小型可转位刀片刃口钝化机及钝化技术

作者：北京鲲鹏翔工具研究所 桂育鹏

欢迎访问e展厅 展厅 5 刀具相关产品展厅 刀柄, 刀具管理系统, 成型刀具, 复合刀具, 非标刀具, ... 刀具刃口钝化技术是一个还不被人们普遍重视，而又是十分重要的问题。它所以重要就在于：经钝化后的刀具能有效提高刃口强度、提高刀具寿命和切削过程的稳定性。大家知道刀具是机床的“牙齿”，影响刀具切削性能和刀具寿命的主要因素，除了刀具材料、刀具几何参数、刀具结构、切削用量优化等，通过大量的刀具刃口钝化实践体会到：有一个好的刃口型式和刃口钝化质量也是刀具能否多快好省进行切削加工的前提。因此，刀具刃口的状况好坏也是不可忽视的因素。 一、为什么要进行刃口钝化处理 1、经普通砂轮或金刚石砂轮刃磨后的刀具刃口，确实存在程度不同的微观缺口（即微小崩刃与锯口）。前者可用肉眼和普通放大镜观察到，后者用100倍（带0.010mm刻线）显微镜能够观察到，其微观缺口一般在0.01—0.05mm，严重者高达0.1mm以上。在切削过程中刀具刃口微观缺口极易扩展，加快刀具磨损和损坏。 2、现代高速切削加工和自动化机床对刀具性能和稳定性提出了更高的要求，特别是CVD涂层刀具或刀片在涂层前几乎毫无例外的对刀具刃口进行钝化处理，这是为了涂层工艺的需要，才能保证涂层的牢固性和使用寿命。 3、从国外引进数控机床和生产线所用刀具，其刃口已全部钝化处理。有众多的信息表明，刀具刃口钝化可有效延长刀具寿命200%或更多，大大降低刀具成本，给用户带来巨大的经济效益。 因此，深入研究和实践刀具刃口钝化这门学问十分重要。这个课题要从以下两个方面做起，一个是选择刃口型式和参数，二是探索刃口钝化技术及参数，做到两者的紧密结合。 二、小型可转位刀片刃口钝化机的原理及结构 我国目前大量使用的可转位刀片，大多由中小工具厂刃磨，国内没有适用的刀片刃口钝化机产品，而国外刀片刃口钝化机其价格又十分昂贵（十至几十万美元），因此未经钝化的刀片刃口状况不佳，性能差，寿命低，与国外同类刀片性能和寿命相比存在很大差距。如何缩小这个差距，解决刀片刃口钝化问题？研制一种小型可转位刀片刃口钝化机十分必要，更适合国情。因此，经过两年多的努力研制和十次改进，已获成功。专利号：03240501.4，钝化机型号：2MQ6715E，外形尺寸：400×430×1300(mm)，它适合中小工具厂及机械加工车间普及推广的产品。 小型可转位刀片刃口钝化机的原理；采用齿轮减速电子调速电机传动的行星机构，使刀片自转并公转，由高速旋转的含磨料尼龙盘刷柔动磨削而均匀地钝化刀片刃口，使其锋值减少或消除，达到圆滑平整，既锋利坚固又耐用的目的。 该钝化机由五个部分组成： 1、盘刷头及滑座部分；钝化刀片刃口的含磨料尼龙盘刷，安装在2800转/分高速旋转的电机轴上，电机固定在滑座上由丝扛、固定螺母和手把、控制盘刷上下移动，钝化刀片刃口。 2、刀片转盘传动部分：由齿轮减速电子调速电机传动的行星机构，其转台和刀片转盘可自转并公转，与盘刷接触，可均匀的钝化刀片刃口。 3、机架及箱体部分；盘刷、滑座、转台、显微放大镜及电器都要装在机架上，水箱内装有潜水泵，提供刀片钝化的冷却和润滑。 4、检测部分；在机架侧面装有显微放大镜、支架和托盘，便于刀片刃口钝化值的检测。 5、电气部分；控制转台、刀片转盘的无级调速、盘刷及水泵的开关及刀片钝化时间长短和自动停机。 三、小型可转位刀片刃口钝化机的特点 1、结构紧凑合理，使用灵活可靠。 2、刀片转盘及转台转速无级可调。 3、钝化时间长短可控。 4、刀片刃口钝化参数在机可测。 5、钝化不同刀片形状、规格的容器盘可换。 经有关厂家生产使用证明，刀片刃口钝化机达到设计要求，性能可靠，刀片刃口钝化效果良好。北京人机股份有限公司，在硬质合金刀片钝化后的使用寿命平均提高0.2倍以上，个别刀具提高1-3倍。山东莱芜华顺盟陶瓷新材料有限公司，在陶瓷刀片钝化后的使用寿命平均提高0.5倍以上，个别刀具提高1-3倍。使用寿命的提高幅度大小是与具体加工条件和所选择刃口型式及刃口钝化形状的参数有关。 四、刃口型式与刃口钝化形状及参数 1、常用刃口型式：（见图1） 2、刃口钝化形状：（见图2） 根据不同的加工条件，合理选择刃口型式与刃口形状的参数，实际上就是正确处理好刀具“锐”与“固”的关系，“锐”是刀具切削加工必须具备的特征，同时考虑刃口的“固”也是为了更有效的进行切削加工，提高刀具寿命，减少刀具的消耗费用。通过刀片刃口钝化机的研制和生产使用实践，初步掌握了一些规律，见如下参数推荐表： 从大量的刃口钝化实践经验证实： 1）刃口不一定越锋利越好，也不一定是越钝越好。针对不同加工条件确定不同钝化值才是最好。 2）刃口钝化与刃口型式相结合，是最普遍最有效提高刃口强度和提高刀具寿命降低刀具费用的措施。 3）用微粉砂轮刃磨负倒棱，其微观缺口小(可达0.005-0.010 mm)，加上小钝化参数(0.010-0.030mm),使刃口即锋利坚固又耐用。 有资料表明国外采用较多。 五、刀片刃口钝化效果及经济性 这里，以国内目前普遍使用的硬质合金，陶瓷可转位刀片和整体刀具为例，经刃口钝化后大量实际使用效果综合统计，分别进行测算，以供参考。 1、刀片钝化的节约价值 硬质合金可转位刀片：方形d=15.875，S=4.76，后角α0=11°，单面钝化，每片刀片售价8元，按平均提高寿命25%，则每片刀片节约价值为2元。 陶瓷可转位刀片：方形d=12.7，S=6.35，后角α0=0°,双面钝化，每片刀片售价28元，按平均提高寿命30%，则每片刀片节约价值为8.4元。 2、钝化机钝化能力及创造价值 硬质合金可转位刀片：按平均一次装30片、单面钝化需15分，每小时可钝化120片，每班（按6小时）可钝化720片，每班合1440元，每月（按20天）合2.88万元，一年可钝化17.28万片，创造价值34.56万元。 陶瓷可转位刀片：按平均一次装40片，双面钝化需30分，每小时可钝化80片，每班（按6小时）可钝化480片，合4032元。每月合8万元，一年可钝化11.52万片，创造价值96万元。 由上述钝化能力计算，一般一个中小工具厂或一个大中型机械厂有1台钝化机就够了，即使设备利用率在30-50%，其为工厂的节约价值也是可观的。如1台钝化机价格1.98万/台，不到1个月设备投资就可以收回了。 综上所述，刀片刃口钝化技术十分重要，正如我国古人所说：“千里之堤，溃于蚁穴”，刀片刃口微观缺口这个“蚁穴”虽小，却影响刀具性能和寿命这个“千里之堤”，是不可小视的大问题。 刀片刃口钝化技术是提高刀具寿命减少刀具消耗的有效措施之一，无论在经济和技术两个方面都是可行的，有效的，进一步推动我国切削加工水平的提高，缩小与国外刀具切削性能的差距。 本文对刀具刃口钝化技术实践刚刚起步，缺乏经验，有很多不完善之处，有待进一步改进。提出来的目的是“抛砖引玉”，望引起更多的关注和深入研究，使刀具钝化技术提高一个新水平。 作者地址：北京市朝阳区水碓子10-1-401 邮编：100026 电话：（010）67708772 传真：（010）85980191 手机：13601075045(end)

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