刀具的加工
概述

工件: 刀具,所有種類
材質: 硬質合金和HSS
加工內容: 去毛刺,平整處理,倒圓

1) 去毛刺,平整,拋光的目的

1a)刀具的修毛倒刺

硬質合金,.HSS刀具在制造時兩者皆可出現毛刺.如果不將其在涂層前去除,一旦刀具投入使用,毛刺即會崩離.這樣會產生一個無涂層的裸露點,此處會有較快的磨損并大大縮短刀具的使用壽命.
如圖:毛刺---成形磨削后; 涂層后; 無涂層---毛刺剝落

特點:
-可立刻獲得產品的尺寸精度
-減少刀具崩刃的可能,因為無崩離的毛刺而引發的咬死
- 提高使用壽命
-改善刃口處的涂層的附著性能

1b)對表面的平整處理
表面質量帶來的影響
原則上我們認為,表面越平整,排屑越好.結果是大大減少的廢屑發熱,可實現更高的切削速度.而且表面質量提高后,也減小了同待加工材料咬死的危險性.除此以外,在攻螺紋和螺紋成形加工時,最大可以減小所需切削力的40%.
其他效用
毛糙的表面和尖利的外形會提高負荷下的缺口作用并導致硬質材料涂層的崩離.
.因為涂層后毛糙度也提高了,有必要在涂層前對表面進行平整處理.

OTEC研發了一種工藝,可以對形成毛糙的尖刺進行倒圓.這樣可以大大改善表面質量以及降低缺口作用.

特點:
- 減少刀瘤的形成
- 改善涂層的附著性能
- 改善排屑性能,減少刀瘤,提高壽命和切削速度,減小因溫度帶來的問題

1c)刃口的倒圓

對于穩定性,尺寸精度和高表面質量等,刀具刃口的狀態是最重要的指標.
左下圖為不正確的刃口,帶有磨削后以及利用OTEC設備加工前的小處的崩刃.
硬質合金為較脆的材料,在高壓力下易導致崩裂,特別時當切削硬和韌性的材料,如鈦合金.此種大大小小的開裂缺陷可導致對刃口倒圓的失控
因為崩刃處的涂層的丟失,刀具的`穩定性大大下降,而且因為刃口極大的劣化,表面質量也顯著變差了.

加工前 加工后 刀具尖端

中間的圖表示在用OTEC DF-W機型加工后硬質合金銑刀的刃口.前后區別非常明顯
通過這種OTEC工藝,不但可以實現均勻的刃口倒圓,由此也帶來了顯著提高的表面質量.

刀具涂層前使用OTEC的DF機器進行加工的優點

- 通過對刃口的針對性倒圓處理,使刀具與待加工材料適配.
- 改善運轉的穩定性
- 減少崩刃的趨勢
- 最大可以提高一倍的使用壽命
- 表面質量的最優化
- 均勻的刃口
- 保證了切削的工藝可靠度
- 最大的刃口穩定度實現更高的切削速度,
- 幾無加工痕跡(如切削鋁時的抖動痕跡)
- 尺寸精度,如在階梯鉆削時,若非倒圓,崩刃后尺寸變小

從實踐和試驗中得出如下的倒圓的建議尺寸

-鋁 1-3 μm (加工時間 = 10-30 秒)
-鋼 15-20 μm (加工時間 = 3-5分)
-鈦合金 最大30 μm (加工時間 = 10-15 分)

2)刀具的固定

加工前刀具固定于專用的夾具中,這樣可以保證無接觸的加工并避免損傷.
按待加工的刀具的類型,大小和形狀,有不同的夾緊方式.

夾緊方式舉例說明

帶柄刀具的夾具
( 驅動型夾具 ) 刀片的專用夾具 帶柄刀具的驅動型快速夾具
( 驅動型夾具 )

驅動型刀夾
只要工件的大小合適,刀具都在驅動型刀夾內加工

8 夾頭 可夾直徑最大12mm,刀具最大總直徑=50mm,最多可用于8個刀具
6 夾頭 可夾直徑最大34mm,刀具最大總直徑=60mm,最多可用于6個刀具
4夾頭 可夾直徑最大40mm,刀具最大總直徑=80mm(DF 70),最多可用于4個刀具

刀具夾緊后由專用的磨料帶動,磨料按具體的要求選取
加工的工藝可以選擇不同的參數,使用的磨料,旋轉方向,轉速,加工時間,浸入深度,工件的大小和形狀等等在總體上決定了加工的優劣

3.影響的參數

3 a )磨料

選擇相應的磨料對加工有很大的影響,其中的因素有粒子大小,硬度和密度
作為特別點,核桃殼粒子中可加入打磨或拋光添加劑(如P1拋光膏),此決定了拋磨的強度以及加工后工件的棱和面的狀態
刀具的加工,針對相應的要求,可以使用不同組合的磨料

核桃殼粒子 - 加工HSS刀具,如H 1/400
- .拋光,微小去毛刺和棱邊倒圓
- 視添加劑不同,拋磨強度微小

HSC粒子 - 加工HSS和硬質合金刀具
- 刀具的去毛刺和棱邊倒圓
- 涂層刀具的平整和去除滴子
- 硬質合金刀具的平整和拋光
- 硬質合金最大至 20μm的棱邊倒圓
- 去除焊接殘留
- 按粒度不同,拋磨強度中至強
- 實現很高的表面質量,如Rz.0,5(之前為Rz.2.5)

SIX粒子 - 加工硬質合金刀具
- 硬質合金刀具的平整和棱邊倒圓
- 刀片的加工
- 拋磨強度為強
- 實現高的表面質量

3 b) 視加工時間和磨料的硬質合金刀具的棱邊倒圓

3 c)旋轉方向

通過相應的旋轉方向可以對加工進行針對性的控制
如果需要較強的刃口倒圓,則將旋轉方向同刃口相反即順時針右向(俯視刀柄),如果要求最佳的表面質量以及最小的刃口倒圓,旋轉方向順著刃口即逆時針左向

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,副刃口的倒圓良好 主,副刃口的倒圓良好

3 d)轉速

轉速對加工力也有影響.所使用的磨料的硬度,密度和粒度共同決定了相對不同拋磨強度的轉速
如果選擇轉速太高,可能導致刀具松動,以致排屑槽加工不均勻或不到位.但工件為瘦長形時,高轉速時出現的力可導致刀具的破裂.

3 e) 加工時間
加工時間為最重要的參數,可從幾秒至20分鐘

3 f) 工件尺寸

刀具的尺寸和形狀對加工工藝有影響.而尺寸和形狀為固定值并且

k?nnen nicht ver?ndert werden.

工件直徑越大,刀刃上的速度越高
如果轉速和加工時間一致,較小直徑的刀具(1),相對較大的直徑(2),行程較小,以致拋磨度較小
這種差別可以通過轉速和加工時間來平衡,即小直徑用高轉速(如30-40 U/min),大直徑低轉速(20 U/min.).

3 g)刀具外形

Entgraten

Werkstücke: Zerspanungswerkzeuge aller Art
Werkstoff: Haupts?chlich HSS
Bearbeitungsziel: Entfernen des Schleifgrates

4)刀具的去毛刺

HSS刀具制造中產生的毛刺大大高于硬質合金刀具,此主要指HSS絲錐
工件 大多為絲錐
材料 主要為HSS
加工內容 去除磨削毛刺

磨料 首選 HSC粒子
旋轉方向 0-20% 右,80-100% 左
加工時間 2 – 10分鐘,視毛刺不同

5) 刃口倒圓

工件: 要求棱邊倒圓的所有刀具
材料: 所有刀具材料,主要為硬質合金
l加工內容: 直接使用或涂層前主,副刀刃的倒圓

磨料: HSC粒子,倒圓至 0,02 mm
SIX粒子,倒圓至 0,05 mm
旋轉方向: 100% 右旋
加工時間: 視要求1 – 20 分鐘

加工前 加工后

優點: 精確和平均的刃口倒圓,同時平整排屑槽.提高外觀
評價: 比其他品牌更精確,均勻和簡單,僅我們可以如此精度和均勻度同時進行倒圓和平整
使用簡單,因為工藝將刀具的尺寸和形狀納入其中
帶來涂層的好的附著性能
.提高運行穩定度

6)有及無涂層的刀具的平整

工件 所有類型的刀具
材料 HSS和硬質合金
加工內容 涂層前后的排屑槽的平整;去除涂層帶來的滴子

磨料 HSC 粒子
旋轉方向 用于帶螺旋線的刀具為20%右旋,80%左旋
不帶螺旋線的刀具和刀片為50%右旋;50%左旋
需要同時進行棱邊倒圓時為80%右旋;20%左旋

加工時間 涂層刀具:最大3分鐘,其中30秒右旋,右旋時間進行過長可能損傷主,副刃口的涂層.滴子可在1-2分鐘里去除

非涂層刀具:按加工步驟及表面要求,5-30分鐘

涂層刃口加工前 (800倍放大) 涂層刃口加工后 (800倍放大)

加工前的滴子情況(2000倍放大) 加工后滴子去除(2000倍放大)

加工前的滴子情況(放大2000倍) 加工后的滴子情況(仿佛大2000倍)

優點: 無論是否需要同時倒圓刃口,排屑槽的平整快速而簡單
對涂層后的滴子快速和肯定的去除
工件獨具的形狀對此工藝無影響,因為它被納入工藝參照中

評價: 良好的涂層附著性能
外觀光澤同時得到提高
平整的排屑槽減少了刀瘤
最高提高一倍的切削速度以及降低溫度
提高刀具的壽命