絲杠螺母副空隙對(duì)加工球面的影響?，F(xiàn)代數(shù)控車床遍及選用滾珠絲杠螺母副作為伺服進(jìn)給執(zhí)行元件，盡管滾珠絲杠螺母副進(jìn)行了預(yù)緊，在受載及運(yùn)轉(zhuǎn)中不可避免會(huì)發(fā)生回程空隙。在編程時(shí)有必要引起注意，避免回程空隙引起形位差錯(cuò)。在加工圖4所示零件時(shí)，能夠選用一段程序從A點(diǎn)車到C點(diǎn)，但車刀在經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)，X軸進(jìn)給由正向轉(zhuǎn)換為反向，反向脈沖使絲杠反轉(zhuǎn)，消除空隙所需的反轉(zhuǎn)沒有使車刀得到應(yīng)有的X反向進(jìn)給，形成AB段與BC段形狀不對(duì)稱（見圖12），形成球面不圓。當(dāng)回程空隙超越0.065mm時(shí)，車出的球面就超出

公役帶。因此，硬質(zhì)合金刀具，當(dāng)車削精細(xì)球面時(shí)，假如車床回程空隙超越零件公役1/3，有必要編兩段程序，一段從A到B，另一段從C到B。這樣避免了圖12所示形狀差錯(cuò)，但會(huì)發(fā)生如圖13所示由Z軸進(jìn)給反向形成的形狀差錯(cuò)，盡管左右是對(duì)稱的，但晦氣于球形研磨東西定心。

為此，在編程時(shí)選用積極補(bǔ)償?shù)霓k法，使圓弧AB段、CB段Z向各少進(jìn)給0.005mm（沿X向少進(jìn)給0.000 001 3mm），即便AB、CB兩端圓弧在B點(diǎn)相交，B點(diǎn)不再是圓的象限點(diǎn)，而是脫離象限點(diǎn)的圓上點(diǎn)，精車后橢球形狀如圖14所示。

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