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發布時間：2020-12-24 18:53
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俗話說“工欲善其事必先利其器”，這個道理從古至今都被很好地延續并傳揚著，然而在機床行業，刀具似乎并不是越“快”越好，很多在初接觸到機床刀具的時候，都有著一個疑問“為何好好的刀具要進行鈍化處理呢？”今天就讓我們一起來了解一下關于“刀具鈍化”的那些事兒。
其實，刀具鈍化并不是大家字面理解的意思，而是一種有效提高刀具使用壽命的手段。通過平整、拋光、去毛刺等工序達到提高刀具質量的目的。這其實是刀具在精磨之后，涂層之前的一道正常工序。一般來說，刀具鈍化拋光的方式分為毛刷、噴砂、拖拽式拋光機，這其中又屬毛刷與拖拽式的應用為廣泛。
從事金屬切削行業的人都知道，刀具在成品前會經過砂輪刃磨，但是刃磨加工會造成不同程度的微觀缺口。這就導致數控機床在進行高速切削的同時微觀缺口會極易擴展，從而加快刀具的磨損和損壞。現代的切削技術中對刀具的穩定性和精密性都有了嚴格要求，因此數控刀具在涂層前必須經過刀口的鈍化處理，才能保證涂層的牢固性和使用壽命。
刀具鈍化的優勢與目的
1.抵抗刀具物理磨損
在切削過程中刀具表面會被工件逐漸耗損，切削過程中切削刃在高溫高壓下也易發生塑性變形。刀具的鈍化處理可以幫助刀具提高剛性，避免刀具過早喪失切削性能。
2.保持工件的光潔度
刀具刃口有毛刺會導致刀具磨損，加工工件的表面也會變得粗糙。經鈍化處理后，刀具的刃口會變得很光滑，崩刃現象也會相應減少，工件表面光潔度也會提高。
3.方便凹槽排屑
對刀具凹槽拋光處理可以提高表面質量和排屑性能，凹槽表面越平整光滑，排屑就越好，就可實現更連貫的的切削加工。
數控機床的刀具在經過鈍化拋光后，表面會留下許多小孔，在加工時這些小孔可以吸附更多的切削液，使得切削時產生的熱量大大減少，極大得提高切削加工的速度。
綜上所述，刀片刃口鈍化十分重要，正如我國古人所說“千里之堤，潰于蟻穴”，刀片刃口微觀缺口這個“蟻穴”雖小，卻影響刀具性能和壽命這個“千里之提”，是不可小視的大問題。刀片刃口鈍化技術是提高刀具壽命減少刀具消耗的有效措施之一。無論在經濟和技術兩個方面都是可行的、有效的，進一步推動我國切削加工水平的提高，縮小與國外刀具切削性能的差距。
活塞環主要分為氣環和油環兩種。
活塞環的作用
氣環的作用是保證氣缸與活塞間的密封性，防止漏氣，并且要把活塞頂部吸收的大部分熱量傳給氣缸壁，由冷卻水帶走；油環起布油和刮油的作用，下行時刮除氣缸壁上多余的機油，上行時在氣缸壁上鋪涂一層均勻的油膜。這樣既可以防止機油竄入氣缸中燃燒掉，又可以減少活塞與氣缸壁的摩擦阻力。此外，油環還能起到輔助封氣的作用。
活塞環的工作條件及性能要求
活塞環工作時受到氣缸中高溫、高壓燃氣的作用，溫度較高（尤其是，溫度可達600K）。活塞環在氣缸內做高速運動，加上高溫下部分機油出現變質，使活塞環的潤滑條件變差，難以保證液體潤滑，磨損嚴重。因此，要求活塞環彈性好，強度高、耐磨損。
活塞環的間隙
活塞環會在發動機運轉過程中與高溫氣體接觸發生熱膨脹現象，而周期性的往復運動又使其出現徑向脹縮變形。因此，為了保證正常的工作，活塞環在氣缸內應該具有以下間隙。
d—活塞環內徑；B—活塞環寬度
■ 端隙又稱開口間隙，是指活塞環在冷態下裝入氣缸后，該環在上止點時，環的兩端頭之間的間隙。一般為0.25~0.50mm。
■ 側隙又稱邊隙，是指活塞環裝入活塞后，其側面與活塞環槽之間的間隙。第道環因為工作溫度高，間隙較大，一般為0.04~0.10mm；其他環一般為0.03~0.07mm。油環側隙比氣環小。
■ 背隙是指活塞環裝入氣缸后，活塞環內圓柱面與活塞環槽底部間的間隙，一般為0.50~1.00mm。油環背隙較氣環大，有利于增大存油間隙，便于減壓泄油。
活塞環的泵油作用
由于側隙和背隙的存在，當發動機工作時，活塞環便產生了泵油作用。其原因是，活塞下行時，活塞環靠在環槽的上方，活塞環從缸壁上刮下來的機油充入環槽下方；當活塞上行時，活塞環又靠在環槽的下方，同時將機油擠壓到環槽上方。如此反復運動，就將缸壁上的機油泵入燃燒室。由于活塞環的泵油作用，使機油竄入燃燒室，會使燃燒室內形成積炭和增加機油消耗，并且還可能在環槽（尤其是第道氣環槽）中形成積炭，使環卡死，失去密封作用，甚至折斷活塞環。
氣 環
■ 氣環的密封機理
活塞環有一個切口，且在自由狀態下不是圓環形，其外形尺寸比氣缸的內徑大些，因此，它隨活塞一起裝入氣缸后，便產生彈力而緊貼在氣缸壁上。
活塞環在燃氣壓力作用下，壓緊在環槽的下端面上，于是燃氣便繞流到環的背面，并發生膨脹，其壓力下降。同時，燃氣壓力對環背的作用力使活塞環更緊地貼在氣缸壁上。壓力已有所降低的燃氣，從第道氣環的切口漏到第二道氣環的上平面時，又把這道氣環壓貼在第二環槽的下端面上，于是，燃氣又繞流到這個環的背面，再發生膨脹，其壓力又進一步降低。
如此繼續進行下去，從后一道氣環漏出來的燃氣，其壓力和流速已經大大減小，因而泄漏的燃氣量也就很少了。因此，為數很少的幾道切口相互錯開的氣環所構成的“迷宮式”封氣裝置，就足以對氣缸中的高壓燃氣進行有效的密封。
氣環的斷面形狀及各環間隙處的氣體壓力
■ 氣環的切口
氣缸內的燃氣漏入曲軸箱的主要通路是活塞環的切口，因此，切口的形狀和裝入氣缸后的間隙大小對于漏入曲軸箱的燃氣量有一定的影響，切口間隙過大，則漏氣嚴重，使發動機功率減小；間隙過小，活塞環受熱膨脹后就有可能卡死或折斷。切口間隙值一般為0.25~0.8mm。第道氣環的溫度，因而其切口間隙值。
氣環的切口形狀
直角形切口工藝性好；階梯形切口的密封性好，但工藝性較差；斜口形切口，斜角一般為30°或45°，其密封作用和工藝性均介于前兩種之間，但其銳角部位在套裝入活塞時容易折損；圖中(d)為二沖程發動機活塞環的帶防轉銷釘槽的切口，壓配在活塞環槽中的銷釘，是用來防止活塞環在工作中繞活塞中心線轉動的。
■ 氣環斷面形狀
氣環的斷面形狀
■ 矩形環的優點是結構簡單、制造方便、散熱性好、廢品率低；缺點主要是有泵油作用，容易造成機油消耗量過大并有可能形成燃燒室積炭。另外，矩形環的刮油性、磨合性及密封性較差，現代汽車基本不采用。
■ 錐面環的優點是與氣缸壁的接觸為線接觸，密封和磨合性能較好，刮油作用明顯，容易形成油膜以改善潤滑；缺點是傳熱性能較差。錐面環主要應用在除第道環外的其他環。
■ 扭曲環是當代汽車發動機廣泛應用的一種活塞環，主要是因為扭曲環除具有錐面環的優點之外，還能減小泵油作用，減輕磨損、提高散熱性能。安裝扭曲環時應特別注意：內圓切槽向上，外圓切槽向下，不能裝反。
■ 梯形環的主要優點是能把沉積在環槽中的結焦擠出，從而避免了活塞環被黏結而出現折斷，同時其密封性能優越，使用壽命長；缺點主要是上下兩端面的精磨工藝較復雜。梯形環在熱負荷較大的柴油發動機上使用較多。
■ 桶面環的優點是活塞的上下行程都可以形成楔形油膜以改善潤滑，對活塞在氣缸內擺動的適應性好，接觸面積小，有利于密封；缺點是凸圓弧面加工困難，多用于強化柴油發動機的第道環。
油 環
油環分為普通油環和組合油環兩種。
普通油環是用合金鑄鐵制造的。其外圓面的中間切有一道凹槽，在凹槽底部加工出很多穿通的排油小孔或狹縫。油環上唇的上端面外緣一般均有倒角，可以使油環向上運動時能夠形成油楔。機油可以把油環推離氣缸壁，從而易于進入油環的切槽內。下唇的下端面外緣不倒角，這樣向下刮油能力較強。鼻式油環和雙鼻式油環的刮油能力更強，但加工較困難。
油環及其刮油作用
油環的斷面形狀
對于由三個刮油鋼片和兩個彈性襯環組成的組合式油環，軸向襯環夾裝在第二、第三刮油片之間，徑向襯環使三個刮油片壓緊在氣缸壁上。這種油環的優點是，片環薄，對氣缸壁的比壓（單位面積上的壓力）大，因而刮油作用強；三個刮油片是各自獨立的，故對氣缸的適應性好；重量輕；回油通路大。因此，組合油環在高速發動機上得到較廣的應用。其缺點是制造成本高（片環的外表面必須鍍鉻，否則滑動性不好）。
車刀的刃磨與裝夾
車刀裝置狀況的好壞直接影響到被加工零件的尺度精度和外表粗糙度，假如我們不留意車刀的正確裝置，就會降低切削效果，乃至損壞刀具和工件。
1.車刀裝夾的基本要求
（1）車刀不能伸出刀架太長，在滿意車削的狀況下，盡可能伸出短些。因為車刀伸出過常，刀桿剛性相對削弱，簡單發生振蕩，使車出的工件外表光潔度差。一般車刀伸出的長度不超越刀桿厚度的2倍。切槽刀車刀伸出的長度比槽深多2～3mm。 堵截刀車刀伸出的長度比工件壁厚多2～3mm。
（2）車刀刀尖應對準工件的中心。車刀裝置得過高或過低都會引起車刀視點的變化而影響正常切削。
（3）車刀刀桿應與車床主軸軸線垂直 。
（4）裝車刀用的墊片要平整，盡可能地用厚墊片以削減片數，一般只用2～3片。如墊刀片的片數太多或不平整，會使車刀發生振蕩，影響切削。各墊片應墊在在刀桿正下方，前端與刀座邊際齊。
（5）裝上車刀后，要緊固刀架螺釘，一般要緊固兩個螺釘。緊固時，應運用專用扳手輪換逐一擰緊。不必加力桿，避免使螺釘受力過大而損害。
為進步車削作業效率，刃磨車刀時充分考慮刀具各刃的綜合應用，車刀裝置在刀架上，在不滾動或少滾動刀架的狀況下完結盡量多的作業。下面介紹幾種批量生產時車刀的裝夾方法。
2. 車刀的裝夾方法
（1）如圖1所示，工件需求車外圓、車端面、倒角，假如只用一把車刀需求滾動刀架。
若把車刀前面磨成如圖2所示，在不滾動刀架的狀況下就能夠完結車外圓、車端面、倒角作業。
（2）如圖3所示，工件需鉆孔、孔口倒角。一般狀況下需求麻花鉆、外圓車刀、孔口倒角用車刀、450偏刀（或將外圓車刀偏轉車端面）
若將車刀前面磨成如圖4，車端面時，從工件外圓車至工件中心，在工件中心處縱向移動2.7mm，然后中滑板退刀進行孔口倒角至要求，然后削減刀具裝夾，削減作業程序，進步效率。
（3）如圖5所示，軸上切槽、槽的兩端倒角。一般狀況下需求切槽刀，而且需求偏轉刀架倒角，而左端的倒角很簡單碰到卡盤，極不安全。若將切槽刀左右刃別離刃磨來契合倒角要求（如圖6的車刀前面圖），不需求偏轉刀架即可完結切槽、倒角的作業。
（4）如圖7所示，工件需求車外圓、車端面、切槽、倒角、倒圓。將車刀前面刃磨成如圖8所示，不滾動刀架的狀況下一次完結一切操作。AD刃車外圓，AB刃起修光效果。AB刃切端面挨近中心時DE刃倒圓。AB刃切槽時，BC刃倒角。
（5）如圖9所示，對管材孔口倒角和端面倒角。可將車刀前面刃磨成如圖10所示。車刀裝在刀架上，調理固定好中滑板方位。經過小滑板調理軸向倒角的巨細。能夠只動小滑板完結孔口倒角和端面倒角。
（6）如圖11所示的導管。
按照如圖12所示下料。備料時兩切槽刀裝夾于刀架上。右端切槽刀用于切端面、定位。左端切槽刀用于堵截。兩刀刃切削距離28mm，然后確保中滑板進刀一次完結下料作業。
（7）在普車上下料：將鋸片式銑刀裝在刀桿上，裝夾于自定心卡盤上。如圖13所示，將夾具裝夾于刀架上，上孔穿工件并用內六角螺母鎖緊，下孔穿限位資料并用內六角螺母鎖緊（以便快速確定資料尺度）。中滑板進刀即可完結下料作業，然后將車床改為簡易銑床用。
3.刃磨留意事項
批量生產機遇夾車刀不一定滿意車削要求，一般要根據圖樣要求自己刃磨車刀，刃磨時應留意以下幾方面：
（1）砂輪的挑選：氧化鋁砂輪（白色）適用于刃磨高速鋼車刀和硬質合金車刀的刀桿部分。（綠色）碳化硅砂輪適用于刃磨硬質合金車刀刀頭。粗磨時挑選較粗的磨粒能夠進步生產率。精磨時挑選較細的磨粒能夠減小外表粗糙度。
（2）砂輪的修整：刃磨前用砂輪刀、砂條或金剛筆對砂輪外表進行修整，在修整時稍加壓力并來回移動。
（3）車刀高低有必要控制在砂輪水平中心。刀尖上翹約3°～8°，車刀觸摸砂輪應作左右方向水平移動。當車刀脫離砂輪時,刀尖需向上抬起,以防磨好的刀刃被砂輪碰傷。磨主后邊時,刀桿尾部向左偏過一個主偏角的視點,磨副后角時,刀桿尾部向右偏過一個副偏角的視點。修磨刀尖圓弧時，通常以左手握車刀前端為支點，用右手滾動車刀尾部。
（4）刃磨車刀時，雙手握車刀，輕靠砂輪旋轉外表，并作水平方向的左右緩慢移動，避免砂輪外表呈現凹坑，直至刃磨視點完結。
（5）刃磨硬質合金車刀時,不可把刀頭部分放入水中冷卻,以防刀片突然冷卻而碎裂。 刃磨高速鋼車刀有必要隨時沾水冷卻，以防退火。
（6）粗磨:磨主后邊，一起磨出主偏角及主后角；磨副后邊, 一起磨出副偏角及副后角；磨前面,一起磨出前角及刃傾角。
（7）精磨：修磨前面、修磨主后邊和副后邊、修磨刀尖圓弧。
（8）研磨：經過刃磨的車刀，其切削刃有時不行平滑，這時用油石加少量機油對切削刃進行研磨，能夠進步刀具耐用度和工件外表的加工質量。研磨時將油石與刀面貼平，然后將油石沿刀面上下或左右移動。研磨時要求動作平穩，用力均勻，不能破壞刃磨好的刃口。
（9）經過目測法、樣板法、視點測量儀查看刀具是否契合要求，也能夠進行試車查看。批量生產時將車刀刃磨成契合圖樣車削要求，在不滾動刀架或少滾動刀架的狀況下完結盡量多的作業能蕞大極限的進步加工效率。但對操作者要求較高，需求在作業中不斷加以總結進步。
切削加工是包括機床、刀具、零件、夾具、工藝的多變量雜亂時變體系，切削參數對應的切削狀況，以及獲取的加工作用遭到切削體系各個環節、眾多參數的影響，難以樹立標準一致的切削工藝體系模型來描繪和優化工藝參數。作為刀具的首要供給方，刀具廠商往往選用折衷計劃，針對所供給的刀具和被加工目標，為工藝人員引薦可用的切削參數或近似加工事例，不供給刀具壽數和加工作用猜測，多依靠實踐加工成果進行粗略點評。
選用數控機床進行金屬切削加工，不只是航空航天制作業的首要金屬切削辦法，也在整個工業出產中占據干流。在數控切削辦法的革新中，出產質量辦理也發生了很大的革新。傳統手工機床加工零件，獨自工序的加工質量多依靠工人的技能，而在數控加工中，工藝人員不只需求負責工藝擬定，還要進行數控加工程序編制、數控刀具挑選與工藝參數擬定。因而數控加工功率與加工質量遭到數控刀具的影響顯著。
航空航天制作業的加工辦法以小批量、多種類混線加工為主，相關于大批量出產的轎車制作行業，在零件切削加工出產中，因為零件資料的難加工和零件結構的難加工特性，不只對高功用數控刀具有火急的需求，并且適宜的刀具辦理技能對數控出產質量的進步具有重要的含義和使用價值。
狹義上的刀具辦理技能只涉及刀具的物流辦理。在轎車發動機等批量化出產中使用的刀具辦理技能不只包括刀具的物流辦理，還包括刀具定義、切削參數、切削數據、刀具調整與刀具修磨、CAM接口、刀具用量猜測等。經過刀具辦理技能的使用，能夠把量產中的刀具獨立出來，由專業化的刀具辦理服務團隊進行辦理，在出產現場完成刀具配送，下降出產本錢。針對航空航天制作業的特殊出產辦法，這種刀具辦理技能存在許多問題。現在的航空航天企業都建有較為完善的CAPP、ERP和PDM等信息辦理體系，刀具相關的物流辦理功用現已具備。可是刀具具有其特殊性，在工藝擬定實施中，不只需求知道刀具的形狀、尺寸，還要知道刀具適宜加工的資料和切削參數的挑選。
切削數據庫首要是為工藝人員擬定具體工藝計劃時，供給機床、刀具挑選計劃和優化可行的加工參數。因為微細銑削工藝體系涉及到機床、刀具、工件、工裝夾具、光滑冷卻等加工的各個環節，一起因為加工進程的動態時變特性，蕞優工藝參數往往不易確定。這也是現有金屬切削數據庫難以實用化的首要要素。
針對航空航天制作業的特殊性，高功用數控刀具的辦理技能應包括刀具功用點評、刀具現場使用、刀具物流。
刀具功用點評辦法
隨著航空結構件雜亂程度的不斷進步，包括的難加工特征結構越來越多，以往經過根底切削實驗來選取的刀具在針對不同結構特征時往往表現出顯著的功用差異。也就是說，同一種刀具在切削加工不同的結構特征時，往往會體現出較大差異的切削功用。
為了合理點評航空鈦合金結構件銑削刀具的功用，和尋求適宜航空鈦合金結構件的銑削刀具，有必要在了解和了解航空鈦合金雜亂結構件結構特色的根底上對其切削刀具功用進行評判。
為進行鈦合金銑削刀具的優選和切削參數優化，規劃了多種結構的鈦合金測試件。圖1是參閱機床功用測試S形件規劃的一種基準樣件，經過定義一致的切削軌跡，不只能夠比照刀具的切削功用，還能進行機床功用的測試，為切削參數的個性化點評供給了一種參閱辦法。
圖1 銑削刀具基準測試件
如以刀具壽數、金屬切除率作為粗加工點評指標，構建刀具功用綜合評判模型，經過實踐切削實驗，比照評測了WSM35、WSM35S、WSP45和WSP45S 4種PVD氧化鋁涂層的銑刀，依據加工實驗數據的含糊隸屬度評測，切削S形區域時的功用依次為WSM35S、WSP45、WSP45S、WSM35；而切削不和槽腔時的功用依次為WSM35S、WSM35、WSP45、WSP45S。
選用基準件進行刀具功用點評，多項比照實驗表明，可認為工藝擬定供給更合理的切削參數。
刀具現場使用
刀具現場使用是指從工藝規劃開始的刀具選型、切削參數、壽數猜測、磨損辦理、刀具調整和刀具替換等環節。
刀具選型的基本流程是依據被加工零件的結構、資料，經過刀具樣本，獲取相關的刀具、刀柄、以及引薦切削參數。刀具選型的好壞對加工質量、加工功率和加工本錢具有決定性影響，一起也會影響數控加工程序的編制。尤其是航空航天工業中常用的鈦合金、高溫合金等難加工資料，對刀具資料、刀片槽型以及切削參數較為靈敏，任何過錯的搭配都會導致刀具磨損加重或者功率下降。因為刀具選型多依靠于“知識”，瓦兒特早供給了TEC-CCS刀具辦理輔助軟件為用戶供給整體銑刀、孔加工的刀具主張；肯納金屬（肯納金屬關方網站，肯納金屬產品一覽）也推出了NOVOTM刀具辦理軟件，使用多種參數束縛的辦法為用戶供給刀具主張。上述軟件還能供給切削力和切削扭矩、功率的計算功用。
充分發揮高功用切削刀具的功用，不只需求依據加工目標挑選適宜的刀具，并且需求在工藝編制進程中為刀具配置合理的切削參數。因為零件在機床上的切削加工是一個多變量雜亂時變進程，必須要依據機床狀況、零件裝夾辦法、加工余量多少對刀具主張的切削參數進行調整。
因為鈦合金和高溫合金易于加工硬化，應選用適當的進給量和切削深度，以堅持切削在硬化層之下進行。在使用淘瓷刀具切削高溫合金中，在車削時切削速度一般需求超過80m/min才能充分使用陶瓷和高溫合金的硬度差進行切削；而在銑削中，切削線速度需求超過600m/min才能達到相似的作用；一起因為淘瓷刀具的脆性，使用冷卻液或者微量光滑時，會因液體在刀具表面微裂紋中的脹大加重裂紋擴張速度，加快刀具破損，應盡量選用風冷或者干切削辦法。
在實踐加工進程中，刀具切削作用的反應是刀具、切削參數改善以及刀具本錢操控的重要依據。現有的車間出產辦理體系中，關于實踐刀具切削壽數、加工進程動態多為現場操作人員的口頭報告，假如進行相關的數據計算又會形成現場辦理工作量激增。怎么在出產中、及時、獲取相關刀具使用作用的數據，仍有待進一步討論。
依據國內航空航天制作業對數控切削零件質量問題的調查，大都質量問題是因為簡略過錯導致。如數控機床在加工大型零件的進程中，因為切削液噴注、現場噪聲等要素，操作人員忽略導致過錯的刀具調用、刀具長度過錯、刀具過度磨損等問題尤為常見。使用技能手段進行此類防錯處理具有較好的作用，如在車間樹立刀具配送體系，依據每臺機床當天使命，供給刀具清單，由專門人員在刀具預調儀上進行刀具丈量承認后，配送至對應機床刀庫，在程序中依照估計的刀具壽數進行換刀提示。
刀具辦理體系
高功用切削刀具的首要目標是在粗加工階段進步金屬切除率，在精加工階段進步表面質量。在批量出產中，因為機床-工件的組合、出產率相對固定，刀具種類和耗費數量易于計算，適宜于刀具辦理。但在航空航天制作業，小批量、多種類的混線出產，刀具種類和耗費數量不易準確計算，關于刀具辦理體系的使用具有較大難度。
刀具辦理體系不只要面向制作車間的物流辦理、刀具裝置調整、機床刀具配置等進程進行刀具相關數據辦理，一起還要在工藝編制進程中供給刀具幾許數據、切削參數，以及在出產計劃編制進程中的機床-工件-夾具-刀具匹配，并能進行作用猜測。圖2是TDM刀具辦理體系的數據接口環境示意圖。
