取勝于刀具性能--微幾何刀具邊緣修整
針對(duì)特定的用途進(jìn)行“理想”的刀具邊緣修整絕非易事杖挣。直到最近一段時(shí)期肩榕,刀刃幾何形狀和尺寸的設(shè)計(jì),與其說是一門學(xué)問惩妇,不如說是一門藝術(shù),因?yàn)榈毒弑旧肀仨毦邆浜芨叩哪湍バ院陀捕瓤鹑椋率沟毒唠y以加工撤掀。
然而,正確的刀具邊緣修整對(duì)刀具的性能和壽命有很大的影響涨给,通過減少常見失效例如碎斷 拂谆、發(fā)熱引起的破損、積屑瘤等念肆,這些故障嚴(yán)重影響刀具的穩(wěn)定性姓纲。適當(dāng)修磨刀具,還能改進(jìn)切削過程的可重復(fù)精度徊疆,有助于實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化生產(chǎn)愕啰。
刃口修磨是微小的磨蝕過程津霜,必須對(duì)整個(gè)過程進(jìn)行控制,才能保證嚴(yán)格的公差要求温盅。問題是曹撩,在對(duì)刀具材料進(jìn)行加工時(shí),很難控制金屬切除率和刀刃的一致性改耽。修磨工藝常常憑著經(jīng)驗(yàn)推測(cè)牡鸥,而且受制于機(jī)床的可變性和操作者的專業(yè)技能。
常規(guī)修磨工藝往往磨削過多刀具的角斑匪,并且可能由于零件差異而無法控制換刀基準(zhǔn)呐籽。操作中,不僅刃口修磨難以控制蚀瘸,而且切削工況沿刀刃變化狡蝶,加工時(shí)最佳修磨量也沿刀刃變化。
William J. Enders博士稱苍姜,“切削深度隨著刀尖半徑減小而減小牢酵,所以人們希望減小刀尖圓角半徑⊙弥恚”Enders是密執(zhí)安理工大學(xué)機(jī)械工程與工程力學(xué)系副教授馍乙,兼密執(zhí)安Houghton加工分析技術(shù)公司總裁,研究刀具邊緣加工已有十多年垫释。
在刀具前緣丝格,切削深度是最大的,因此刀刃最需要保護(hù)棵譬。而在刀具后緣显蝌,切削深度幾乎減小為零,修磨量應(yīng)相應(yīng)減小唠俄。對(duì)于恒定不變的修磨量惨浩,為了保護(hù)刀具前緣,在刀具后緣修磨量大于切屑深度杜戈,因此刀刃不能有效地切除材料赫窄,還增大摩擦、切削力拉拨、溫度和磨損臭脯。
直到不久前,刀具邊緣修整方法的進(jìn)展速度落后于刀具其它相關(guān)技術(shù)旦坷,如基體材料谒娩、形狀尺寸和表面涂層。位于賓夕法尼亞州Cresco的Conicity Technologies LLC 利用其專用微幾何工藝,創(chuàng)造出了在同一刀具的不同表面進(jìn)行可變修磨的工藝嵌障。該工藝采用致密的碳化硅纖維刷放余,并采用計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)精密控制刃口成形,公差始終保持在0.0003英寸以內(nèi)旷似,這個(gè)數(shù)量級(jí)比大多數(shù)常規(guī)修磨方法更精密烤惊。
Conicity 執(zhí)行副總裁Bill Shaffer 稱,“通過控制刀刃參數(shù)吁朦,專用微幾何工藝在達(dá)到正確的修磨量時(shí)停止切除材料柒室,這樣,刀具邊緣修磨量沿刀刃有不同的分布逗宜,使切削深度與刀具邊緣修磨量保持特定的比率雄右。”他接著說:“例如纺讲,可換刀頭或卡盤刀具的刀具邊緣修磨量與刀尖半徑變化相關(guān)擂仍,修磨量的變化反映出了切削深度的變化。刀具邊緣修磨量隨切削深度的減小而減小熬甚》暧妫”
具有變化刀具邊緣修磨的刀具能夠有效地切削,因?yàn)樗鼈兊牡毒哌吘壋叽缬凶兓缋ǎ行疾粫?huì)卡在刀具和工件之間肃廓,從而最大限度地減小刀具摩擦,減小刀具壓力诲泌、切削力以及刀具和工件溫度官澳,其結(jié)果是延長刀具壽命,改善零件表面光潔度和平面度予裳,并避免毛刺的形成澈渠。可變刀具邊緣修磨幾乎可以用于各種刀具芙继,包括鉆頭坞鲁、立銑刀和鉸刀。
專用微幾何工藝還可以對(duì)一把接一把的刀具進(jìn)行相同的刀具邊緣修整锻碎,加工工藝的一致性高于常規(guī)刀具邊緣修整钾非。而且,該工藝可以把最優(yōu)化的微幾何形狀和尺寸應(yīng)用于每個(gè)切削操作酣矮。在一些情況下,這表示整個(gè)刀刃的修磨量是一致的缕兄,而在另一些情況下颅挟,則運(yùn)用可變修磨量,以達(dá)到正確的刀具邊緣修整。
正確刀具邊緣修整的一個(gè)最明顯和最直接的好處是延長刀具壽命而芥。專用微幾何工藝或刀具邊緣修整服務(wù)費(fèi)用一般是更換刀具的10~20%律罢,而且刀具壽命延長300~800%。
延長刀具壽命非常重要棍丐,諸多的理由包括節(jié)約刀具重磨和更換的成本误辑,例如,位于賓夕法尼亞州Freeport的一家精密制造廠Oberg Industries歌逢,為充分利用其5軸加工中心而從高速鋼刀具改為專用微幾何工藝刀具邊緣修整的高性能硬質(zhì)合金刀具巾钉,后者由賓夕法尼亞州Latrobe的Seim Tool公司提供。
具有變化刀具邊緣修磨的刀具能夠有效地切削秘案,因?yàn)樗鼈兊牡毒哌吘壋叽缬凶兓椴裕行疾粫?huì)卡在刀具和工件之間,從而最大限度地減小刀具摩擦阱高,減小刀具壓力赚导、切削力以及刀具和工件溫度,其結(jié)果是延長刀具壽命赤惊,改善零件表面光潔度和平面度吼旧,并避免毛刺的形成∥粗郏可變刀具邊緣修磨幾乎可以用于各種刀具嘶款,包括鉆頭、立銑刀和鉸刀昨镊。
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