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刀具刃口鈍化帶來的好處包含-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-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-交處,發(fā)生可控的半徑以及-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-,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-而成。當(dāng)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(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、周期時間、接觸-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,硬質(zhì)合金刀具價格,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(dāng)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(dāng)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(fù)試驗來確定。
由于數(shù)控機床的主軸轉(zhuǎn)速及范圍遠遠高于普通機床,而且主軸輸出功率較大,因此與傳統(tǒng)加工方法相比,對數(shù)控加工刀具的提出了更高的要求,包括精度高、強度大、剛性好、-度高,而且要求尺寸穩(wěn)定,安裝調(diào)整方便。這就要求刀具的結(jié)構(gòu)合理、幾何參數(shù)標準化、系列化。數(shù)控刀具是提高加工效率的先決條件之一,它的選用取決于被加工零件的幾何形狀、材料狀態(tài)、夾具和機床選用刀具的剛性。
數(shù)控機床選擇刀具應(yīng)考慮以下方面:
(1)根據(jù)零件材料的切削性能選擇刀具。如車或銑高強度鋼、鈦合金、不銹鋼零件,建議選擇耐磨性較好的可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀具。
(2)根據(jù)零件的加工階段選擇刀具。即粗加工階段以去除余量為主,應(yīng)選擇剛性較好、精度較低的刀具,半精加工、精加工階段以-零件的加工精度和產(chǎn)品為主,應(yīng)選擇-度高、精度較高的刀具,粗加工階段所用刀具的精度、而精加工階段所用刀具的精度。如果粗、精加工選擇相同的刀具,建議粗加工時選用精加工淘汰下來的刀具,因為精加工淘汰的刀具磨損情況大多為刃部輕微磨損,涂層磨損修光,繼續(xù)使用會影響精加工的加工,但對粗加工的影響較小。
(3)根據(jù)加工區(qū)域的特點選擇刀具和幾何參數(shù)。在零件結(jié)構(gòu)允許的情況下應(yīng)選用大直徑、長徑比值小的刀具;切削薄壁、超薄壁零件的過中心銑刀端刃應(yīng)有足夠的向心角,以減少刀具和切削部位的切削力。加工鋁、銅等較軟材料零件時應(yīng)選擇前角稍大一些的立銑刀,齒數(shù)也不要超過4齒。
選取刀具時,要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應(yīng)。生產(chǎn)中,平面零件周邊輪廓的加工,常采用立銑刀;銑削平面時,應(yīng)選硬質(zhì)合金刀片銑刀;加工凸臺、凹槽時,選高速鋼立銑刀;加工毛坯表面或粗加工孔時,可選取鑲硬質(zhì)合金刀片的玉米銑刀;對一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工,常采用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。
在進行自由曲面加工時,由于球頭刀具的端部切削速度為零,因此,為-加工精度,切削行距一般很小,故球頭銑刀適用于曲面的精加工。而端銑刀無論是在表面加工上還是在加工效率上都遠遠優(yōu)于球頭銑刀,因此,在-零件加工不過切的前提下,粗加工和半精加工曲面時,盡量選擇端銑刀。另外,刀具的-度和精度與刀具價格關(guān)系-,必須引起注意的是,在大多數(shù)情況下,選擇好的刀具雖然增加了刀具成本,但由此帶來的加工和加工效率的提高,則可以使整個加工成本-降低。
在加工中心上,所有刀具全都預(yù)先裝在刀庫里,通過數(shù)控程序的選刀和換刀指令進行相應(yīng)的換刀動作。必須選用適合機床刀具系統(tǒng)規(guī)格的相應(yīng)標準刀柄,以便數(shù)控加工用刀具能夠迅速、準確地安裝到機床主軸上或返回刀庫。編程人員應(yīng)能夠了解機床所用刀柄的結(jié)構(gòu)尺寸、調(diào)整方法以及調(diào)整范圍等方面的內(nèi)容,以-在編程時確定刀具的徑向和軸向尺寸,合理安排刀具的排列順序。
在德國刀具制作商horn公司每兩年舉辦一次的“技術(shù)開放日”上,-獲邀參觀了該公司坐落德國圖賓根市的硬質(zhì)合金刀片毛坯生產(chǎn)線,親眼見證了用包含多種不同成分的混合粉料生產(chǎn)可轉(zhuǎn)位刀片的全進程。
horn公司生產(chǎn)的各種刀具產(chǎn)品(如銑刀、車刀、拉刀、鉸刀等)廣泛采用了可轉(zhuǎn)位刀片。圖1中的旋轉(zhuǎn)展臺展示了該公司蕞新開發(fā)的一些立異產(chǎn)品,包含圓柄和削柄25a端面切槽體系、用于s100內(nèi)冷卻車削刀片的新式刀夾等。
圖1
horn公司在-各地的刀具生產(chǎn)廠都能夠?qū)Y(jié)而成的刀片進行刃磨成形加工,但一切的刀片毛坯都來自坐落圖賓根的horn
hartstoffe硬質(zhì)合金生產(chǎn)廠。制坯工藝的地一步是將不同配比的碳化物、結(jié)合劑資料(如鈷和鉭)以及后續(xù)加工所需的添加劑經(jīng)精密稱量后制成混合粉料(圖2)。在冶金實驗室對質(zhì)料進行的檢驗檢測后,對其進行攪拌混合,直至達到所要求的濃度,然后送至下一道工序,用三種成型辦法(軸向壓制成型、擠出成型或-成型)之一進行毛坯成型加工。
圖2
如果刀片的形狀比較簡單,一般可采用如圖3所示的電動軸向壓坯機壓制成型。這種常用的刀片壓制辦法是將粉料放入模具之中,經(jīng)過單向或雙向加壓,壓制出終究形狀。雖然該辦法比其他成型辦法更簡潔(如在燒結(jié)前無需參加添加劑),但卻不適合壓制較雜亂的刀片形狀,因為刀片脫;蛟S比較困難(或許完全無法脫模)。horn公司這臺壓坯機采用了機器人自動裝料/卸件設(shè)備(見壓坯機左側(cè))。
圖3
形狀較雜亂的刀片一般是在如圖4所示的活塞式擠出成型機上成型。該機推擠原資料經(jīng)過一個模具而取得所需的形狀。值得注意的是,利用浮動芯軸銷,能夠在刀片毛坯內(nèi)部構(gòu)成內(nèi)冷卻通道。在擠出成型機下部能夠看到,構(gòu)成的生坯呈長條狀,還需要將其切成所需長度,經(jīng)過清潔后再送去進行預(yù)燒結(jié)和燒結(jié)。
圖4
用于擠出成型的粉料中含有各種蠟和其他添加劑,這些添加劑可使加工出的刀片生坯具有延展性并呈橡膠狀(見圖5),硬質(zhì)合金刀具制造,這些長條形生坯還要切成所需尺度,并在后續(xù)工序中成型。隨后,硬質(zhì)合金刀具優(yōu)點,這些添加劑將在預(yù)燒結(jié)工序中予以去除。
圖5
horn公司還開發(fā)了一種用于大批量生產(chǎn)雜亂形狀刀片毛坯的金屬-成型工藝(圖6所示為兩個裝在流道上的刀片的3d設(shè)計圖)。該工藝所用的-成型機能夠設(shè)置超過5000種不同的工藝參數(shù)和變量。注入資料的體積范圍為0.2-20 cm3,-速度為6m/sec,-壓力蕞大可達2,200bar,模具重量范圍為150-200kg。
圖6
與-成型機、壓坯機和擠出成型機相鄰的工區(qū)(見圖7)專門擔(dān)任為硬質(zhì)合金刀片生產(chǎn)線制作東西和夾具。為此,horn公司裝備了電火花加工機床、車床、三軸和五軸銑床、平面磨床和坐標磨床等機床,以及微噴砂體系、激光測量儀和三坐標測量機等設(shè)備。
圖7
用擠出成型機或-成型機成型的刀片生坯經(jīng)過清潔后,還必須進行預(yù)燒結(jié)。這道工序耗時2-4天,生坯要在氫氣氛爐中逐步加熱到850℃左右,使其中的各種添加劑受熱揮發(fā),并使生坯預(yù)固化。刀片毛坯經(jīng)過預(yù)燒結(jié)后,即可進入燒結(jié)階段(用軸向壓坯機成型的毛坯無需預(yù)燒結(jié),可直接進行燒結(jié))。經(jīng)過在1,350℃-1,550℃的高溫文可達100bar的氣體壓力下進行燒結(jié),刀片資料即可取得其終究的物理性能。在燒結(jié)進程中,資料部分呈液相狀況,碳化物以相同的方法重新排列,構(gòu)成無孔隙的同質(zhì)結(jié)構(gòu)。此外,南通硬質(zhì)合金刀具,燒結(jié)后刀片的體積大-比燒結(jié)前縮小20%-22%(見圖8)。整個燒結(jié)進程大約需要持續(xù)20小時才干完結(jié)。
圖8
經(jīng)過一系列計量室測試和控制程序(包含掃描電鏡檢測、維氏硬度檢測、密度檢測、磁飽和度檢測等)之后,各批制品刀片毛坯將從硬質(zhì)合金工廠運送到同樣坐落horn工業(yè)園區(qū)的刀具生產(chǎn)廠,并在那里的-磨床(見圖9)上刃磨出刀片的終究形狀。dmg/森精機公司專門為horn公司提供的銑床渠道也能夠滿意其刀具刃磨的特定需求。horn刀具生產(chǎn)廠的加工機床總數(shù)超過200臺,這些機床均按所加工的刀片類型分組。
圖9
圖10所示為horn公司員工將刃磨好的刀片置于夾具上,準備對其進行清潔和噴砂處理。處理完畢后,再將這些夾具移至涂層爐中(horn公司共有8臺涂層爐)進行pvd或cvd涂層。完結(jié)涂層工序后,制品刀片就能夠包裝發(fā)貨了。
圖10
圖11所示為horn公司生產(chǎn)夾持刀片的刀體和刀夾的加工車間。
圖11
horn公司從事各種刀片生產(chǎn)任務(wù)的許多員工都曾參加過企業(yè)自己的學(xué)徒訓(xùn)練計劃。圖12中正在操作五軸加工中心的學(xué)徒已處于訓(xùn)練的高及階段。在參與手動和數(shù)控加工之前,學(xué)徒們先要學(xué)習(xí)一些基本技能(如整理文檔)。
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