提高刀具壽命的方法研究
刀具的加工概述
工件:刀具,所有種類
材質(zhì):硬質(zhì)合金和HSS
加工內(nèi)容:去毛刺,平整處理,倒圓
1)去毛刺,平整,拋光的目的
1a)刀具的修毛倒刺
硬質(zhì)合金,HSS刀具在制造時(shí)兩者皆可出現(xiàn)毛刺.如果不將其在涂層前去除,一旦刀具投入使用,毛刺即會(huì)崩離.這樣會(huì)產(chǎn)生一個(gè)無涂層的裸露點(diǎn),此處會(huì)有較快的磨損并大大縮短刀具的使用壽命.
特點(diǎn):
-可立刻獲得產(chǎn)品的尺寸精度
-減少刀具崩刃的可能,因?yàn)闊o崩離的毛刺而引發(fā)的咬死
-提高使用壽命
-改善刃口處的涂層的附著性能
1b)對(duì)表面的平整處理
表面質(zhì)量帶來的影響
原則上我們認(rèn)為,表面越平整,排屑越好.結(jié)果是大大減少的廢屑發(fā)熱,可實(shí)現(xiàn)更高的切削速度.而且表面質(zhì)量提高后,也減小了同待加工材料咬死的危險(xiǎn)性.除此以外,在攻螺紋和螺紋成形加工時(shí),最大可以減小所需切削力的40%.
其他效用
毛糙的表面和尖利的外形會(huì)提高負(fù)荷下的缺口作用并導(dǎo)致硬質(zhì)材料涂層的崩離.
.因?yàn)橥繉雍竺诙纫蔡岣吡?有必要在涂層前對(duì)表面進(jìn)行平整處理.
特點(diǎn):
-減少刀瘤的形成
-改善涂層的附著性能
-改善排屑性能,減少刀瘤,提高壽命和切削速度,減小因溫度帶來的問題
1c)刃口的倒圓
對(duì)于穩(wěn)定性,尺寸精度和高表面質(zhì)量等,刀具刃口的狀態(tài)是最重要的指標(biāo).
硬質(zhì)合金為較脆的材料,在高壓力下易導(dǎo)致崩裂,特別時(shí)當(dāng)切削硬和韌性的材料,如鈦合金.此種大大小小的開裂缺陷可導(dǎo)致對(duì)刃口倒圓的失控
因?yàn)楸廊刑幍耐繉拥膩G失,刀具的`穩(wěn)定性大大下降,而且因?yàn)槿锌跇O大的劣化,表面質(zhì)量也顯著變差了.
加工前加工后刀具尖端
通過這種OTEC工藝,不但可以實(shí)現(xiàn)均勻的刃口倒圓,由此也帶來了顯著提高的表面質(zhì)量.
刀具涂層前使用OTEC的DF機(jī)器進(jìn)行加工的優(yōu)點(diǎn)
-通過對(duì)刃口的針對(duì)性倒圓處理,使刀具與待加工材料適配.
-改善運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性
-減少崩刃的趨勢(shì)
-最大可以提高一倍的使用壽命
-表面質(zhì)量的最優(yōu)化
-均勻的刃口
-保證了切削的工藝可靠度
-最大的刃口穩(wěn)定度實(shí)現(xiàn)更高的切削速度,
-幾無加工痕跡(如切削鋁時(shí)的抖動(dòng)痕跡)
-尺寸精度,如在階梯鉆削時(shí),若非倒圓,崩刃后尺寸變小
從實(shí)踐和試驗(yàn)中得出如下的倒圓的建議尺寸
-鋁1-3μm (加工時(shí)間= 10-30秒)
-鋼15-20μm (加工時(shí)間= 3-5分)
-鈦合金最大30μm (加工時(shí)間= 10-15分)
2)刀具的固定
加工前刀具固定于專用的夾具中,這樣可以保證無接觸的加工并避免損傷.
按待加工的刀具的類型,大小和形狀,有不同的夾緊方式.
夾緊方式舉例說明
帶柄刀具的夾具
(驅(qū)動(dòng)型夾具)刀片的專用夾具帶柄刀具的驅(qū)動(dòng)型快速夾具
(驅(qū)動(dòng)型夾具)
驅(qū)動(dòng)型刀夾
只要工件的大小合適,刀具都在驅(qū)動(dòng)型刀夾內(nèi)加工
8夾頭可夾直徑最大12mm,刀具最大總直徑=50mm,最多可用于8個(gè)刀具
6夾頭可夾直徑最大34mm,刀具最大總直徑=60mm,最多可用于6個(gè)刀具
4夾頭可夾直徑最大40mm,刀具最大總直徑=80mm(DF 70),最多可用于4個(gè)刀具
刀具夾緊后由專用的磨料帶動(dòng),磨料按具體的要求選取
加工的工藝可以選擇不同的參數(shù),使用的磨料,旋轉(zhuǎn)方向,轉(zhuǎn)速,加工時(shí)間,浸入深度,工件的大小和形狀等等在總體上決定了加工的優(yōu)劣
3.影響的參數(shù)
3 a )磨料
選擇相應(yīng)的磨料對(duì)加工有很大的影響,其中的因素有粒子大小,硬度和密度
作為特別點(diǎn),核桃殼粒子中可加入打磨或拋光添加劑(如P1拋光膏),此決定了拋磨的強(qiáng)度以及加工后工件的棱和面的狀態(tài)
刀具的加工,針對(duì)相應(yīng)的要求,可以使用不同組合的磨料
- .拋光,微小去毛刺和棱邊倒圓
-視添加劑不同,拋磨強(qiáng)度微小
-刀具的去毛刺和棱邊倒圓
-涂層刀具的平整和去除滴子
-硬質(zhì)合金刀具的平整和拋光
-硬質(zhì)合金最大至20μm的棱邊倒圓
-去除焊接殘留
-按粒度不同,拋磨強(qiáng)度中至強(qiáng)
-實(shí)現(xiàn)很高的表面質(zhì)量,如Rz.0,5(之前為Rz.2.5)
SIX粒子-加工硬質(zhì)合金刀具
-硬質(zhì)合金刀具的平整和棱邊倒圓
-刀片的加工
-拋磨強(qiáng)度為強(qiáng)
-實(shí)現(xiàn)高的表面質(zhì)量
3 b)視加工時(shí)間和磨料的硬質(zhì)合金刀具的棱邊倒圓
3 c)旋轉(zhuǎn)方向
通過相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)方向可以對(duì)加工進(jìn)行針對(duì)性的控制
如果需要較強(qiáng)的刃口倒圓,則將旋轉(zhuǎn)方向同刃口相反即順時(shí)針右向(俯視刀柄),如果要求最佳的表面質(zhì)量以及最小的刃口倒圓,旋轉(zhuǎn)方向順著刃口即逆時(shí)針左向
右旋(2)左旋(4)
同刃口反向的加工(1).以刃口背面的加工(3).
.排屑槽加工良好排屑槽加工良好
主,副刃口的倒圓良好主,副刃口的倒圓良好
3 d)轉(zhuǎn)速
轉(zhuǎn)速對(duì)加工力也有影響.所使用的磨料的硬度,密度和粒度共同決定了相對(duì)不同拋磨強(qiáng)度的轉(zhuǎn)速
如果選擇轉(zhuǎn)速太高,可能導(dǎo)致刀具松動(dòng),以致排屑槽加工不均勻或不到位.但工件為瘦長形時(shí),高轉(zhuǎn)速時(shí)出現(xiàn)的力可導(dǎo)致刀具的破裂.
3 e)加工時(shí)間
加工時(shí)間為最重要的參數(shù),可從幾秒至20分鐘
3 f)工件尺寸
刀具的尺寸和形狀對(duì)加工工藝有影響.而尺寸和形狀為固定值并且
工件直徑越大,刀刃上的速度越高
如果轉(zhuǎn)速和加工時(shí)間一致,較小直徑的刀具(1),相對(duì)較大的直徑(2),行程較小,以致拋磨度較小
這種差別可以通過轉(zhuǎn)速和加工時(shí)間來平衡,即小直徑用高轉(zhuǎn)速(如30-40 U/min),大直徑低轉(zhuǎn)速(20 U/min.).
3 g)刀具外形
Entgraten
Werkstücke: Zerspanungswerkzeuge aller Art
Werkstoff: Haupts?chlich HSS
Bearbeitungsziel: Entfernen des Schleifgrates
4)刀具的去毛刺
工件大多為絲錐
加工內(nèi)容去除磨削毛刺
磨料首選HSC粒子
旋轉(zhuǎn)方向0-20%右,80-100%左
加工時(shí)間2–10分鐘,視毛刺不同
5)刃口倒圓
工件:要求棱邊倒圓的所有刀具
材料:所有刀具材料,主要為硬質(zhì)合金
l加工內(nèi)容:直接使用或涂層前主,副刀刃的倒圓
磨料: HSC粒子,倒圓至0,02 mm
SIX粒子,倒圓至0,05 mm
旋轉(zhuǎn)方向: 100%右旋
加工時(shí)間:視要求1–20分鐘
加工前加工后
優(yōu)點(diǎn):精確和平均的刃口倒圓,同時(shí)平整排屑槽.提高外觀
評(píng)價(jià):比其他品牌更精確,均勻和簡單,僅我們可以如此精度和均勻度同時(shí)進(jìn)行倒圓和平整
使用簡單,因?yàn)楣に噷⒌毒叩某叽绾托螤罴{入其中
帶來涂層的好的附著性能
.提高運(yùn)行穩(wěn)定度
6)有及無涂層的刀具的平整
工件所有類型的刀具
加工內(nèi)容涂層前后的排屑槽的平整;去除涂層帶來的滴子
磨料HSC粒子
旋轉(zhuǎn)方向用于帶螺旋線的刀具為20%右旋,80%左旋
不帶螺旋線的刀具和刀片為50%右旋;50%左旋
需要同時(shí)進(jìn)行棱邊倒圓時(shí)為80%右旋;20%左旋
加工時(shí)間涂層刀具:最大3分鐘,其中30秒右旋,右旋時(shí)間進(jìn)行過長可能損傷主,副刃口的涂層.滴子可在1-2分鐘里去除
非涂層刀具:按加工步驟及表面要求,5-30分鐘
涂層刃口加工前(800倍放大)涂層刃口加工后(800倍放大)
加工前的滴子情況(2000倍放大)加工后滴子去除(2000倍放大)
加工前的滴子情況(放大2000倍)加工后的滴子情況(仿佛大2000倍)
優(yōu)點(diǎn):無論是否需要同時(shí)倒圓刃口,排屑槽的平整快速而簡單
對(duì)涂層后的滴子快速和肯定的去除
工件獨(dú)具的形狀對(duì)此工藝無影響,因?yàn)樗患{入工藝參照中
評(píng)價(jià):良好的涂層附著性能
外觀光澤同時(shí)得到提高
平整的排屑槽減少了刀瘤
最高提高一倍的切削速度以及降低溫度
提高刀具的壽命
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