刀具刃口鈍化是一個不被普遍重視,而又十分重要的問題。它之所以重要就在于:經鈍化后的刀具能有用進步刃口強度、進步刀具壽數和切削進程的穩定性。
大家知道刀具是機床的“牙齒”,影響刀具切削功能和刀具壽數的首要因素,除了刀具資料、刀具幾許參數、刀具結構、切削用量優化等,通過很多的刀具刃口鈍化試驗顯現:一個好的刃口型式和刃口鈍化也是刀具能否多快好省進行切削加工的條件。
何謂刀具刃口鈍化?
刀具鈍化是指刀具或刀片在精磨之后,涂層之前的一道工序,通過對刀具進行去毛刺、平整、拋光的處理,從而進步刀具和延伸使用壽數。其名稱現在---尚不一致,有稱“刃口鈍化”、“刃口強化”、“刃口珩磨”、“刃口準備”或“eredge
radiusing處理”等。
為什么要進行刀具刃口鈍化?
經一般砂輪或金剛石砂輪刃磨后的刀具刃口,存在程度不同的微觀缺口(即細小崩刃與鋸口)。前者可用肉眼和一般放大鏡觀察到,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,---者---0.1mm以上。在切削進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機床對刀具功能和穩定性提出了更高的要求,---是涂層刀具在涂層前必須通過刀口的鈍化處理,才干---涂層的牢固性和使用壽數。
刀具鈍化的意圖
刃口鈍化技術,其意圖就是處理刃磨后的刀具刃口微觀缺口的缺點,使其鋒值削減或消除,到達圓滑平整,既尖利堅固又經用的意圖。
常見刃口方式
銳刃
【銳刃】刃磨前、后刀---交而自然構成的稅刃,其刃口尖利、強度差、易磨損。一般用于精加工刀具。
倒棱刃
【倒棱刃】在刃口鄰近前刀面上,刃磨出很窄的負前角棱邊,---進步了刃口的強度。用于粗加工和半精加工等刀具。
消振棱刃
【消振棱刃】在刃口鄰近的后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觸摸面積,消除切削進程振蕩。用于工藝體系剛性不足時所用的---刀具。
百刃
【百刃】在刃口鄰近的后刀面上磨有一條后角為0°的窄邊或刃帶,可起到支撐導向和擠壓光整作用,用于鉸刀、拉刀等多刃刀具。
倒圓刃
【倒圓刃】在對口上刃磨或鈍化成---參數的圓角,添加刃口強度,進步刀具壽數,用于各種粗加工和半精加工的可轉位刀具。
刃口鈍化形狀
刃口鈍化幾許形狀,對刀具壽數有很大影響:一種為圓弧刃,一種為瀑布型刃。
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圓弧形刃口
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瀑布型刃口
【圓弧型刃口】在刃口轉角處構成對稱圓弧,占80%以上的刀具所采用,適用于粗精加工。
【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,適用于---的沖擊性加工。
刀具鈍化的首要效果
刃口的圓化:去除刃口毛刺、到達準確一致的倒圓加工。
刃口毛刺導致刀具磨損,加工工件的表面也會變得粗糙,經鈍化處理后,刃口變得很潤滑,---削減崩刃,工件表面光潔度也會進步。
對刀具凹槽均勻的拋光,進步表面和排削功能。
槽表面越平整潤滑,排屑就越好,就可完成更高速度的切削。一起表面進步后,也減小了刀具與加工資料咬死的危險性。并可削減40%的切削力,切削更流通。
鈍化參數的選擇
通過刀片刃口鈍化機的研制和生產使用實踐,開始掌握了一些規則。針對不同加工條件,選擇刃口型式和鈍化參數十分重要。由于刀片材質不同,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,否則達不到延伸刀具壽數的預期效果。見如下參數表:
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。蕞大值:0.127-0.2032mm。蕞小值: 0.0127mm。即使鈍化那么小,也明顯地強化了刀具刃口。
從很多的刃口鈍化實踐經驗證實:
1刃口不---越尖利越好,也不---是越鈍越好。針對不同加工條件確定不同鈍化值才是蕞好。
2刃口鈍化與刃口型式相結合,是普遍有用進步刃口強度和進步刀具壽數下降刀具費用的辦法。
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),使刃口即尖利堅固又經用。
涂層的拋光
去除刀具涂層后發生的杰出小滴,進步表面光潔度、添加潤滑油的吸附。
涂層后的刀具表面會發生一些細小的杰出小滴,進步了表面粗糙度,使得刀具在切削進程簡單發生較大的摩擦熱,下降切削速度。通過鈍化拋光后,小滴被去除,一起留下了許多小孔,在加工時可以吸附更多的切削液,使得切削時發生的熱量---削減,可以---得進步切削加工的速度。
德國轎車齒輪加工技能,------!
現在,我國已成為地一轎車制作與銷售大國,轎車制作業已成為我國經濟不可或缺的支柱產業。轎車齒輪制作與運用量主機及配件運用無疑成為地一。
轎車齒輪作為轎車上要害零件,首要用于傳遞動力和運動,并通過它們來改動發動機曲軸和主軸齒輪的速比。因為轎車行進狀況隨路況隨機改變,因而轎車齒輪的工作狀況非常復雜,這就要求轎車齒輪具有杰出的內。
轎車齒輪熱處理工藝、特點與效果
轎車齒輪的內涵首要是指齒輪的顯微安排、力學功能等目標滿意技能要求,一起其他缺陷必須操控在規則的技能范圍之內。
轎車齒輪內涵的好壞是決定齒輪的要害,其---取決于熱處理,是齒輪完成低噪聲、,長壽命的要害因素。
轎車齒輪熱處理工藝包括:一是普通熱處理,如退火、正火、淬火、回火、調質;二是外表熱處理,涂層硬質合金刀具,其包括外表淬火如感應淬火、激光淬火等和化學熱處理如滲碳、碳氮共滲、滲氮、氮碳共滲等。
1調質
調質是將齒輪等零件淬火后進行高溫500~650℃回火的操作。調質處理常用于含碳量0.3%~0.5%分數的碳素鋼或合金鋼制作的齒輪。
調質能夠細化晶粒,并獲得均勻、具有---彌散度、尤秀力學功能的回火索氏體安排。一般經調質處理后,齒輪硬度可達220~285hbw。調質齒輪的歸納功能優于正火。
調質常用于齒輪的準備熱處理如滲氮、感應淬火前的調質處理和終究熱處理。
2外表淬火
齒輪齒面淬火硬度一般為45~55hrc。外表淬火齒輪承載才能高,并能夠承受沖擊載荷。通常外表淬火齒輪的毛坯經正火或調質處理,以便使齒輪心部有---的強度和韌度。
外表淬火首要有感應淬火、激光淬火與火焰淬火等。與滲碳淬火比較,外表淬火變形小、成本低、。
轎車齒輪外表淬火首要選用感應淬火工藝。因為感應加熱速度快,幾乎沒有氧化、脫碳,齒輪變形很小,還易于完成局部加熱及主動化生產,熱處理成本低。因而,在現代化轎車行業中得到廣泛應用。
3滲碳與碳氮共滲
滲碳淬火
滲碳淬火是先將齒輪等零件放入滲碳介質中,在880~950℃下加熱、保溫,使齒輪外表增碳,然后進行淬火。
轎車齒輪常用氣體滲碳工藝。滲碳淬火、回火后齒輪外表硬度一般在58~63hrc。現在,滲碳淬火已經成為重要轎車齒輪如差速器齒輪、驅動橋主從動弧齒錐齒輪、變速器齒輪等的---熱處理工藝。
碳氮共滲
近幾年轎車用主動變速器ait滲碳齒輪的齒面在工作中的實踐溫度約達300℃,遠高于正常的回火溫度150~200℃。這種外表的溫度將導致硬度下降,引發點蝕的產生。選用碳氮共滲后噴丸硬化可進步疲憊強度。在碳氮共滲時,隨著含氮量的添加δhv硬度降進步,抗回火功能進步,抗回火溫度到達300℃。
4滲氮與氮碳共滲
滲氮
滲氮是向齒輪等零件外表進入氮原子形成氮化層的化學熱處理工藝。滲氮能夠進步齒輪外表硬度、耐磨性、疲憊強度及抗蝕才能。滲氮處理溫度低,因而齒輪變形小,無需磨削或只需精磨即可。
日本在轎車變速器齒輪熱處理時選用滲氮工藝,德國clocker-離子公司將離子滲氮應用于轎車齒輪,均進步了齒輪精度和運用壽命。
氮碳共滲
氮碳共滲是以滲氮為主一起進入碳的化學熱處理工藝。氮碳共滲能夠---進步齒輪的耐磨性、抗膠合和抗擦傷才能、耐疲憊功能及耐腐蝕功能。現在,氣體氮碳共滲應用于轎車、輕型客車變速器齒輪等零件。
轎車齒輪熱處理的開展趨勢
未來轎車齒輪正向重載、高速、和率等方向開展,并力求尺寸小、重量輕、---和經濟---。
1---
首要表現在:資料的均勻性,即要求資料具有杰出的成分和安排的均勻性;溫度場和流體場,即不斷改進溫度場和各種流體場,如滲碳、滲氮、碳氮共滲的流體場和淬火的液體場的改進,進一步進步齒輪內涵。
2低能耗
齒輪熱處理---配備的研制和開展,如開發---的爐襯耐熱和保溫節能資料,盡可能下降爐壁溫升,削減爐壁熱損耗;廢熱歸納使用,如鑄造余熱的使用,進行鑄造余熱正火等,下降齒輪成本。
3
研究開發齒輪的新工藝,這些新工藝少無污染、,如低壓真空滲碳、離子滲氮、雙頻感應淬火、激光淬火、稀土及bh催滲等技能的開展。
4智能化
智能化是齒輪熱處理操控技能開展的必然趨勢,計算機、傳感器、智能庫將構成智能熱處理的中心,首要表現在:依據齒輪等零件的資料、技能要求等,體系主動生成工藝;生產過程的---閉環主動操控;齒輪等零件的熱處理的預測、預判;體系故障主動診斷與處置;在線的自適應及應急應變才能,如開發了離子滲氮、碳氮共滲所用的氮勢傳感器和低壓滲碳的碳勢傳感器等。
高速車削tc4鈦合金硬質合金刀片槽型對刀具磨損的影響
tc4鈦合金具有比強度高、高溫熱強性和耐熱功能高、抗腐蝕性好等尤秀功能,因而成為航空航天工業中應用前景極其寬廣的資料。一起,因為化學活性大、變形系數小、熱傳導率低一級特色又使其成為一種典型的難加工資料。現在,硬質合金是切削tc4鈦合金的首要刀具資料,且可轉位硬質合金刀片的使用越來越廣泛。在加工過程中,可轉位刀片的槽型對切削過程有很大影響,---學者對刀片槽型對切削加工的影響進行了深入的研討,波蘭學者grzesik對三維槽型刀具切削鋼材的切屑折斷機理進行了研討,發現對觸摸面的控制是影響切屑折斷的一個重要因素。中山一雄以為:切屑受擠壓而彎曲是因為斷屑槽施加彎矩效果的結果,并以為斷屑槽型的不同會導致斷屑功能的不同。worthington等人研討了棱帶寬度在切削過程中的斷屑效果,并給出棱帶的寬度范圍,一起給出了切屑彎曲半徑。方寧研討了刀片槽型對斷屑功能的影響,并應用多重線性辦法,建立了兩種預測新型刀片斷屑功能的數學模型。
綜上所述,現在對切削加工中槽型對切削影響的研討首要集中在斷屑方向。事實上,刀片的槽型對刀片本身的磨損也有很大影響,---是高速切削tc4鈦合金時刀具磨損很快,此刻,槽型對刀片磨損的影響就顯得更為---。本文選用山特維克可樂滿cnmg120408刀片的sm和qm兩種槽型進行研討,通過實驗來比照剖析不同切削速度下兩種槽型刀片的磨損特色。
1 實驗設備及條件
1.1 實驗設備
實驗選用的是沈陽地一機床廠出產的數控車床cak6150(如圖1),其主軸蕞大轉速為1800r/min。
刀片磨損的觀測選用基恩士vhx-1000c型超景深三維顯微體系(如圖2)。
1.2 刀片的幾許參數及槽型特征
實驗選用刀片的商標為h13a,它是山特維克可樂滿公司針對鈦合金及耐熱合金切削開發的一種新型細晶硬質合金刀具商標,具有---的耐磨粒磨損性和韌性,適用于鈦合金的車削加工。
刀片型號為cnmg120408,其安裝后的刀具幾許參數如表1。
實驗選用了cnmg120408的兩種槽型,即qm槽型和sm槽型刀片進行比照研討。兩種刀片槽型的結構特征如圖3所示,硬質合金刀具價格,它們的前角均為15°,qm槽型選用波濤形槽背,一起它具有較大的棱帶寬度,寬深比較小。sm槽型的棱帶寬度較小,---可以忽略,因而刀刃比較尖利,槽型較陡峭,寬深比較大。
1.3 實驗方案
tc4鈦合金常用切削速度為40~50m/min,為深入研討高速車削時刀片槽型對刀具磨損的影響規律,實驗選擇兩種不同的切削速度進行比照剖析,其切削速度分別為:95m/min、139m/min。詳細切削條件如表2所示。
2 實驗結果及剖析
2.1 切削速度為95m/min時刀具磨損的形狀
圖4為切削速度95m/min時兩種槽型刀片的磨損情況。在前刀面上,兩種槽型刀片的磨損描摹首要是月牙洼磨損,qm槽型刀片磨損更為-,---察到刀具資料因為高溫發生了塑性變形。在后刀面上,因為鈦合金的回彈較大,后刀面和工件的觸摸應力增大,切削區的溫度升高,因而刀具后刀面的磨損比切削其他資料時要相對-一些。由圖4可知,兩種槽型刀片中qm槽型刀片后刀面磨損比sm槽型刀片-得多,可以顯著觀察到刀具資料高溫軟化后工件資料中的硬質點在刀具上劃擦發生的犁溝,一起可見因為高溫使刀具資料發生塑性變形引起的粘結磨損。sm槽型刀片的后刀面磨損較輕,僅發生了較小的機械磨損,未見顯著犁溝
圖5為兩種槽型刀片在切削速度95m/min時的磨損曲線,可以看出,在切削初始階段qm槽型刀片磨損稍大,跟著切削的持續,sm槽型刀片有很長的一段正常磨損階段,切削旅程到達1400m后,后刀面磨損量仍小于0.15mm。qm槽型刀片的正常磨損階段要短得多,后刀面磨損量在切削旅程為1300m時到達0.25mm,硬質合金刀具,此后刀具磨損加重,進入急劇磨損階段,切削旅程到達1400m時后刀面磨損量已---0.5mm。在切削速度為95m/min時sm槽型刀片的磨損顯著小于qm槽型刀片,sm槽型刀片具有---的切削功能。
2.2 切削速度為139m/min時刀具磨損的形狀
圖6為切削速度為139m/min時兩種槽型刀片的磨損情況。兩種槽型刀片在前刀面上的月牙洼磨損均較為-,且均---察到高溫引起的塑性變形。在后刀面上,兩種槽型刀片均能顯著觀察到因為高溫發生的粘結磨損和刀具資料高溫軟化后發生的犁溝磨損,且sm槽型刀片的后刀面磨損較重。
圖7為兩種槽型刀片在切削速度為139m/min時的磨損曲線,可以看出,在切削初始階段,兩種槽型刀片磨損大致相同,跟著切削的持續,兩種槽型刀片的磨損均較快,首要原因是高速切削時刀具與工件觸摸頻率增大,刀尖的散熱時刻縮短,導致切削區的溫度急劇添加,刀具磨損速度加快。與切削速度為95m/min時不同,此刻qm槽型刀片磨損相對較小,切削旅程到達300m曾經刀具的磨損都比較平穩,為正常磨損階段,而sm槽型刀片在切削旅程到達250m時就進入了急劇磨損階段,正常磨損階段較短。與切削速度為95m/min時相比,兩種槽型刀片的磨損均敏捷得多。sm槽型刀片的后刀面磨損量到達0.3mm時,切削旅程不足450m,刀具使用壽命比切削速度為95m/min時大幅下降。qm槽型刀片的后刀面磨損量到達0.3mm時,切削旅程約為500m,刀具使用壽命不及切削速度為95m/min時的一半。在整個磨損過程中qm槽型刀片的磨損小于sm槽型刀片,此刻qm槽型刀片具有---的切削功能。
2.3 兩種切削速度下兩種槽型刀片功能差異的剖析
比較圖5和圖7不難發現,兩種槽型刀片在兩種切削速度下的切削功能體現恰好相反。在相對較低的95m/min切削條件下,sm槽型要比qm槽型刀片的切削功能好,而在相對較高的139m/min切削條件下,結果相反,qm槽型刀片的磨損一向小于sm槽型刀片。
如圖3所示,剖析sm槽型與qm槽型的區別可知,sm槽型刀片刃口尖利,刀尖體積較小,qm槽型刀片刃口粗鈍,刀尖體積較大。在切削過程中切削區的溫度是影響刀具磨損機理與速率的決定性因素,而切削區的溫度又由切削時切削熱的發生速率與散出速率一起決定。換言之,切削時單位時刻發生的熱量經切屑、刀具、工件和周圍介質散出后,留存在切削區內的熱量決定了其切削溫度,進而決定了刀具的磨損機理與速率。
選用95m/min的切削速度時,因為sm槽型刀片刃口尖利,切屑早年刀面流出更順暢,摩擦熱發生較少,切削區內刀尖處的溫度相對較低,因而sm槽型刀片磨損較少。
當選用139m/min的切削速度時,高速切削條件下兩種槽型刀片發生切削熱的速率均遠高于較低的95m/min速度時的切削加工,此刻切削區的散熱條件對切削區溫度的影響效果---出來。在干切削時切削熱的傳出途徑除掉切屑和工件散熱外,刀具散熱是切削熱傳出的重要途徑,---是關于導熱性不好的鈦合金零件,其工件散熱較慢,刀具散熱就顯得更為重要。此刻,sm槽型刀片雖然產熱較少,但其散熱條件相對更差,qm槽型刀片雖然產熱較多,但其粗鈍的刃口和較大的刀尖體積------了散熱條件,這樣,在切削熱的發生與散出這對對立中,qm槽型刀片勝出,qm槽型刀片在切削區內刀尖處的溫度低于sm槽型。一起,此刻兩種槽型刀片的切削溫度都遠高于95m/min時的切削溫度,粘接磨損成為此刻刀具的首要磨損方式。qm槽形刀片刃口粗鈍,更有利于抵抗工件資料的粘接,然后減小刀具的磨損。因而,在切削速度為139m/min時,qm槽形刀片體現出---的切削功能。