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连云港硬质合金刀具修磨的用途和特点

来源:昂迈工具 更新时间:2020-11-22 14:12:46

以下是连云港硬质合金刀具修磨的用途和特点的详细介绍内容:

连云港硬质合金刀具修磨的用途和特点 [昂迈工具)22f86f2]"内容:齿轮加工中强力喷丸木匠刀具涂层技能研讨

(一)刀具分类

刀具常按加工方式和具体用途,分为车刀、孔加工刀具、铣刀、拉刀、螺纹刀具、齿轮刀具、自动线及数控机床刀具和铰刀等几大类型。

刀具还可以按其它方式进行分类,

如按所用材料分为高速钢具、硬质合金刀具、具、立方氮化硼(CBN)刀具和金刚石刀具等;

按结构分为整体刀具、镶片刀具、机夹刀具和复合刀具等;

按是否标准化分为标准刀具和非标准刀具等。

(二)常用刀具简介

1车刀

车刀是金属切削不使用签名加工中应用广的一种刀具。它可以在车床上加工外圆、端平面、螺纹、内孔,也可用于切槽和切断等。车刀在结构上可分为整体车刀、焊接装配式车刀和机械夹固刀片的车刀。机械夹固刀片的车刀又可分为机床车刀和可转位车刀。机械夹固车刀的切削性能稳定,工人不必磨刀,所以在现代生产中应用越来越多。

2孔加工刀具

孔加工刀具一般可分为两大类:

一类是从实体材料上加工出孔的刀具,常用的有麻花钻、中心钻和深孔钻等;

另一类是对工件上已有孔进行再加工的刀具,常用的有扩孔钻、铰刀及镗刀等。

3铣刀

铣刀是一种应用广泛的多刃回转刀具,其种类很多。按用途分有:

1)加工平面用的,如圆柱平面铣刀、端铣刀等;

2)加工沟槽用的,如立铣刀、T形刀和角度铣刀等;

3)加工成形表面用的,如凸半圆和凹半圆铣刀和加工其它复杂成形表面用的铣刀。铣削的生产率一般较高,加工表面粗糙度值较大。

4拉刀

拉刀是一种加工精度和切削效率都比较高的多齿刀具,广泛应用于大批量生产中,可加工各种内、外表面。拉刀按所加工工件表面的不同,可分为各种内拉刀和外拉刀两类。使用拉刀加工时,除了要根据工件材料选择刀齿的前角、后角,根据工件加工表面的尺寸(如圆孔直径)确定拉刀尺寸外,还需要确定两个参数:

(1)齿升角af[即前后两刀齿(或齿组)的半径或高度之差];

(2)齿距p[即相邻两刀齿之间的轴向距离]。

5螺纹刀具

螺纹可用切削法和滚压法进行加工。

6齿轮刀具

齿轮刀具是用于加工齿轮齿形的刀具。按刀具的工作原理,齿轮分为成形齿轮刀具和展成齿轮刀具。常用的成形齿轮刀具有盘形齿轮铣刀和指形齿轮刀具等。常用的展成齿轮刀具有插齿刀、齿轮滚刀和剃齿刀等。选用齿轮滚刀和插齿刀时,应注意以下几点:

(1)刀具基本参数(模数、齿形角、齿顶高系数等)应与被加工齿轮相同。

(2)刀具精度等级应与被加工齿轮要求的精度等级相当。

(3)刀具旋向应尽可能与被加工齿轮的旋向相同。滚切直齿轮时,一般用左旋齿刀。

7自动线与数控机床刀具

这类刀具的切削部分总的来说与一般刀具没有多大区别不同情况,只是为了适应数控机床和自动线加工的特点,对它们提出了更高的要求。

数控刀具已形成三大系统:车削刀具系统,钻削刀具系统和镗铣刀具系统。

(三)常用刀具种类和应用

1.车刀

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一般使用之车刀尖型式有下列几种:

(1)粗车刀:主要是用来切削大量且多余部份使工作物直径接近需要的尺寸。粗车时表面光度不重要,因此车刀尖可研磨成尖锐的刀峰,但是刀峰通常要有微小的圆度以避免断裂。

(2)精车刀:此刀刃可用油石砺光,以便车出非常圆滑的表面光度,一般来说精车刀之圆鼻比粗车刀大。

(3)圆鼻车刀:可适用许多不同型式的工作是属于常用车刀,磨平顶面时可左右车削也可用来车削黄铜。此车刀也可在肩角上形成圆弧面,也可当精车刀来使用。

(4)切断车刀:只用端部切削工作物,此车刀可用来切断材料及车度沟槽。

(5)螺丝车刀(牙刀):用于车削螺杆或螺帽,依螺纹的形式分60度,或55度V型牙刀,29度梯形牙刀、方形牙刀。

(6)搪孔车刀:用以车削钻过或铸出的孔。达至光制尺寸或真直孔面为目的。

(7)侧面车刀或侧车刀:用来车削工作物端面,右侧车刀通常用在精车轴的未端,左侧车则用来精车肩部的左侧面。

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因工件之加工方式不同而采用不同的刀刃外形,一般可区分为:

(1)右手车刀:由右向左,车削工件外径。

(2)左手车刀:由左向右,车削工件外径。

(3)圆鼻车刀:刀刃为圆弧形,可以左右方向车削,适合圆角或曲面之车削。

(4)右侧车刀:车削右侧端面。

(5)左侧车刀:车削左侧端面。

(6)切断刀:用于切断或切槽。

(7)内孔车刀:用于车削内孔。

(8)外螺纹车刀:用于车削外螺纹。

(9)内螺纹车刀:用于车削内螺纹。

2.孔加工刀具

齿轮加工中强力喷丸

强力喷丸是提高齿轮齿部弯曲疲劳强度和接触疲劳强度的重要方法,是改善齿轮抗咬合能力、提高齿轮寿命的重要途径。本文主要介绍齿轮加工中的强力喷丸工艺。

1、工作原理  

强力喷丸工艺主要是利用高速喷射的细小钢丸在室温下撞击受喷工件表面,使工件表层材料产生弹塑性变形并呈现较高的残余压应力,从而提高工件表面强度及疲劳强度。喷丸一方面使零件表面发生弹性变形,同时也产生了大量孪晶和位错,使材料表面发生加工强化。如图1所示:

.    图1-a   经喷丸处理的零件表面    图1-b 未经喷丸处理的零件表面

喷丸对表面形貌和性能的影响主要表现在改变零件的表面硬度、表面粗糙度、抗应力腐蚀能力和零件的疲劳寿命。零件的材料表层在钢丸束的冲击下发生循环塑性变形。根据材料的性质和状态的不同,喷丸后材料的表层将发生以下变化:硬度变化、组织结构的变化、相转变、表层残余应力场的形成、表面粗糙度的变化等。

2、    喷丸强度的测量方法

当一块金属片接受钢丸流的喷击时会产生弯曲。饱和状态和喷丸强度是喷丸加工工艺中的两个重要概念。饱和状态是指在同一条件下继续喷击而不再改变受喷区域机械特性时的状态。所谓喷丸强度,就是通过打击预制成一定规格的金属片(即试片),在规定的时间使之达到饱和状态的强弱程度,并用试片弯曲的弧高值来度量其喷击的强弱程度。

目前,应用广的美国机动车工程学会喷丸标准中采用阿尔曼提出的喷丸强化检验法——弧高度法,该方法由美国GM公司的J. O. Almen(阿尔门)提出,并由SAEJ442a和SAE443标准规定的测量方法,其要点是用一定规格的弹簧钢试片通过检测喷丸强化后的形状变化来反映喷丸效果。对薄板试片进行单面喷丸时,由于表面层在弹丸作用下产生参与拉伸形变,所以薄板向喷丸面呈球面弯曲。通常在一定跨度距离上测量球面的弧高度值,用其来度量喷丸的强度。测定弧高度值是通过将阿尔门试片固定在夹具上,经喷丸后,再取下试片,然后用阿尔门量规测量试片经单面喷丸作用下产生的参与拉伸形变量(即弧高度值)。如用试片测得的弧高值为0.35mm时,记作0.35A。

喷丸强度的另一种检验方法为残余应力检测,即对经强力喷丸后的工件进行残余应力的检测,具体的检验方法为X射线衍射法。在美国SAE J784a标准中推荐如下方法:X射线的入射和衍射束必须平行于齿轮的齿根,圆柱直齿轮和圆柱螺旋齿轮上的测量位置应当在齿根的宽度中央,照射区域必须集中在齿根圆角的中心,不能横向延伸超出规定的齿根圆角表面深度的测量点,照射区域大小的控制可以通过对直光束和适当遮盖齿根表面实现;在每个选定受检的齿轮上,少要任选两个齿进行评估,两齿间隔180。如果齿的有效齿廓受到保护没有研磨,则可以认为齿根研磨的用于表面下残余应力测量的齿轮未受损坏并且可以用于生产。

3、    喷丸对提高零件疲劳抗力的作用

a.借助表面冷变形实现材料表面强化的本质在于冷变形造成材料表层组织结构的变化、引入残余压应力以及表面形貌的变化。

b. 喷丸使材料表面性能改善

c. 强化喷丸过程中,当微小球形钢丸高速撞击受喷工件表面时,使工件表层材料产生弹、塑性变形,撞击处因塑性形变而产生一压坑,撞击导致压坑附近的表面材料发生径向延伸。当越来越多的钢丸撞击到受喷工件表面时,工件表面越来越多的部分因吸收高速运动钢丸的动能而产生塑性流变,使表面材料因塑性变化而产生的径向延伸区域越来越大,发生塑性形变的表面逐步连接成片,则使工件表面逐步形成一层均匀的塑性变形层。塑性变形层形成后,继续喷丸会使塑变层因继续延伸而厚度逐步变薄,同时塑变层的径向延伸会因受到邻近区域的限制而导致重叠部分发生破坏,终塑变层因持续的喷丸而剥落。所以必须对喷丸的时间加以严格的控制。

4、喷丸对渗碳齿轮表层残余应力的影响

关于喷丸使工件表面形成残余应力的原因,根据Al-Obaid等人的观点:当高速钢丸撞击到试样表面,撞击处产生塑性变形而残余一压坑,当越来越多的钢丸撞击到试样表面时,则会在试样表层产生一层均匀的塑变层,由于塑性变形层的体积膨胀会受到来自未塑性变形近邻区域的限制,因此整个塑变层受到一压应力。

由于残余压应力及其分布对齿轮疲劳寿命有较大的影响,而喷丸强化工艺的优劣将直接影响残余应力大小及其分布。因此准确测定受喷零件的表层残余应力对于评价喷丸工艺的优劣是一个行之有效的手段。

5、喷丸对零件表面粗糙度的影响

强化喷丸会引起零件受喷表面的塑性变形,使零件的表面粗糙度发生变化。表面粗糙度是一种微观几何形状误差,又称为微观不平度。表面粗糙度和表面波度、形状误差一样,都属于零件的几何形状误差,表面粗糙度对于机器零件的使用性能有着重要的影响。喷丸对材料表面粗糙度的影响通常在Ra0.6~20mm范围内。在不改变工艺参数的条件下,材料原始表面粗糙度愈高,喷丸后的Ra值愈大。生产实践证明,一般情况下,喷前表面粗糙度在6.3mm以下,喷丸可以提高或维持原表面粗糙度,如果原表面粗糙度在6.3mm以上,则喷丸后表面粗糙度有所降低。

在生产实践中,要想获得较理想的喷丸表面,应从以下几个方面着手:

提供较好的原始表面,Ra值应在6.3mm以下;

选择合理的钢丸直径和喷丸压力;

在大直径钢丸喷丸强化后,采用较小钢丸低压力(不能改变喷丸强度值)覆盖一次,可达到较好的表面粗糙度。

喷丸后的零件表面应轻微打磨,打磨时要控制表面金属去除量。这样,既不损害喷丸的强化效果,又可改善表面粗糙度。当然,这是一个多因素问题,不论采用什么方法,必须同时考虑其他因素的影响。

6 、工艺参数对喷丸效果的影响

对喷丸质量有影响的主要有以下几个方面:

钢丸材料、钢丸直径、钢丸速度、钢丸流量、喷射角度、喷射距离、喷射时间、覆盖率等。其中任何一个参数的变化都会不同程度地影响喷丸强化的效果。

a、钢丸的材料、硬度、尺寸及粒度对喷丸效果的影响

铸铁丸和铸钢丸通常用于硬齿面齿轮的喷丸。铸铁丸的缺点是韧性较低,在喷丸过程中易于破碎、耗损量大,对破碎的钢丸要及时分离,否则会影响受喷表面质量。但铸铁丸的优点是价格便宜、硬度高,可以使受喷表面产生较高的残余压应力。铸钢丸与铸铁丸相比,其优点是不易破碎,对受喷表面几何形貌有利。但铸钢丸硬度较铸铁丸低,在其他条件相同时,受喷表面的残余压应力低于铸铁丸。

木匠刀具涂层技能研讨

“木匠刀具涂层技能研讨”

化学气相堆积法(CVD)和物理气相堆积法 (PVD)将较硬的资料涂到硬质合金、髙速刚刀具外表,提髙刀具耐磨性、化学稳定性等性能已在金属

切削刀具中得到了充分的证实。现在在发达国家,涂层高速刚刀具的使用率已占金属切削髙速刚刀具的50p%,涂层硬度合金刀片已占硬质合金

转位刀片的60p%。我国从八十年代初开端研 究涂层技能,八十年代中期涂层逐渐在工业生产中得到了使用,并开端从工业发达国家引入先进的涂层设备和技能。

1.涂层高速钢

由于CVD是一种高温工艺,高速刚刀具经涂层后需求从头热处理,这样就会发作变形,降低刀具的精度。因此.高速钢涂层常选用PVD涂层。

PVD法的堆积温度低于髙速钢回火温度,可使预先经热处理的髙速刚刀具机械性能不受影响,还可防止刀具变形。高速刚刀具选用的PVD涂层办法

包括多弧离子涂、空心阴极离子涂和阴极等离子涂技能。

髙速刚刀具常用涂层资料有TiN和TiC,实际使用证实TiN涂层性能较为明显,而TiC是金属成型东西、螺纹滚压成型模具等作业外表的理想涂层。除此之外,还在研讨开发TiCN、CrCN涂层材

料及TiC-TiCN、Ti-TiC-TiN等复合涂层。我国开

发研讨的(Ti,Ai)N新型涂层资料,其硬度和耐磨 性均高于TiN涂层,由于(Ti,Ai)N与基体之间有一过渡层(a —Ti FeTD,因此使涂层与基体之间具有较强的结合强度,提髙了涂层的耐磨性。

髙速刚刀具涂层目的是提髙刀具耐磨性和化学稳定性。但TiN和TiC化学稳定性并不令人满意,TiC涂层在300400C时就开端氧化,TiN涂层在450 C以上时也开端氧化。

2.涂层硬质合金

硬质合金是由硬度和熔点都很髙的碳化物和金属粘结剂组成,用粉末冶金工艺制成的。硬质合 金的硬度很高,可达HRC7482,耐磨性也较好,

特别是耐热性,它所答应的作业温度可达800‰1000C。因此,硬质合金涂层既可选用CVD技能,也可选用PVD技能。等离子辅佐化学气相堆积

(PCVD)利用CVD和PVD的利益,成功地用于硬质合金涂层。由于涂层温度(450650 C)低,在硬

质合金基体与涂层资料之间不会发作分散、相变或 交流反响,因此基本上坚持了刀片原有的韧性,具有良好的切削性能。此外,硬质合金刀具还可以采 用CVD和PVD联合涂层办法:经CVD涂层后又

进行PVD涂层。其间CVD涂层资料为TiC和TiN,主要目的是提髙刀片刃口的尖利性。

3.涂层木匠刀具

近来研讨标明TiN涂层高速刚刀具在切削山毛榉、栋木、云杉和翠柏时,刀具耐磨性都有不同程 度的提高。但是,关于硬质合金刀具而言,涂层后的

耐磨性,其成果比较复杂。在用TiN涂层硬质合金锯齿时,锯齿的耐磨性仅有轻微的改进。用A12Os- TiC复合涂层(CVD法)时,也只有轻微的提髙(涂在锯齿的前刀面,切削柏树)。另一研讨发现,在铣

削刨花板时,TiN涂层硬质合金刀具(CVD法)的耐磨性改进甚微;TiN涂层锯齿前刀面,耐磨性有

些改进。以上研讨显示?木匠刀具耐磨性和涂层的 关系并不能阐明涂层的真实价值。

在用PVD法涂层木匠刀具进行切削试验时,发现T!N涂层的碳化钨硬质合金锯片(涂覆前齿面)锯切硬质纤维板时,锯齿磨损量降低了,但锯切

刨花板、胶合板时,却没有明显的优越性。

硬质合金刀具通过涂层后,耐磨性之所以改进不明显,是因为刀具刃口邻近的涂层资料过早地脱落。CVD法涂层温度较髙,导致在基体和涂层之间

构成脆性的粘结相。在涂层剩余应力及切削热、切削力作用下,刃口上的涂层很快地脱落。和CVD法相比,PVD法涂层温度低得多。因此,PVD法涂层的刀具,可获得较好涂层结构和髙的涂层硬度,刀具刃口尖利度也改进了。此外,PVD法涂层刀具有较好抗龟裂的能力。

九十年代中期,研讨人员在用PVD法涂层木匠刀具方面进行了一些研讨,从硬质合金碳化物尺寸、粘结剂含量和涂层资料等方面进行研讨。碳化

物颗粒尺寸分别为0.8pm,1.7;im和1.7fxm,对应的钴含量分别为3%,4%,6%和10%。涂层资料为TiN,TiN-TiCN-TiN和TiAlN2,对应的涂层厚度为3. 5/xm,5.5pm和3/im。涂在刀具的前刀面上。试验成果标明三种涂层资料均出现涂层剝落,

但TiN和TKN、CN)要比TiAlN2小得多,并且细颗粒和低含钴量的刀具,耐磨性提髙了10%至30%。但关于含钴量髙的刀具,涂层反而降低了耐磨性。研讨还指出涂层粘结强度是涂层脱落的致命因素。

刀具刃口钝化是一个不被普遍重视,而又十分重要的问题。它之所以重要就在于:经钝化后的刀具能有用进步刃口强度、进步刀具寿数和切削进程的稳定性。

大家知道刀具是机床的“牙齿”,影响刀具切削功能和刀具寿数的首要因素,除了刀具资料、刀具几许参数、刀具结构、切削用量优化等,通过很多的刀具刃口钝化试验显现: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条件。

何谓刀具刃口钝化?

刀具钝化是指刀具或刀片在精磨之后,涂层之前的一道工序,通过对刀具进行去毛刺、平整、抛光的处理,从而进步刀具质量和延伸使用寿数。其名称现在国内外尚不一致,有称“刃口钝化”、“刃口强化”、“刃口珩磨”、“刃口准备”或“ER(Edge

Radiusing)处理”等。

为什么要进行刀具刃口钝化?

经一般砂轮或金刚石砂轮刃磨后的刀具刃口,存在程度不同的微观缺口(即细小崩刃与锯口)。前者可用肉眼和一般放大镜观察到,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。在切削进程中刀具刃口微观缺口极易扩展,加快刀具磨损和损坏。

现代高速切削加工和自动化机床对刀具功能和稳定性提出了更高的要求,特别是涂层刀具在涂层前必须通过刀口的钝化处理,才干保证涂层的牢固性和使用寿数。  

刀具钝化的意图

刃口钝化技术,其意图就是处理刃磨后的刀具刃口微观缺口的缺点,使其锋值削减或消除,到达圆滑平整,既尖利坚固又经用的意图。

常见刃口方式

锐刃

【锐刃】刃磨前、后刀面相交而自然构成的税刃,其刃口尖利、强度差、易磨损。一般用于精加工刀具。

 

倒棱刃

【倒棱刃】在刃口邻近前刀面上,刃磨出很窄的负前角棱边,大大进步了刃口的强度。用于粗加工和半精加工等刀具。

消振棱刃

【消振棱刃】在刃口邻近的后刀面上磨出一条很窄的负后角棱边,切削时增大刀具与工件的触摸面积,消除切削进程振荡。用于工艺体系刚性不足时所用的单刃刀具。

百刃

【百刃】在刃口邻近的后刀面上磨有一条后角为0°的窄边或刃带,可起到支撑导向和挤压光整作用,用于铰刀、拉刀等多刃刀具。

倒圆刃

【倒圆刃】在对口上刃磨或钝化成必定参数的圆角,添加刃口强度,进步刀具寿数,用于各种粗加工和半精加工的可转位刀具。

刃口钝化形状

刃口钝化几许形状,对刀具寿数有很大影响:一种为圆弧刃,一种为瀑布型刃。

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圆弧形刃口

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瀑布型刃口

【圆弧型刃口】在刃口转角处构成对称圆弧,占80%以上的刀具所采用,适用于粗精加工。

【瀑布型刃口】在刃口转角处的顶面与侧面比率一般为2:1,为不对称圆弧,适用于恶劣的冲击性加工。

刀具钝化的首要效果

刃口的圆化:去除刃口毛刺、到达准确一致的倒圆加工。

刃口毛刺导致刀具磨损,加工工件的表面也会变得粗糙,经钝化处理后,刃口变得很润滑,极大削减崩刃,工件表面光洁度也会进步。

对刀具凹槽均匀的抛光,进步表面质量和排削功能。

槽表面越平整润滑,排屑就越好,就可完成更高速度的切削。一起表面质量进步后,也减小了刀具与加工资料咬死的危险性。并可削减40%的切削力,切削更流通。

钝化参数的选择

通过刀片刃口钝化机的研制和生产使用实践,开始掌握了一些规则。针对不同加工条件,选择刃口型式和钝化参数十分重要。由于刀片材质不同,加工条件不同,所选用的刃口型式和刃口钝化形状的参数也不同,否则达不到延伸刀具寿数的预期效果。见如下参数推荐表:

与国外刃口钝化参数相对照,占70%刀具钝化值是在0.0254-0.0762之间。蕞大值:0.127-0.2032mm。蕞小值: 0.0127mm。即使钝化那么小,也明显地强化了刀具刃口。

从很多的刃口钝化实践经验证实:

1)刃口不必定越尖利越好,也不必定是越钝越好。针对不同加工条件确定不同钝化值才是蕞好。

2)刃口钝化与刃口型式相结合,是普遍有用进步刃口强度和进步刀具寿数下降刀具费用的办法。

3)用微粉砂轮刃磨负倒棱,其微观缺口小(可达0.005-0.010mm),加上小钝化参数(0.010-0.030mm),使刃口即尖利坚固又经用。

涂层的抛光

去除刀具涂层后发生的杰出小滴,进步表面光洁度、添加润滑油的吸附。

涂层后的刀具表面会发生一些细小的杰出小滴,进步了表面粗糙度,使得刀具在切削进程简单发生较大的摩擦热,下降切削速度。通过钝化抛光后,小滴被去除,一起留下了许多小孔,在加工时可以吸附更多的切削液,使得切削时发生的热量大大削减,可以极大得进步切削加工的速度。

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