論機(jī)械切削刀具刃口鈍化的重要性

為什么要進(jìn)行刃口鈍化處理？
        經(jīng)普通砂輪或金剛石砂輪刃磨后的刀具刃口，確實(shí)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，后者用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(yán)重者高達(dá)0.1mm以上。在切削過程中刀具刃口微觀缺口極易擴(kuò)展，加快刀具磨損和損壞。
        現(xiàn)代高速切削加工和自動(dòng)化機(jī)床對(duì)刀具性能和穩(wěn)定性提出了更高的要求，特別是涂層刀具在涂層前必須經(jīng)過刀口的鈍化處理，才能保證涂層的牢固性和使用壽命。
        從國(guó)外引進(jìn)數(shù)控機(jī)床和生產(chǎn)線所用刀具，其刃口已全部鈍化處理。有眾多的信息表明，刀具刃口鈍化可有效延長(zhǎng)刀具壽命200%或更多，大大降低刀具成本，給用戶帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 因此，深入研究和實(shí)踐刀具對(duì)口鈍化這門學(xué)問十分重要。這個(gè)課題要從以下兩個(gè)方面做起，一個(gè)是選擇刃口型式和參數(shù)，二是探索刃口鈍化技術(shù)及參數(shù)，做到兩者的緊密結(jié)合。
常用金屬切削刀具的選用:
刃口型式與刃口鈍化形狀；
常用刃口型式：銳刃、倒棱刃、消振棱刃、白刃、倒圓刃；
        銳刃：刃磨前、后刀面相交而自然形成的稅刃，其刃口鋒利、強(qiáng)度差、易磨損。一般用于精加工刀具。
        倒棱刃：在刃口附近前刀面上，刃磨出很窄的負(fù)前角棱邊，大大提高了刃口的強(qiáng)度。用于粗加工和半精加工等刀具。
        消振棱刃：在刃口附近的后刀面上磨出一條很窄的負(fù)后角棱邊，切削時(shí)增大刀具與工件的接觸面積，消除切削過程振動(dòng)。用于工藝系統(tǒng)剛性不足時(shí)所用的單刃刀具。
        白刃：在刃口附近的后刀面上磨有一條后角為0°的窄邊或刃帶，可起到支撐導(dǎo)向和擠壓光整作用，用于鉸刀、拉刀等多刃刀具。
        倒圓刃：在對(duì)口上刃磨或鈍化成一定參數(shù)的圓角，增加刃口強(qiáng)度，提高刀具壽命，用于各種粗加工和半精加工的可轉(zhuǎn)位刀具。
 刃口鈍化形狀

 

 圓弧型刃口
 
瀑布型刃口
        刃口鈍化幾何形狀，對(duì)刀具壽命有很大影響：一種為圓弧型刃口，在刃口轉(zhuǎn)角處形成對(duì)稱圓弧，占80%以上的刀具所采用，適用于粗精加工。一種為瀑布型刃口，在刃口轉(zhuǎn)角處的頂面與側(cè)面比率一般為2:1,為不對(duì)稱圓弧，適用于惡劣的沖擊性加工。
        刀具刃口鈍化技術(shù)，其目的就是解決上述刃磨后的刀具刃口微觀缺口的缺陷，使其鋒值減少或消除，達(dá)到圓滑平整，既鋒利堅(jiān)固又耐用的目的。根據(jù)不同的加工條件，合理選擇刃口型式與參數(shù)，并緊緊與對(duì)口鈍化參數(shù)的選擇相組合，正確處理好刀具“銳”與“固”的關(guān)系，“銳”是刀具切削加工必須具備的特征，同時(shí)考慮刃口的“固”也是為了更有效的進(jìn)行切削加工，提高刀具壽命，減少刀具的消耗費(fèi)用。
手工鈍化：
        最早的鈍化工具是從皮子和石油開始，如到理發(fā)館刮臉，理發(fā)員在皮子上鐾刀，使刀刃更加鋒利耐用。而在機(jī)械加工方面所用的刀具，我們的前輩有了很多豐富的鐾刀經(jīng)驗(yàn)，效果非常顯著。
舉例如下：
        粗加工時(shí)，一把新刃磨好的刀具鐾刀可以減少初級(jí)磨損階段磨損值，在正常磨損階段后期鐾刀，仍可再延長(zhǎng)正常磨損階段，一般刀具壽命提高0.5倍以上。
精加工使用鉸刀時(shí)，未經(jīng)鐾刀其內(nèi)孔表面有時(shí)達(dá)不到圖紙要求，精心鐾刀后表面粗糙度可穩(wěn)定Ra1.6-0.8祄，同時(shí)刀具壽命可提高1倍左右。
        精刨機(jī)床導(dǎo)軌，采用負(fù)前角寬刃壓光刀，其前后刀面必須經(jīng)過平板精心研磨，提高了表面質(zhì)量才能保證刃口鋒利平直，導(dǎo)軌加工表面粗糙度可穩(wěn)定達(dá)到Ra0.8祄以下。
        某廠加工大炮筒內(nèi)孔來復(fù)線使用的拉槽刀，由于被加工材料韌性和強(qiáng)度高，刀具磨損快，甚至切屑被卡住造成事故，所以必須專門安排有經(jīng)驗(yàn)的老工人鐾刀，才能完成這項(xiàng)關(guān)鍵性加工。
        印刷機(jī)墻板精孔加工，采用浮動(dòng)鏜刀，有進(jìn)給的走刀痕跡，經(jīng)研制帶有放大鏡的鐾刀工具后，刃口鋒利平直。其進(jìn)給量由1mm/r，提高到4mm/r。
        某廠內(nèi)燃機(jī)曲軸加工，其設(shè)備和刀具是由國(guó)外引進(jìn)，原一盤刀可加工50-60件，采用國(guó)產(chǎn)刀片后只加工15-16件。刀片經(jīng)鈍化和選用合理鈍化參數(shù)后，一盤刀也可加工50-60件。
機(jī)械鈍化
       為提高鈍化效率和質(zhì)量，大多采用高效機(jī)械鈍化方法。如采用振動(dòng)鈍化、介質(zhì)鈍化、研磨漿鈍化、含磨料的橡膠輪鈍化、干或濕的噴砂法鈍化、翻滾鈍化和含磨料尼龍刷鈍化等。
       高效高智能鈍化設(shè)備
       美國(guó)Conicity Technologies LLC公司最新開發(fā)的IXM-50錐型鈍化機(jī)，是由CNC程序控制，由操作者輸入幾個(gè)簡(jiǎn)單的命令，它能在同一把刀具的不同表面，鈍化為不同的尺寸?？赦g化切槽刀和螺紋梳刀等。再?gòu)膰?guó)內(nèi)數(shù)家引進(jìn)的刀片生產(chǎn)線可以看到，無(wú)論是涂層刀片或非涂層刀片生產(chǎn)線都帶有刀片刃口鈍化機(jī)，成為刀片生產(chǎn)中不可缺少的重要工序，這也是國(guó)外刀具為什么性能好壽命高的原因之一。
小型對(duì)口鈍化機(jī)的研制
        我國(guó)目前大量使用的可轉(zhuǎn)位刀片，大多由中小工具廠刃磨，國(guó)內(nèi)沒有適用的刀片刃口鈍化機(jī)產(chǎn)品，而國(guó)外刀片對(duì)口鈍化機(jī)其價(jià)格又十分昂貴(十至幾十萬(wàn)美元)，因此未經(jīng)鈍化的刀片刃口狀況不佳，性能差，壽命低，與國(guó)外同類刀片性能和壽命相比存在很大差距。如何縮小這個(gè)差距,解決刀片刃口鈍化問題？研制一種小型可轉(zhuǎn)位刀片刃口鈍化機(jī)十分必要，更適合國(guó)情。它適合中小工具廠及機(jī)械加工車間普及推廣的產(chǎn)品。
        經(jīng)有關(guān)廠家生產(chǎn)使用證明，刀片刃口鈍化機(jī)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，性能可靠,刀片刃口鈍化效果良好。北京人機(jī)股份有限公司，在硬質(zhì)合金刀片鈍化后的使用壽命平均提高0.2倍以上，個(gè)別刀具提高1-3倍。山東萊蕪華順盟陶瓷新材料有限公司，在陶瓷刀片鈍化后的使用壽命平均提高0.5倍以上，個(gè)別刀具提高1-3倍。使用壽命的提高幅度大小是與具體加工條件和所選擇對(duì)口型式及刃口鈍化參數(shù)有關(guān)。
        鈍化參數(shù)的選擇通過刀片刃口鈍化機(jī)的研制和生產(chǎn)使用實(shí)踐，初步掌握了一些規(guī)律，針對(duì)不同加工條件，選擇刃口型式和鈍化參數(shù)十分重要。由于刀片材質(zhì)不同，加工條件不同，所選用的刃口型式和鈍化參數(shù)也不同，否則達(dá)不到延長(zhǎng)刀具壽命的預(yù)期效果。與國(guó)外刃口鈍化參數(shù)相對(duì)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：一根頭發(fā)絲0.0762mm的1/6，即0.0127mm。即使鈍化那么小，也明顯地強(qiáng)化了刀具刃口。
        從大量的對(duì)口鈍化實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證實(shí)：刃口不一定越鋒利越好，也不一定是越鈍越好。針對(duì)不同加工條件確定不同鈍化值才是最好。
        刃口鈍化與對(duì)口型式相結(jié)合，是最普遍最有效提高對(duì)口強(qiáng)度和提高刀具壽命降低刀具費(fèi)用的措施。
        用微粉砂輪刃磨負(fù)倒核，其微觀缺口小(可達(dá)0.005-0.010mm)，加上小鈍化參數(shù)(0.010－0.030mm)，使刃口即鋒利堅(jiān)固又耐用。有資料表明國(guó)外采用較多。
        刀具刃口鈍化技術(shù)是一個(gè)還不被人們普遍重視，而又是十分重要的問題。它所以重要就在于：經(jīng)鈍化后的刀具能有效提高刃口強(qiáng)度、提高刀具壽命和切削過程的穩(wěn)定性。大家知道刀具是機(jī)床的“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(shù)、刀具結(jié)構(gòu)、切削用量?jī)?yōu)化等，通過大量的刀具刃口鈍化實(shí)踐體會(huì)到：有一個(gè)好的刃口型式和刃口鈍化質(zhì)量也是刀具能否多快好省進(jìn)行切削加工的前提。因此，刀具刃口的狀況好壞也是不可忽視的因素。