俗话说“工欲善其事必先利其器”,这个道理从古至今都被很好地延续并传扬着,然而在机床行业,刀具似乎并不是越“快”越好,很多在初接触到机床刀具的时候,都有着一个疑问“为何好好的刀具要进行钝化处理呢?”今天就让我们一起来了解一下关于“刀具钝化”的那些事儿。
其实,刀具钝化并不是大家字面理解的意思,而是一种有效提高刀具使用寿命的手段。通过平整、抛光、去毛刺等工序达到提高刀具质
硬质合金刀具材料
俗话说“工欲善其事必先利其器”,这个道理从古至今都被很好地延续并传扬着,然而在机床行业,刀具似乎并不是越“快”越好,很多在初接触到机床刀具的时候,都有着一个疑问“为何好好的刀具要进行钝化处理呢?”今天就让我们一起来了解一下关于“刀具钝化”的那些事儿。
其实,刀具钝化并不是大家字面理解的意思,而是一种有效提高刀具使用寿命的手段。通过平整、抛光、去毛刺等工序达到提高刀具质量的目的。这其实是刀具在精磨之后,涂层之前的一道正常工序。一般来说,刀具钝化抛光的方式分为毛刷、喷砂、拖拽式抛光机,这其中又属毛刷与拖拽式的应用为广泛。
从事金属切削行业的人都知道,刀具在成品前会经过砂轮刃磨,但是刃磨加工会造成不同程度的微观缺口。这就导致数控机床在进行高速切削的同时微观缺口会极易扩展,从而加快刀具的磨损和损坏。现代的切削技术中对刀具的稳定性和精密性都有了严格要求,因此数控刀具在涂层前必须经过刀口的钝化处理,才能保证涂层的牢固性和使用寿命。
刀具钝化的优势与目的
1.抵抗刀具物理磨损
在切削过程中刀具表面会被工件逐渐耗损,切削过程中切削刃在高温高压下也易发生塑性变形。刀具的钝化处理可以帮助刀具提高刚性,避免刀具过早丧失切削性能。
2.保持工件的光洁度
刀具刃口有毛刺会导致刀具磨损,加工工件的表面也会变得粗糙。经钝化处理后,刀具的刃口会变得很光滑,崩刃现象也会相应减少,工件表面光洁度也会提高。
3.方便凹槽排屑
对刀具凹槽抛光处理可以提高表面质量和排屑性能,凹槽表面越平整光滑,排屑就越好,就可实现更连贯的的切削加工。
数控机床的刀具在经过钝化抛光后,表面会留下许多小孔,在加工时这些小孔可以吸附更多的切削液,使得切削时产生的热量大大减少,极大得提高切削加工的速度。
综上所述,刀片刃口钝化十分重要,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“千里之提”,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。
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,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