刀具钝化对切削力及表面粗糙度的影响

                   刀具钝化对切削力及表面粗糙度的影响

贾秀杰, 李剑峰, 孙 杰

( 山东大学 机械工程学院, 山东 济南 250061)

摘 要: 目前有关刀具钝化对切削力和加工零件表面粗糙度的影响的研究比较少。通过单因素法对比试验,分别测出在不同切削参数下刀具钝化引起的切削力及加工后零件表面粗糙度的变化。分析结果表明, 随着切削速度的增加,刀具钝化后的切削力增加了,FX和FZ方向增加比较明显; 随着径向、轴向切深的增加, 钝化刀具切削时的切削力增加了, FZ增加的最明显。随着切削速度、径向切深及轴向切深的增加, 表面粗糙度都明显减小, 加工工件的表面质量得以改善。

关键词: 刀具; 钝化; 切削力; 表面粗糙度

    0 引言

    在切削加工中,刀具被称为机床的“牙齿”。改进刀具对降低切削成本比其他任何单一过程的改变都更具有潜力。合理地选择和应用现代切削刀具是降低生产成本的关键。据统计, 刀具费用占制造成本的 2.4%-4% , 却直接影响占制造成本20%的机床费用和38%的人工费用。在有色金属( 特别是钛合金、铝合金) 的加工中, 普遍采用硬质合金刀具( 涂层) , 刀具的钝化对切削性能的影响至关重要。

1 刀具刃口钝化技术的国内外研究现状

刀具刃口钝化技术涉及企业的核心机密, 其工艺方法受到严格保护, 文献资料较少。经过普通砂轮或金刚石砂轮刃磨后的刀具刃口存在程度不同的微观缺口, 尺寸一般在 0.01mm-0.05 mm, 严重时高达 0.1mm 以上。

    以下几种情况下需要对刀具进行钝化: 

   刃磨后的刀具均需钝化。在重负载及冲击性载荷条件下, 需要对刀具刃口进行强化。刀具刃口钝化后一般可有效延长刀具寿命20%以上, 甚至达到2倍以上,大大降低刀具成本, 给用户带来巨大的经济效益。

   涂层的需要。化学气相沉积( Chemical VaporDepo sitio n, CVD) 涂层刀具或刀片在涂层前,几乎毫无例外地对刀具刃口进行钝化处理, 才能保证涂层的牢固性和使用寿命。

    桂育鹏研发了小型可转位刀片钝化机, 用于刀片刃口钝化, 使刀具寿命提高47%, 同时表面粗糙度稳定提高一级; 陈德洪等分析了刀具刃口钝化对硬质合金螺纹刀具的影响, 研发了振动钝化的工艺方法, 采用振动钝化的方法提高硬质合金螺纹刀片耐用度