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刀刃珩磨：提高刀具性能

來(lái)源：時(shí)間：2006-12-7 15:25:43　　責(zé)任編輯：gaoyuan4332068

針對(duì)特定的應(yīng)用場(chǎng)合加工“合適”的刀刃并非易事。就在前不久，人們還一直認(rèn)為生成刀刃槽形不是科學(xué)，而更是一種藝術(shù)，因?yàn)榍邢鞯毒咴谀湍バ约坝捕荣|(zhì)量方面要求很高，因此加工出滿(mǎn)意的槽形非常困難。
    但是，加工適當(dāng)?shù)那邢魅袑?duì)刀具性能及壽命有很大的影響。正確的切削刃加工過(guò)程可以降低常見(jiàn)的失效原因，諸如：劈裂、熱感應(yīng)引起的失效以及切屑瘤等而延長(zhǎng)刀具壽命，并且可以很大的提高刀具的可靠性。適當(dāng)珩磨的刀具還可以提高加工工序的重復(fù)精度，有助于實(shí)現(xiàn)無(wú)人看管加工。
    刀刃珩磨是在微觀(guān)規(guī)模上進(jìn)行的磨蝕過(guò)程，需要借助成套過(guò)程控制來(lái)保持緊密公差。但是，很難在切削刀具材料上控制金屬去除率以及刀刃一致性。通常，珩磨過(guò)程是通過(guò)訓(xùn)練有素的猜測(cè)導(dǎo)引的，并且受制于機(jī)床的變化以及操作員的技能。
    普通珩磨過(guò)程容易過(guò)多加工刀具的拐角，并且因?yàn)閬?lái)料各不相同，很難在一把刀一把刀基礎(chǔ)上進(jìn)行控制。不僅刀刃珩磨很難控制，同時(shí)由于切削條件也隨單個(gè)切削刃發(fā)生變化，因此加工切削刃的最佳尺寸會(huì)隨加工工件變化而沿切削刃發(fā)生變化。
    密執(zhí)安科技大學(xué)機(jī)械工程-工程力學(xué)系的副教授，同時(shí)是位于密執(zhí)安州Houghton市的加工分析技術(shù)公司的總裁William J. Enders博士認(rèn)為：“用戶(hù)要求刀具拐角處刀刃半徑較小，因?yàn)槲辞械那行己穸妊毓战前霃綔p少�！痹谶^(guò)去十多年的時(shí)間里，他一直在研究刀刃加工方面的問(wèn)題。
    在刀具的前刃上，未切切屑的厚度最大，刀刃需要最大的保護(hù)。但是，在刀具的后刃上，未切切屑厚度幾乎下降為0，因此珩磨量應(yīng)該相應(yīng)降低。對(duì)于恒定珩磨量——大小為保護(hù)前刃而制定，后刃上的珩磨量比未切切屑厚度大，因此切削刃去除材料的速度很低，并提高了摩擦、切削力、溫度及磨損。
    直到現(xiàn)在，加工切削刃的方法也沒(méi)有如切削刀具其他方面有關(guān)的技術(shù)發(fā)展快，諸如材料基質(zhì)、槽形以及涂層等。利用自己的工程微幾何工藝，位于賓夕法尼亞州Cresco市的Conicity科技公司推出了在同一把刀具不同表面上加工出不同尺寸的刀刃珩磨技術(shù)。該工藝采用致密碳化硅纖維刷結(jié)合計(jì)算機(jī)數(shù)字控制而一貫并精確加工出刀刃形狀，公差達(dá)0.0003英寸，比大部分傳統(tǒng)珩磨方法的精度提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)。
    Conicity的執(zhí)行副總裁Bill Shaffer說(shuō)：“通過(guò)控制刀刃參數(shù)，工程微幾何工藝可以在達(dá)到正確珩磨量時(shí)停止材料去除過(guò)程。因此，刀刃加工尺寸在切削刃上分布開(kāi)，維持某特定的未切切屑厚度對(duì)刀刃加工尺寸比。”他繼續(xù)說(shuō)：“例如，在一把可轉(zhuǎn)位刀片或刀座式刀具上，在刀具端部半徑處，刀刃加工融合了刀刃加工過(guò)程中未切切屑厚度變化。隨著未切切屑厚度降低，刀刃加工尺寸降低�！�
    具有變化式刀刃的刀具切削效率更高，因?yàn)槠淝邢魅谐叽绨l(fā)生變化，可以防止在刀具和工件之間夾住切下來(lái)的材料。這樣就可以減少刀具磨耗，從而刀具壓力及切削力降低，刀具和工件溫升也縮小。從而延長(zhǎng)了刀具壽命，提高工件表面平面度，同時(shí)減少毛刺的形成。變化式刀刃幾乎可以在包括鉆頭、立銑刀及餃刀等在內(nèi)的各種形式的切削刀具上使用。
    工程微幾何工藝還可以在一把刀一把刀基礎(chǔ)上采用相同的刀刃加工過(guò)程，這種工藝比傳統(tǒng)的刀刃加工方法具有更好的一致性。此外，該工藝還可以在每個(gè)切削應(yīng)用中實(shí)施最佳微觀(guān)槽形。在某些情況下，這種做法意味著在整個(gè)切削刃上形成均勻的珩磨量；而在另外一些情況下則表示采用可變珩磨量來(lái)實(shí)現(xiàn)正確的刀刃加工過(guò)程。
    適當(dāng)加工刀刃一個(gè)最明顯而直接的優(yōu)點(diǎn)是提高刀具壽命。對(duì)于工程微幾何工藝，刀刃加工業(yè)務(wù)一般所花費(fèi)的成本為一把新的替換刀具的10%~20%，而該工藝卻可以將刀具的壽命延長(zhǎng)300%~800%。
    延長(zhǎng)刀具壽命非常重要，其中有多種理由，包括可以節(jié)省重磨和更換新刀的成本。例如，為了充分利用其5坐標(biāo)加工中心，一家位于賓夕法尼亞州Freeport市的精密制造廠(chǎng)Oberg Industries公司，從高速鋼刀具轉(zhuǎn)向高性能硬質(zhì)合金刀具，其中采用了賓夕法尼亞州Latrobe市Seim Tool公司提供的用工程微幾何工藝加工的刀刃。
    Oberg的工具房經(jīng)理Bob Binner說(shuō)：“通過(guò)用工程微幾何工藝加工刀刃，磨刀之間的時(shí)間一般延長(zhǎng)了300%左右，這是投資工程微幾何工藝的巨大回報(bào)。替換刀具之間時(shí)間延長(zhǎng)還意味著可以減少中斷生產(chǎn)的次數(shù)，并降低勞動(dòng)成本�！�
    Binner認(rèn)為更重要的是間接的成本節(jié)省�！斑@種刀刃加工過(guò)程幾乎消除了斷刀現(xiàn)象，斷刀現(xiàn)象會(huì)在自動(dòng)化過(guò)程產(chǎn)生一系列不良后果。無(wú)人看管的機(jī)床上發(fā)生斷刀會(huì)引發(fā)下游刀具破損的多米諾骨牌效應(yīng)。這樣的故障現(xiàn)象會(huì)因損壞刀具以及昂貴零件而產(chǎn)生巨大的損失，并且隨后的問(wèn)題有可能很難修復(fù)。通過(guò)采用帶有用工程微幾何工藝加工的刀刃的硬質(zhì)合金刀具，有時(shí)候可以在不換鉆頭及鉸刀的情況下工作幾個(gè)星期�！�
    延長(zhǎng)刀具壽命的經(jīng)濟(jì)效益在航空和醫(yī)療領(lǐng)域尤其突出，包括要鉆削和加工堅(jiān)韌材料，諸如鉻鎳鐵合金及鈦等。

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