合適的刃口整型技術提升刀具使用壽命

刀具刃口鈍化是一個不被普遍重視,而又十分重要的問題。它之所以重要就在於:經鈍化後的刀具能有效提高刃口強度、提高刀具壽命和切削過程的穩定性。

大家知道刀具是工具機的「牙齒」,影響刀具切削性能和刀具壽命的主要因素,除了刀具材料、刀具幾何參數、刀具結構、切削用量優化等,通過大量的刀具刃口鈍化實驗顯示:一個好的刃口型式和刃口鈍化質量也是刀具能否多快好省進行切削加工的前提。

何謂刀具刃口鈍化?

刀具鈍化是指刀具或刀片在精磨之後,塗層之前的一道工序,通過對刀具進行去毛刺、平整、拋光的處理,從而提高刀具質量和延長使用壽命。其名稱目前國內外尚不統一,有稱「刃口鈍化」、「刃口強化」、「刃口珩磨」、「刃口準備」或「ER(Edge Radiusing)處理」等。

為什麼要進行刀具刃口鈍化?

經普通砂輪或金剛石砂輪刃磨後的刀具刃口,存在程度不同的微觀缺口(即微小崩刃與鋸口)。前者可用肉眼和普通放大鏡觀察到,後者用100倍(帶0.010mm刻線)顯微鏡能夠觀察到,其微觀缺口一般在0.01-0.05mm,嚴重者高達0.1mm以上。在切削過程中刀具刃口微觀缺口極易擴展,加快刀具磨損和損壞。

現代高速切削加工和自動化工具機對刀具性能和穩定性提出了更高的要求,特別是塗層刀具在塗層前必須經過刀口的鈍化處理,才能保證塗層的牢固性和使用壽命。

刀具鈍化的目的

刃口鈍化技術,其目的就是解決刃磨後的刀具刃口微觀缺口的缺陷,使其鋒值減少或消除,達到圓滑平整,既鋒利堅固又耐用的目的。

常見刃口形式

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銳刃

【銳刃】刃磨前、後刀面相交而自然形成的稅刃,其刃口鋒利、強度差、易磨損。一般用於精加工刀具。

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倒棱刃

【倒棱刃】在刃口附近前刀面上,刃磨出很窄的負前角棱邊,大大提高了刃口的強度。用於粗加工和半精加工等刀具。

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消振棱刃

【消振棱刃】在刃口附近的後刀面上磨出一條很窄的負后角棱邊,切削時增大刀具與工件的接觸面積,消除切削過程振動。用於工藝系統剛性不足時所用的單刃刀具。

白刃

【白刃】在刃口附近的後刀面上磨有一條后角為0°的窄邊或刃帶,可起到支撐導向和擠壓光整作用,用於鉸刀、拉刀等多刃刀具。

倒圓刃

【倒圓刃】在對口上刃磨或鈍化成一定參數的圓角,增加刃口強度,提高刀具壽命,用於各種粗加工和半精加工的可轉位刀具。

刃口鈍化形狀

刃口鈍化幾何形狀,對刀具壽命有很大影響:一種為圓弧刃,一種為瀑布型刃。

圓弧形刃口

瀑布型刃口

【圓弧型刃口】在刃口轉角處形成對稱圓弧,占80%以上的刀具所採用,適用於粗精加工。

【瀑布型刃口】在刃口轉角處的頂面與側面比率一般為2:1,為不對稱圓弧,適用於惡劣的衝擊性加工。

刀具鈍化的主要效果

刃口的圓化:去除刃口毛刺、達到精確一致的倒圓加工。

刃口毛刺導致刀具磨損,加工工件的表面也會變得粗糙,經鈍化處理後,刃口變得很光滑,極大減少崩刃,工件表面光潔度也會提高。

對刀具凹槽均勻的拋光,提高表面質量和排削性能。

槽表面越平整光滑,排屑就越好,就可實現更高速度的切削。同時表面質量提高後,也減小了刀具與加工材料咬死的危險性。並可減少40%的切削力,切削更流暢。

鈍化參數的選擇

通過刀片刃口鈍化機的研製和生產使用實踐,初步掌握了一些規律。針對不同加工條件,選擇刃口型式和鈍化參數十分重要。由於刀片材質不同,加工條件不同,所選用的刃口型式和刃口鈍化形狀的參數也不同,否則達不到延長刀具壽命的預期效果。見如下參數推薦表:

與國外刃口鈍化參數相對照,占70%刀具鈍化值是在0.0254-0.0762之間。最大值:0.127-0.2032mm。最小值:一根頭髮絲0762mm的1/6,即0.0127mm。即使鈍化那麼小,也明顯地強化了刀具刃口。

從大量的刃口鈍化實踐經驗證實:

1)刃口不一定越鋒利越好,也不一定是越鈍越好。針對不同加工條件確定不同鈍化值才是最好。

2)刃口鈍化與刃口型式相結合,是最普遍最有效提高刃口強度和提高刀具壽命降低刀具費用的措施。

3)用微粉砂輪刃磨負倒棱,其微觀缺口小(可達0.005-0.010mm),加上小鈍化參數(0.010-0.030mm),使刃口即鋒利堅固又耐用。

塗層的拋光

去除刀具塗層後產生的突出小滴,提高表面光潔度、增加潤滑油的吸附。

塗層後的刀具表面會產生一些微小的突出小滴,提高了表面粗糙度,使得刀具在切削過程容易產生較大的摩擦熱,降低切削速度。經過鈍化拋光後,小滴被去除,同時留下了許多小孔,在加工時可以吸附更多的切削液,使得切削時產生的熱量大大減少,可以極大得提高切削加工的速度。