刀具的加工
概述
工件: 刀具,所有种类
材质: 硬质合金和HSS
加工内容: 去毛刺,平整处理,倒圆
1) 去毛刺,平整,抛光的目的
1a)刀具的修毛倒刺
硬质合金,.HSS刀具在制造时两者皆可出现毛刺.如果不将其在涂层前去除,一旦刀具投入使用,毛刺即会崩离.这样会产生一个无涂层的裸露点,此处会有较快的磨损并大大缩短刀具的使用寿命.
如图:毛刺---成形磨削后; 涂层后; 无涂层---毛刺剥落
特点:
-可立刻获得产品的尺寸精度
-减少刀具崩刃的可能,因为无崩离的毛刺而引发的咬死
- 提高使用寿命
-改善刃口处的涂层的附着性能
1b)对表面的平整处理
表面质量带来的影响
原则上我们认为,表面越平整,排屑越好.结果是大大减少的废屑发热,可实现更高的切削速度.而且表面质量提高后,也减小了同待加工材料咬死的危险性.除此以外,在攻螺纹和螺纹成形加工时,最大可以减小所需切削力的40%.
其他效用
毛糙的表面和尖利的外形会提高负荷下的缺口作用并导致硬质材料涂层的崩离.
.因为涂层后毛糙度也提高了,有必要在涂层前对表面进行平整处理.
OTEC研发了一种工艺,可以对形成毛糙的尖刺进行倒圆.这样可以大大改善表面质量以及降低缺口作用.
特点:
- 减少刀瘤的形成
- 改善涂层的附着性能
- 改善排屑性能,减少刀瘤,提高寿命和切削速度,减小因温度带来的问题
1c)刃口的倒圆
对于稳定性,尺寸精度和高表面质量等,刀具刃口的状态是最重要的指标.
左下图为不正确的刃口,带有磨削后以及利用OTEC设备加工前的小处的崩刃.
硬质合金为较脆的材料,在高压力下易导致崩裂,特别时当切削硬和韧性的材料,如钛合金.此种大大小小的开裂缺陷可导致对刃口倒圆的失控
因为崩刃处的涂层的丢失,刀具的`稳定性大大下降,而且因为刃口极大的劣化,表面质量也显著变差了.
加工前 加工后 刀具尖端
中间的图表示在用OTEC DF-W机型加工后硬质合金铣刀的刃口.前后区别非常明显
通过这种OTEC工艺,不但可以实现均匀的刃口倒圆,由此也带来了显著提高的表面质量.
刀具涂层前使用OTEC的DF机器进行加工的优点
- 通过对刃口的针对性倒圆处理,使刀具与待加工材料适配.
- 改善运转的稳定性
- 减少崩刃的趋势
- 最大可以提高一倍的使用寿命
- 表面质量的最优化
- 均匀的刃口
- 保证了切削的工艺可靠度
- 最大的刃口稳定度实现更高的切削速度,
- 几无加工痕迹(如切削铝时的抖动痕迹)
- 尺寸精度,如在阶梯钻削时,若非倒圆,崩刃后尺寸变小
从实践和试验中得出如下的倒圆的建议尺寸
-铝 1-3 µm (加工时间 = 10-30 秒)
-钢 15-20 µm (加工时间 = 3-5分)
-钛合金 最大30 µm (加工时间 = 10-15 分)
2)刀具的固定
加工前刀具固定于专用的夹具中,这样可以保证无接触的加工并避免损伤.
按待加工的刀具的类型,大小和形状,有不同的夹紧方式.
夹紧方式举例说明
带柄刀具的夹具
( 驱动型夹具 ) 刀片的专用夹具 带柄刀具的驱动型快速夹具
( 驱动型夹具 )
驱动型刀夹
只要工件的大小合适,刀具都在驱动型刀夹内加工
8 夹头 可夹直径最大12mm,刀具最大总直径=50mm,最多可用于8个刀具
6 夹头 可夹直径最大34mm,刀具最大总直径=60mm,最多可用于6个刀具
4夹头 可夹直径最大40mm,刀具最大总直径=80mm(DF 70),最多可用于4个刀具
刀具夹紧后由专用的磨料带动,磨料按具体的要求选取
加工的工艺可以选择不同的参数,使用的磨料,旋转方向,转速,加工时间,浸入深度,工件的大小和形状等等在总体上决定了加工的优劣
3.影响的参数
3 a )磨料
选择相应的磨料对加工有很大的影响,其中的因素有粒子大小,硬度和密度
作为特别点,核桃壳粒子中可加入打磨或抛光添加剂(如P1抛光膏),此决定了抛磨的强度以及加工后工件的棱和面的状态
刀具的加工,针对相应的要求,可以使用不同组合的磨料
核桃壳粒子 - 加工HSS刀具,如H 1/400
- .抛光,微小去毛刺和棱边倒圆
- 视添加剂不同,抛磨强度微小
HSC粒子 - 加工HSS和硬质合金刀具
- 刀具的去毛刺和棱边倒圆
- 涂层刀具的平整和去除滴子
- 硬质合金刀具的平整和抛光
- 硬质合金最大至 20µm的棱边倒圆
- 去除焊接残留
- 按粒度不同,抛磨强度中至强
- 实现很高的表面质量,如Rz.0,5(之前为Rz.2.5)
SIX粒子 - 加工硬质合金刀具
- 硬质合金刀具的平整和棱边倒圆
- 刀片的加工
- 抛磨强度为强
- 实现高的表面质量
3 b) 视加工时间和磨料的硬质合金刀具的棱边倒圆
3 c)旋转方向
通过相应的旋转方向可以对加工进行针对性的控制
如果需要较强的刃口倒圆,则将旋转方向同刃口相反即顺时针右向(俯视刀柄),如果要求最佳的表面质量以及最小的刃口倒圆,旋转方向顺着刃口即逆时针左向
右旋 (2) 左旋(4)
同刃口反向的加工 (1). 以刃口背面的加工 (3).
.排屑槽加工良好 排屑槽加工良好
主,副刃口的倒圆良好 主,副刃口的倒圆良好
3 d)转速
转速对加工力也有影响.所使用的磨料的硬度,密度和粒度共同决定了相对不同抛磨强度的转速
如果选择转速太高,可能导致刀具松动,以致排屑槽加工不均匀或不到位.但工件为瘦长形时,高转速时出现的力可导致刀具的破裂.
3 e) 加工时间
加工时间为最重要的参数,可从几秒至20分钟
3 f) 工件尺寸
刀具的尺寸和形状对加工工艺有影响.而尺寸和形状为固定值并且
können nicht verändert werden.
工件直径越大,刀刃上的速度越高
如果转速和加工时间一致,较小直径的刀具(1),相对较大的直径(2),行程较小,以致抛磨度较小
这种差别可以通过转速和加工时间来平衡,即小直径用高转速(如30-40 U/min),大直径低转速(20 U/min.).
3 g)刀具外形
Entgraten
Werkstücke: Zerspanungswerkzeuge aller Art
Werkstoff: Hauptsächlich HSS
Bearbeitungsziel: Entfernen des Schleifgrates
4)刀具的去毛刺
HSS刀具制造中产生的毛刺大大高于硬质合金刀具,此主要指HSS丝锥
工件 大多为丝锥
材料 主要为HSS
加工内容 去除磨削毛刺
磨料 首选 HSC粒子
旋转方向 0-20% 右,80-100% 左
加工时间 2 – 10分钟,视毛刺不同
5) 刃口倒圆
工件: 要求棱边倒圆的所有刀具
材料: 所有刀具材料,主要为硬质合金
l加工内容: 直接使用或涂层前主,副刀刃的倒圆
磨料: HSC粒子,倒圆至 0,02 mm
SIX粒子,倒圆至 0,05 mm
旋转方向: 100% 右旋
加工时间: 视要求1 – 20 分钟
加工前 加工后
优点: 精确和平均的刃口倒圆,同时平整排屑槽.提高外观
评价: 比其他品牌更精确,均匀和简单,仅我们可以如此精度和均匀度同时进行倒圆和平整
使用简单,因为工艺将刀具的尺寸和形状纳入其中
带来涂层的好的附着性能
.提高运行稳定度
6)有及无涂层的刀具的平整
工件 所有类型的刀具
材料 HSS和硬质合金
加工内容 涂层前后的排屑槽的平整;去除涂层带来的滴子
磨料 HSC 粒子
旋转方向 用于带螺旋线的刀具为20%右旋,80%左旋
不带螺旋线的刀具和刀片为50%右旋;50%左旋
需要同时进行棱边倒圆时为80%右旋;20%左旋
加工时间 涂层刀具:最大3分钟,其中30秒右旋,右旋时间进行过长可能损伤主,副刃口的涂层.滴子可在1-2分钟里去除
非涂层刀具:按加工步骤及表面要求,5-30分钟
涂层刃口加工前 (800倍放大) 涂层刃口加工后 (800倍放大)
加工前的滴子情况(2000倍放大) 加工后滴子去除(2000倍放大)
加工前的滴子情况(放大2000倍) 加工后的滴子情况(仿佛大2000倍)
优点: 无论是否需要同时倒圆刃口,排屑槽的平整快速而简单
对涂层后的滴子快速和肯定的去除
工件独具的形状对此工艺无影响,因为它被纳入工艺参照中
评价: 良好的涂层附着性能
外观光泽同时得到提高
平整的排屑槽减少了刀瘤
最高提高一倍的切削速度以及降低温度
提高刀具的寿命
