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、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，包含高速鋼和硬質合金刀具。在涂層前對硬質合金刀具進行鈍化處理，將充分體現鈍化帶來的好處。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，導致縮段刀具壽數和下降切削功率。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：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，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試驗來確定。

機械加工進程中，孔的加工一向都是整個加工工程中的要點和難點，通常會用到鉆頭、鉆夾頭、鉸刀，珩磨棒等加工刀具，起浮夾具一般業(yè)界說的比較少，但常常聽工人師傅說起浮夾頭，那么什么是起浮夾具呢？

起浮夾具（Floating holder)是指東西可以沿平行于東西軸線的軸向起浮或沿筆直空間內角度搖擺或一起具有這2種起浮。

為什么要運用起浮夾具？

在機械零部件制造進程中經常有很多的、高外表質量的孔加工需求，而孔加工一向都是機械加工中的難點和要點，鉆孔，鉸孔后運用高精密珩磨加工無疑是一種重要和常見的加工辦法。

在單沖程珩磨工藝中，對精度保持高水準加工的一起，還要在單次往復中完成包括外表粗糙度，圓柱度等一系列精度的加工，其本身對主軸和工件的直線度要求也較為高。如果是采用珩磨專用機，由于專用機特殊的起浮主軸和追隨馬達的裝配，所以一般情況下運用高品質的萬向節(jié)即可實現率單沖程珩磨。

加工中心的功能提升

雖然國產機床的制造商們在不斷努力進步產品質量和精度以滿意各種精度的需求，但機床的主軸和待珩磨的孔之間的直線性仍是很難到達，由于這涉及到廠商幾十年的研發(fā)水準，以及機床中任何一個零件的上下游供應鏈水準問題。我們不行能要求一臺國產十幾萬的機床或加工中心，到達它們三倍售價的進口機床相同水準；所以要使內孔到達很高的圓心度、圓柱度仍然是個非常扎手的問題。

另外，導致主軸與工件直線性差的另一個重要的也是難處理的原因是機床軸承的發(fā)熱導致主軸的同心度誤差，這幾乎是個不行消除的要素。要獲得孔和機床主軸的的同心度，就要使珩磨棒很的伸進孔中而且保證不受任何徑向力，起浮夾具正是為此類情況規(guī)劃的，一起起浮夾具還補償工件裝置、珩磨棒等在水平軸向或在筆直空間內的差錯。所以無論是國產機床仍是進口高精密數控機床，起浮夾具對孔的直線度和圓柱度的進步都是決定性的。

起浮夾具的特點

? 徑向振幅按捺在5μm以下；

? 出資少卻能進行比曾經更的加工；

? 東西替換時刻減少，進步出產效率；

? 消除因切削抵抗發(fā)生的誤差；

? 按捺品質不穩(wěn)定，減少不良品和修正工件；

? 糾正前工序的孔加工誤差。起浮夾具的使用

起浮夾具使用加工機械：鉆床、立式加工中心、珩磨機等。

使用東西：金剛石珩磨棒、鉸刀、絲錐、滾光刀等。

使用領域包括：轎車發(fā)動機、船只發(fā)動機以及液壓、衣療、動力、航空等各個領域的機械零部件制造中。

螺紋加工常見問題及解決方案

1、主要原因

（1）車刀的前角太大，機床X軸絲桿空隙較大；

（2）車刀裝置得過高或過低；

（3）工件裝夾不牢；

（4）車刀磨損過大；

（5）切削用量太大。

2、解決方法

（1）減小車刀前角，修理機床調整X 軸的絲桿空隙，利用數控車床的絲桿空隙主動補償功用補償機床X 軸絲桿空隙。

（2）車刀裝置得過高或過低：過高，則吃刀到一定深度時，車刀的后刀面頂住工件，增大摩擦力，甚至把工件頂彎，構成扎刀現象；過低，則切屑不易排出，車刀徑向力的方向是工件中心，加上橫進絲杠與螺母空隙過大，致使吃刀深度不斷主動趨向加深，從而把工件抬起，呈現扎刀。此刻，應及時調整車刀高度，使其刀尖與工件的軸線等高(可利用尾座鼎尖對刀)。在粗車和半精車時，刀尖方位比工件的中心高出1%D左右(D表明被加工工件直徑)。

（3）工件裝夾不牢：工件本身的剛性不能接受車削時的切削力，因而產生過大的撓度，改變了車刀與工件的中心高度(工件被抬高了)，構成切削深度突增，呈現扎刀，此刻應把工件裝夾牢固，可使用尾座鼎尖等，以添加工件剛性。

（4）車刀磨損過大：引起切削力增大，頂彎工件，呈現扎刀。此刻應對車刀加以修磨。

（5）切削用量(主要是背吃刀量和切削速度)太大：依據工件5 導程巨細和工件剛性挑選合理的切削用量。

亂扣

1、毛病現象

當絲杠轉一轉時，工件未轉過整數轉而構成的。

2、主要原因

（1）機床主軸編碼器同步傳動皮帶磨損，檢測不到主軸的同步實在轉速；

（2）編制輸入主機的程序不正確；X軸或Y軸絲桿磨損。

3、解決方法

（1）主軸編碼器同步皮帶磨損

由于數控車床車削螺紋時，主軸與車刀的運動關系是由機床主機信息處理中心發(fā)出的指令來操控的，車削螺紋時，主軸轉速穩(wěn)定不變，X 或Y 軸能夠依據工件導程巨細和主軸轉速來調整移動速度，所以中心有必要檢測到主軸同步實在轉速，以發(fā)出正確指令操控X 或Y 軸正確移動。

如果體系檢測不到主軸的實在轉速，在實際車削時會發(fā)出不同的指令給X或Y，那么這時主軸轉一轉，刀具移動的距離就不是一個導程，第二刀車削時螺紋就會亂扣。這種情況下，咱們只有修理機床，更換主軸同步皮帶。

（2）編制輸入的程序不正確

車削螺紋時為了避免亂扣，有必要確保后一刀車削軌道要與前一刀車削軌道重合，在普車上咱們用倒順車法來防備亂扣。

在數控車床上，咱們用程序來防備亂扣，就是在編制加工程序時，咱們用程序操控螺紋刀在車削前一刀后，退刀，使后一刀起點方位與前一刀起點方位重合(相當于在普車上車削螺紋時，螺紋刀退回到前一刀所車出的螺旋槽內)，這樣車出的螺紋就不會亂扣。

有時，由于程序輸入的導程不正確(后一段程序導程與前一段程序導程不一致)，車削時也會呈現亂扣現象。

（3）X 軸或Y 軸絲桿磨損嚴重：修理機床，更換X 軸或Z軸絲桿。

螺距不正確

主軸編碼器傳送回機床體系的數據不經確；X 軸或Y 軸絲桿和主軸的竄動過大；編制和輸入的程序不正確。

（1）主軸編碼器傳送數據不經確：修理機床，更換主軸編碼器或同步傳送皮帶；

（2）X 軸或Y 軸絲桿和主軸竄動過大：調整主軸軸向竄動，X 軸或Y 軸絲桿空隙能夠用體系空隙主動補償功用補償;

（3）檢視程序，務必使程序中的指令導程與圖紙要求一致。

牙型不正確

車刀刀尖刃磨不正確；車刀裝置不正確；車刀磨損。

（1）車刀刀尖刃磨不正確：正確刃磨和測量車刀刀尖角度，對于牙型角精度要求較高的螺紋車削，能夠用標準的機械夾固式螺紋刀車削，或者把螺紋刀用磨床刃磨。

（2）車刀裝置不正確：裝刀時用樣板對刀，或者經過用百分表找正螺紋刀桿來裝正螺紋刀。

（3）車刀磨損：依據車削加工的實際情況，合理選用切削用量，及時修磨車刀。

螺紋外表粗糙度大毛病剖析

（1）刀尖產生積屑瘤；

（2）刀柄剛性不行，切削時產生轟動；

（3）車刀徑向前角太大；

（4）高速切削螺紋時，切削厚度太小或切屑向傾斜方向排出，拉毛已加工牙側外表；

（5）工件剛性差，而切削用量過大；

（6）車刀外表粗糙度差。

（1）用高速鋼車刀切削時應下降切削速度，并正確挑選切削液；

（2）添加刀柄截面，并減小刀柄伸出長度；

（3）減小車刀徑向前角；

（4）高速鋼切削螺紋時，終一刀的切屑厚度一般要大于0.1mm，并使切屑沿筆直軸線方向排出；

（5）挑選合理的切削用量；

（6）刀具切削刃口的外表粗糙度應比零件加工外表粗糙度值小2 —— 3 層次。

螺紋加工常見問題及解決方法

總歸，車削螺紋時產生的毛病形式多種多樣，既有設備的原因，也有刀具、操作者等的原因，在排除毛病時要具體情況具體剖析，經過各種檢測和確診手法，找出具體的影響要素，采納有效的解決方法。

刀具經過砂輪刃磨后，刃口會存在不同程度的微觀缺陷，在切削過程中，刀具刃口微觀缺口極易擴展，加快刀具的磨損和損壞。刃口鈍化是延常刀具壽命的金屬切削配套技術，能有效減少或消除刃磨后的刀具刃口微觀缺陷，以達到圓滑平整，提高刀具抗沖擊性能，使刀具刃口鋒利堅固。

刃口鈍化方式可分為傳統刃口鈍化和特種刃口鈍化。傳統刃口鈍化方式主要包括磨削鈍化、毛刷鈍化、拖曳鈍化和噴砂鈍化等；特種刃口鈍化方式主要包括激光鈍化、電火花電蝕鈍化、電化學鈍化和磨料水射流鈍化等。

噴砂是以壓縮空氣為動力，以形成高速噴射束將噴料高速噴射到需要處理的工件表面，實現對工件表面的加工。由于磨料對工件表面的沖擊和切削作用，工件的表面性能和形狀會發(fā)生改變。而微噴砂技術是以傳統噴砂技術為基礎，采用微米級尺寸的磨料顆粒來進行待加工表面處理的技術，廣泛應用于材料的表面處理，包括表面清潔、表面鈍化和表面形貌處理。微噴砂處理的材料去除機理，包括裂紋擴展導致的脆性去除和磨料微切削產生的塑性去除。微噴砂技術在刀具領域主要應用在表面處理方面，如涂層刀具。通過對刀具基體表面進行相應的微噴砂處理，來改變基體的表面形貌，以增加涂層與刀具基體之間的粘結力，提高刀具的切削壽命。研究表明，對刀具的涂層表面進行微噴砂處理可以增加涂層硬度，提高刀具切削壽命。微噴砂技術在刀具刃口鈍化領域沒有得到廣泛應用，理論研究還不充分。

本文通過微噴砂技術對硬質合金刀片YT15進行刃口鈍化，研究微噴砂工藝參數對刃口半徑的影響以及微噴砂處理對刃口質量的影響，并分析微噴砂處理的材料去除機理。

1試驗步驟

試驗以噴砂壓力P、磨料比重W和噴砂時間T為因素，其中磨料比重W為磨料占水和磨料總質量的比重。每個因素設4個水平，進行64組全因素刃口鈍化試驗，因素水平見表1。

表1  微噴砂全因素試驗因素水平

采用濕式手動噴砂機，噴砂角度45°，噴砂距離8mm。磨料為320目白剛玉，微噴砂加工如圖1所示。選用可轉位硬質合金刀片YT15，其尺寸標準為SNMN120404，相應的材料性能見表2。通過激光共聚焦顯微鏡(LSM，Keyence VK-X200K)對微噴砂處理后的刀片刃口進行觀測，試驗觀測指標為刀片刃口半徑r和刃口線粗糙度Ra，終結果為三次測量后的平均值。同時對其刃口形貌進行掃描電子顯微鏡鏡(SEM)觀察，分析刃口材料去除機理。

圖1  硬質合金刀具YT15微噴砂加工示意圖

表2  硬質合金刀具YT15物理力學性能

2試驗結果與分析

(1)微噴砂工藝參數對刃口半徑的影響

圖2為硬質合金刀具YT15刃口半徑隨微噴砂各工藝參數的變化趨勢。圖2a、圖2b、圖2c和圖2d分別是在噴砂時間為20s、30s、40s和50s時刃口半徑隨噴砂壓力的變化圖。對比發(fā)現，在相同的噴砂壓力和磨料比重下，隨噴砂時間的增加，刀具刃口半徑增大，這實質上是材料去除隨著時間累積的結果。在相同的噴砂時間和磨料比重下，隨噴砂壓力的增加，刀具刃口半徑增大。這是因為隨著噴砂壓強的增加，磨料流的出口速度增加，單顆粒磨料速度也相應增加。

硬質合金可看作是硬脆材料，根據單顆粒磨料沖蝕模型可知，單顆粒磨料的材料去除量與磨料顆粒的速度的指數成正比，使得單顆粒磨料的材料去除量增加。同時磨料流速度的增加，使單位時間內有效沖擊刀具刃口的磨料顆粒數量增加，刃口材料的去除量變大。因此，增加噴砂壓力相當于既增加磨料比重又增加噴砂時間，兩者的共同作用使刃口半徑增大。

由圖2分析磨料比重對刀具刃口半徑的影響可知，在噴砂壓力為0.2MPa和0.25MPa時，隨著磨料比重的增加，刀具的刃口半徑先增大而后減?。欢趪娚皦毫?.3MPa和0.35MPa時，隨著磨料比重的增加，刀具的刃口半徑呈現一直增大的趨勢。同理，根據單顆粒磨料沖蝕模型分析可知，當噴砂壓力較小時，隨著磨料比重的增加，雖然單顆粒磨料速度減小，但是單位體積內磨料顆粒的數量增加，造成單位時間內磨料顆粒對刀具刃口的沖擊次數增加，所以刃口材料的去除量變大。當磨料比重過大時，根據能量守恒可知，磨料流的速度減小很多，其中磨料顆粒的速度大幅降低，不僅減少了單顆粒磨料材料的去除量，也使單位時間內磨料對刀具刃口的沖擊次數減少，進一步減少材料去除量，使得刃口半徑隨著磨料比重的增加先增大后減小。當噴砂壓力較大時，隨著磨料比重的增加，在單位時間內增加的磨料對刀具刃口的沖擊次數所增加的材料去除量要多于單顆粒磨料速度降低而減少的材料去除量?？偟膩碚f，單位時間內材料去除量增加，因此在較大噴砂壓力下，刀具的刃口半徑隨著磨料比重的增加而增加。

(a)T=20s(b)T=30s(c)T=40s(d)T=50s

圖2  刃口半徑隨微噴砂各工藝參數的變化趨勢

(2)微噴砂處理對刃口線粗糙度的影響

圖3是硬質合金刀片YT15經過微噴砂刃口鈍化處理前后的切削刃形貌。采用微噴砂工藝參數：噴砂壓力P=0.2MPa，磨料比重W=0.1，噴砂時間T=30s。通過測量得到切削刃的相關參數見表3。

圖3  未處理刀片與微噴砂刃口鈍化刀片的切削刃形貌

可以發(fā)現，硬質合金刀片YT15的刃口輪廓由原來的r=6μm銳刃變成r=27μm的圓弧刃口。其切削刃形貌得到改善，刃口線粗糙度Ra由原來的0.79μm下降到0.5μm，Ry則由原來的6μm下降到3μm。這是由于微噴砂處理消除了刀具刃磨時產生的微觀缺陷，改善了刃口質量。

表3  未處理刀片與微噴砂刃口鈍化刀片刃口參數對比(μm)

圖4是微噴砂全因素試驗時硬質合金刀片YT15的刃口線粗糙度的分布情況?？梢缘贸觯操|合金YT15刀片的刃口線粗糙度為0.3-0.8μm，滿足刀片的刃口粗糙度要求。

圖4  硬質合金刀具YT15刃口線粗糙度分布

(3)微噴砂刃口材料去除機理研究

刀片的微噴砂過程實質上是高速磨料射流沖擊材料表面，實現材料的去除。其材料去除機理主要歸結為磨料顆粒對材料的去除方式。對于脆性材料，其去除機理往往不只有脆性去除，還包括磨料顆粒的微剪切引起的塑性去除。

圖5是硬質合金刀具YT15在噴砂壓力P=0.25MPa、磨料目數M=320、噴砂時間T=20s和磨料比重W=0.1時的刃口形貌?？梢钥闯?，經過微噴砂處理后，刀具出現了圓弧刃口，對其圓弧刃口的區(qū)域A進行放大，可以觀察刃口材料去除形成的微觀形貌。通過區(qū)域B可以看出，其硬質合金中硬質相的去除多為由裂紋擴展造成的脆性斷裂，這是由于棱角尖銳的磨料顆粒對于硬質相的沖擊作用，使之產生徑向裂紋和側向裂紋，由于磨料顆粒的高頻率沖擊，進而造成側向裂紋的擴張形成網狀裂紋，達到材料的去除。對于C區(qū)域的觀察，也可以發(fā)現刃口材料上存在磨料顆粒的刻劃痕跡，這主要是由于具有鋒利刃口的白剛玉磨料顆粒對工件材料的微切削作用導致。由于刀具材料中除硬質相成分外，還包括粘結相，其微切削作用相對于粘結相更為明顯，粘結相材料先于硬質相去除，使得硬質相成分顯露出來。因此微噴砂處理硬質合金刀具YT15的材料去除機理，包括由磨料沖擊和水楔作用引起裂紋擴展而導致硬質相材料的脆性去除，還包括磨料顆粒的微切削作用引起的材料塑性去除。

圖5  硬質合金刀具YT15微噴砂刃口形貌SEM圖

小結

微噴砂處理可以對硬質合金刀具YT15刃口進行有效鈍化，形成一定圓弧半徑的刀具刃口。研究表明，刃口圓弧半徑隨著微噴砂時間和噴砂壓力的增加而增大。對于磨料比重而言，在噴砂壓力為0.2MPa和0.25MPa時，隨著磨料比重的增加，刀具刃口半徑先增大而后減??；在噴砂壓力為0.3MPa和0.35MPa時，隨著磨料比重的增加，刀具刃口半徑呈現一直增大的趨勢。微噴砂處理可有效改善硬質合金刀具YT15的刃口質量，消除微觀缺陷，降低刃口線粗糙度，在結構上對刀具刃口進行鈍化。硬質合金刀具YT15刃口材料的去除機理，包含由裂紋擴展而導致硬質相材料的脆性去除和微切削作用引起的材料塑性去除。