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把刀具比较锋利、有锯齿状、不够整齐、不够光滑的刃口加工成特定的形状,有时是作为"刃口准备"排到工艺流程中的。这个加工过程一般称为"刃口强化"或"钝化"。 8 x$ d: u4 P& b- k X+ b! T N
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刃口强化前 刃口强化后 * u y7 U0 _- |$ ]& a, r
6 Y. w4 [0 X$ O( ~刀具或刀片往往在精磨之后、涂层之前,增加一道刃口加工工序。这个工序的名称,目前国内、外叫法尚不统一,不外乎"刃口强化"、"刃口珩磨"、"刃口钝化或倒钝"、"ER处理"、"刃口准备"几种。它们的含义在这里是一样的,但这几种叫法又都不十分确切。本文中根据具体情况采用"刃口强化"、"刃口钝化"两种。 ; c+ p# m0 @% I* r
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目前,在刀具制造过程中,刃口强化工艺已落后于其它工艺。原因是它的重要性没有受到足够的认识。但是,随着对刀具精度、稳定性要求的提高,它的重要性更加突出。近几年人们对强化工艺进行了许多研究开发工作,这种相对落后的状态将会得到改变。 $ Q; d2 R0 }* N/ U9 `
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1 影响因素、强化方法和目的
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G6 d- z# h8 y6 E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。刃口强化有许多不同的途径:振动强化、用金刚石油石手工加工、介质强化、研磨浆强化、用含有磨料的橡胶轮强化、干或湿的喷砂法强化、翻滚强化和毛刷强化等。
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% _' ]% p7 M/ @8 `) F4 ?. Q强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。
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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。
3 @5 C' K6 W5 N( `一般正常的刃口强化带是均匀一致的,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。
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正确的刃口强化有以下优点:
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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,正确地强化刀刃能改善刀具寿命200%或更多。 * p0 F' D1 n: u: g& W0 X& N
虽然对强化的好处人们已认识了很多年,但强化过程还未被完全控制,刀具性能仍然受到强化结果的影响。即使像近几年出现的超精密刀具,用户使用中也经常会遇到因刀刃形状不当所带来的问题。
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2 强化的刃口型式与尺寸 0 s# M* ~1 h- o
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2.1 型式 + u z. M: D6 {. ^8 g/ Q: x7 ]
/ a- t+ a( w! M" Q刃口强化的几何形状对刀具寿命有很大影响,目前,80%以上的刀具强化都用圆弧型强化,所以应优先采用圆弧型强化。这个圆弧位于刀刃转角处。这种强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。 * s% x4 @: x0 k5 Y4 J6 d
: t* z0 E5 M; N$ E圆弧型强化 瀑布型强化 5 ~ q$ I9 q0 b. v! @. r
9 h/ K# E# d! m- l另一种叫瀑布型强化。它的圆弧相对于刀具顶面是歪斜的。刃口的顶面和侧面的比率一般为2:1。瀑布型强化的优点是:强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。
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瀑布型强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强化的刃口,这时它优于圆弧型强化的刃口。但是,对多数常规场合,还是采用圆弧型强化。因为用瀑布型刀刃会增加刀具压力和缩短刀具寿命。 ( x1 S9 H" f1 u# y, Q
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2.2 尺寸 ) _4 S7 ]. w$ E2 u
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强化后刀刃的外形是在自然状态下用显微镜进行观察的。大多数强化的刃口(约70%)是在0.0762mm~0.0254mm之间或更小(人的头发直径大约为0.0762mm)。根据应用场合不同,其它的强化尺寸,范围从小于0.127mm~0.2032mm。小的刃口强化尺寸可以是一根头发直径的1/6。 : @" E( Q- s; i6 p
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制造公差是包括在这些尺寸范围之内的。例如,指定强化的尺寸为0.0254~0.0762mm,则要求刀具所有强化的切削刃尺寸都应在此范围内。此外,由于刃口强化是一个剥离过程,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强化刃口一致性就有一定的难度。 5 v$ K0 c! m' H- X. Q3 b0 y U
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由于要求比较严格,强化过程又难于有效的控制,制造厂漏过超出强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。如果强化尺寸超出了0.0254mm(一根头发的1/3),这把刀也许就根本不能使用。 c- N6 D9 ]- S& r
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对所采用的刃型和强化的参数不一样时,刀具寿命也就各不相同。要使强化参数均匀一致并处于最佳状态,会使强化加工变得非常困难。选择出合理的强化刃型和参数,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。 $ f" z$ g0 ? L$ z( v/ c
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从刀具强化的尺寸可以估计它的性能。对刀具进行较大的强化(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。较小的强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,有较小的强化更好些。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。
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应用刃口强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,这种强化工艺促进了刀具领域的发展。由于有了切削刃的超精密控制,就能使刀具制造厂所提供的产品能达到前所未有的水平。 |
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