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欧泰克解读刀具刃口钝化加工及新发展

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人气:-发表时间:2020-04-07 09:37【

一、刀具刃口影响因素、钝化方法和目的   


      影响硬质合金刀具性能变化的因素有很多,如硬质合金牌号、加工质量、使用条件(如机床条件、毛坯条件)等。还有一个很重要的因素常常被忽视,即刃口的微观几何形状。

     刃口钝化有许多不同的途径:振动钝化、用金刚石油石手工加工、介质钝化、研磨浆钝化、用含有磨料的橡胶轮钝化、干或湿的喷砂法钝化、翻滚钝化和毛刷钝化等。   

     刃口钝化的主要目的是在刀具和工件之间形成这样一种接触面,通过这种特有的接触面,在承受切屑流动、切削速度、进给压力和其它加工变化时,它是最坚固、最结实的。

刃口钝化的尺寸和形状,由加工工序对刀具产生的压力大小来决定。对于给定的应用条件,钝化得太大,切削时刀具所受压力也随之变大,在加工中产生的热量就会增多,致使刀具寿命变短。反之,如果钝化得太小,刀具切削刃会变得脆弱,经受不了切削压力。   


一般正常的刃口钝化带是均匀一致的,它是一种微小的圆形刃口。在加工时,其尺寸和几何形状要非常精确。目的是使切削刃的强度和性能达到最佳。   

正确的刃口强化有以下优点:延长刀具寿命:硬质合金刀具的刀刃必须能经受巨大的压力,可以通过控制这个压力和可预知的缓慢磨

损的方法,确定刀具寿命和磨损速度。另外,刀具寿命很大程度上取决于工件材料。在某些应用场合,正确地钝化刀刃能改善刀具寿命200%或更多。   

虽然对钝化的好处人们已认识了很多年,但钝化过程还未被完全控制,刀具性能仍然受到钝化结果的影响。即使像近几年出现的超精密数控刀具,用户使用中也经常会遇到因刀刃形状不当所带来的问题。  



二、钝化的刃口型式与尺寸


    1、钝化的刃口型式分:

a、圆弧型钝化: 刃口强化的几何形状对刀具寿命有很大影响,目前,80%以上的刀具钝化都用圆弧型钝化,所以应优先采用圆弧型钝化。这个圆弧位于刀刃转角处。这种钝化形成一个对称的圆弧,它在刀具顶面和刀具侧面是相等的。   

b、瀑布型钝化:它的圆弧相对于刀具顶面是歪斜的,刃口的前角面和后角面的比率一般为2:1。瀑布型钝化的优点是:钝化过程直接在刀刃下,去掉了更多的刀具材料,进一步加强了刀刃。     

 瀑布型钝化主要应用于粗加工,如间断切削或从工件上除去铸、锻表皮材料。大多数重型加工应用的刀具都带有瀑布型钝化的刃口,这时它优于圆弧型钝化的刃口。但是,对多数常规场合,还是采用圆弧型钝化,因为用瀑布型刀刃会增加刀具压力和缩短刀具寿命。


2、尺寸:


 钝化后刀刃的外形是在自然状态下用显微镜进行观察的。大多数钝化的刃口是在0.0762mm~0.0254mm之间或更小,根据应用场合不同,其它的钝化尺寸,范围从小于0.127mm~0.2032mm。制造公差是包括在这些尺寸范围之内的。此外,由于刃口钝化是一个剥离过程,而且所有的刀具材料都比较耐磨,所以控制材料剥离速度及保持钝化刃口一致性就有一定的难度。  


 由于要求比较严格,钝化过程又难于有效的控制,制造厂漏过超出钝化尺寸范围的刀具就很难避免。造成的后果,就是所生产的刀具在使用寿命方面会有很大不同。


对所采用的刃型和钝化的参数不一样时,刀具寿命也就各不相同。要使钝化参数均匀一致并处于最佳状态,会使钝化加工变得非常困难。选择出合理的钝化刃型和参数,并且能达到较高的一致性,就能大幅度提高刀具的切削性能。   


从刀具钝化的尺寸可以估计它的性能。对刀具进行较大的钝化能使刀刃强度高,在大切深或间断切削时,能经受较大的压力。较小的钝化用于工件精加工和较轻的进给压力下,以防止热量累积。通常,有较小的钝化更好些。由于在切削刃上留了较多的工件材料,有效的延长了刀具寿命。   


应用刃口钝化改善刀具寿命及增强刀具稳定性,能给用户带来巨大的经济效益。更为重要的是,这种钝化工艺促进了刀具领域的发展。由于有了切削刃的精密控制,就能使刀具制造厂所提供的产品能有良好的一致性。  


三、刃口钝化与涂层   


    工件的表面质量是由刀尖圆弧半径大小、切深和进给量所决定的。一致性的、圆滑的刀刃减少了刀具剥落(涂层刀具和基体材料的小块在加工中断离)的倾向。一旦产生剥落就使原本光滑的刀刃急剧恶化,刀具寿命缩短。另一方面,可能迅速恶化工件表面质量的是积屑瘤。刀具产生积屑瘤有几种原因,但刃口钝化也是原因之一。如果刃口钝化的尺寸不当、不够圆滑,小的工件颗粒就会附着在刀刃上。要是这种堆积继续下去,越来越多的材料将粘在刀具上,最后操作者不得不停止工作,因为工件表面质量受到影响或尺寸已经发生变化。如果在加工过程中积屑瘤断离,它很可能是刀刃涂层(或基体)的一部分,所以应立即进行清理。   


    大多数通过化学气相沉积(CVD)过程涂层的刀具,都有圆形的钝化刃口。钝化是为涂层作准备,尤其是对较厚的CVD涂层,钝化使涂层材料有足够的结合表面。   


    典型的CVD涂层厚度是在6~8µm之间,按其涂层成分和刀具应用条件不同而变化。CVD涂层,往往较多地沉积在尖角的切削刃处。因此,切削刃处的涂层厚度比刀具其它地方的厚度要厚50%(约9~12µm)。由这样一层涂层材料形成的切削刃,其下面没有刀具基体支撑,所以非常脆弱,经受不了正常的切削压力。   


    还有另外一种涂层,就是物理气相沉积(PVD)涂层,它是由很薄的一层涂层材料组成,其总厚度为1~5µm。因其薄,比起用CVD涂层,可能涂到棱角上的材料要少些。所以,PVD涂层刀具经常是不经钝化。 可是,似乎还有一些PVD涂层刀具用户,要求刃口有小的钝化(0.0127mm或更小)。即使钝化那麽小,也能明显地加强刀具刃口。


四、刃口钝化的最新发展   


     刀刃准备工艺,没有像刀具的其它工艺(如材料基体、几何参数和涂层)发展的那样快。虽然每一个制造厂对于不同形式的刀具都有确定的钝化方法,但是往往钝化后,刀刃上各点几何形状相差较多。刃口钝化时,公差放得较宽的结果会使质量变差。   


由于刃口钝化是一个显微的剥离过程,整个过程控制需要有严格的公差。可是以前的刃口钝化方法很难达到这种要求。   


为了正确地、一致地使全部刀刃上钝化值一致,过程参数必须控制,目前最好以毛刷钝化方式来达到的。这种毛刷用含有研磨材料的尼龙丝制成,而且所含的研磨剂要选得恰当,并且要控制它在毛刷表面的暴露程度、毛刷接触时间和刷的速度。  



五、设备实现功能


1.钝化机参数有程序控制和手动调整,调整好刀片钝化尺寸后,钝化机就能批量钝化刀片。钝化机特点是:钝化值一致性好,能快速调节刀片刃口前角面、后角面的钝化值。能为涂层后的刀片做刃口应力消除处理。对各种刀片刃口进行钝化处理,以提高刀片使用性能和寿命。


2.在工作台的带动下进行自转并同时公转的复合运动,自转与公转转速均可根据工艺需要实现变频调速。


 该设备有18~32个夹头,既一次装夹18~32片刀片,循环工作。


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