涂层硬质合金刀具量大从优「多图」

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、***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专用夹具上，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***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***，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。

多位***解读五轴加工技术，这个必定要看

五轴加工(5 Axis Machining)，望文生义，数控机床加工的一种方式。选用X、Y、Z、A、B、C中任意5个坐标的线性插补运动，五轴加工所选用的机床一般称为五轴机床或五轴加工中心。但是你真的了解五轴加工吗？

五轴技术的展开

几十年来, 人们普遍认为五轴数控加工技术是加工连续、平滑、凌乱曲面的委一手法。一旦人们在规划、制造凌乱曲面遇到无法处理的难题, 就会求诸五轴加工技术。但是.....

五轴联动数控是数控技术中难度蕞大、运用规划广的技术, 它集核算机控制、高功用伺服驱动和精密加工技术于一体, 运用于凌乱曲面的、精密、自动化加工。国际上把五轴联动数控技术作为一个***出产设备自动化技术水平的标志。由于其特别的地位,特别是对于航空、航天、军事工业的重要影响, 以及技术上的凌乱性, 西方工业发达***一直把五轴数控系统作为战略物资实施出口许可证原则, 对我国实施禁运, 限制我国、军事工业展开。

前次金属加工小编发的关于“东芝机床事件”就是根据这个关闭原则！

与三轴联动的数控加工相比, 从工艺和编程的视点来看, 对凌乱曲面选用五轴数控加工有以下利益：

（1）前进加工质量和功率

（2）扩展工艺规划

（3）满意复合化展开新方向

但是，哈哈，又但是了。。。五轴数控加工由于干与和刀具在加工空间的位姿控制,其数控编程、数控系统和机床结构远比三轴机床凌乱得多。所以，五轴说起来简略，实在结束真的很难！别的要操作运用好真的更难！

说到五轴，真的不得不说一说真假五轴？小编前段时间发布了一个“假五轴or真五轴？与三轴有什么差异呢？”的文章，其实文章中首要叙述了真假5轴的差异首要在于是否有RTCP功用，为此，小编专门去查找了这个词！

RTCP,解释一下，Fidia的RTCP是的缩写，字面意思是“旋转刀具中心”，业界往往会稍加转义为“盘绕刀具中心转”，也有一些人直译为“旋转刀具中心编程”，其实这只是RTCP的成果。PA的RTCP则是前几个单词的缩写。海德汉则将相似的所谓晋级技术称为，刀具中心点处理。还有的厂家则称相似技术为TCPC，刀具中心点控制。

从Fidia的RTCP的字面意义看，假设以手动办法定点履行RTCP功用，刀具中心点和刀具与工件表面的实践接触点将坚持不变，此时刀具中心点落在刀具与工件表面实践接触点处的法线上，而刀柄将盘绕刀具中心点旋转，对于球头刀而言，刀具中心点就是数控代码的政策轨迹点。为了到达让刀柄在履行RTCP功用时可以单纯地盘绕政策轨迹点（即刀具中心点）旋转的目的，就有必要实时补偿由于刀柄滚动所构成的刀具中心点各直线坐标的偏移，这样才华够在坚持刀具中心点以及刀具和工件表面实践实践接触点不变的情况，改动刀柄与刀具和工件表面实践接触点处的法线之间的夹角，起到发挥球头刀的蕞佳切削功率，并有用逃避干与等作用。因此RTCP好像更多的是站在刀具中心点（即数控代码的政策轨迹点）上，处理旋转坐标的改变。

不具备RTCP的五轴机床和数控系统有必要依靠CAM编程和后处理，事前规划好刀路，相同一个零件，机床换了，或者刀具换了，就有必要从头进行CAM编程和后处理，因此只能被称作假五轴，国内许多五轴数控机床和系统都属于这类假五轴。当然了，人家硬撑着把自己称作是五轴联动也无可厚非，但此（假）五轴并非彼（真）五轴！

小编因此也咨询了职业的***，简而言之，真五轴即五轴五联动，假五轴有或许是五轴三联动，别的两轴只起到***功用！

这是浅显的说法，并不是标准的说法，一般说来，五轴机床分两种：一种是五轴联动，即五个轴都可以一同联动，别的一种是五轴***加工，实践上是五轴三联动：即两个旋转轴旋转***，只需3个轴可以一同联动加工，这种俗称3 2方式的五轴机床，也可以理解为假五轴。

怎样？关于真假五轴的情况您了解了吗？有新的说法，欢迎留言探讨！

本次对于RTCP功用也没有进行翔实的描绘，假设你对这方面感兴趣，小编决议下次多收集一些这方面的材料，给您回答！需求的话欢迎留言！

展开五轴数控技术的难点及阻力

我们早已认识到五轴数控技术的优越性和重要性。但到现在为止, 五轴数控技术的运用仍然局限于少数资金雄厚的部门, 而且仍然存在尚未处理的难题。

下面小编收集了一些难点和阻力，看是否跟您的情况对应？

1.五轴数控编程抽象、操作困难

这是每一个传统数控编程人员都深感头疼的问题。三轴机床只需直线坐标轴, 而五轴数控机床结构方式多样;同一段NC 代码可以在不同的三轴数控机床上获得相同的加工作用, 但某一种五轴机床的NC代码却不能适用于一切类型的五轴机床。数控编程除了直线运动之外, 还要协调旋转运动的相关核算, 如旋转视点行程查验、非线性过失校核、刀具旋转运动核算等, 处理的信息量很大, 数控编程极端抽象。

五轴数控加工的操作和编程技术密切相关, 假设用户为机床增添了特别功用, 则编程和操作会更凌乱。只需反复实践, 编程及操作人员才华把握必备的知识和技术。经验丰盛的编程、操作人员的短少, 是五轴数控技术遍及的一大阻力。

国内许多厂家从国外购买了五轴数控机床, 由于技术培训和效力不到位, 五轴数控机床固有功用很难结束, 机床运用率很低, 许多场合还不如选用三轴机床。

2.对NC 插补控制器、伺服驱动系统要求十分严厉

五轴机床的运动是五个坐标轴运动的组成。旋转坐标的参与, 不光加剧了插补运算的背负, 而且旋转坐标的细微过失就会大幅度下降加工精度。因此要求控制器有更高的运算精度。

五轴机床的运动特性要求伺服驱动系统有很好的动态特性和较大的调速规划。

3.五轴数控的NC 程序校验尤为重要

要前进机械加工功率，迫切要求挑选传统的“试切法”校验办法

。在五轴数控加工傍边，NC 程序的校验作业也变得十分重要， 由于一般选用五轴数控机床加工的工件价格十分贵重， 而且磕碰是五轴数控加工中的常见问题：刀具切入工件；刀具以极高的速度磕碰到工件；刀具和机床、夹具及其他加工规划内的设备相磕碰；机床上的移动件和固定件或工件相磕碰。五轴数控中，磕碰很难猜想，校验程序有必要对机床运动学及控制系统进行概括分析。

假设CAM 系统检测到过错, 可以立即对刀具轨迹进行处理;但假设在加工进程中发现NC 程序过错，不能像在三轴数控中那样直接对刀具轨迹进行批改。在

三轴机床上, 机床操作者可以直接对刀具半径等参数进行批改。而在五轴加工中, 情况就不那么简略了，由于刀具标准和方位的改变对后续旋转运动轨迹有直接影响。

在德国刀具制作商Horn公司每两年举办一次的“技术开放日”上，媒体记者获邀参观了该公司坐落德国图宾根市的硬质合金刀片毛坯生产线，亲眼见证了用包含多种不同成分的混合粉料生产可转位刀片的全进程。

Horn公司生产的各种刀具产品（如铣刀、车刀、拉刀、铰刀等）广泛采用了可转位刀片。图1中的旋转展台展示了该公司蕞新开发的一些立异产品，包含圆柄和削柄25A端面切槽体系、用于S100内冷却车削刀片的新式刀夹等。

图1

Horn公司在世界各地的刀具生产厂都能够对烧结而成的刀片进行刃磨成形加工，但一切的刀片毛坯都来自坐落图宾根的Horn

Hartstoffe硬质合金生产厂。制坯工艺的地一步是将不同配比的碳化物、结合剂资料（如钴和钽）以及后续加工所需的添加剂经精密称量后制成混合粉料（图2）。在冶金实验室对质料进行的检验检测后，对其进行搅拌混合，直至达到所要求的浓度，然后送至下一道工序，用三种成型办法（轴向压制成型、挤出成型或打针成型）之一进行毛坯成型加工。

图2

如果刀片的形状比较简单，一般可采用如图3所示的电动轴向压坯机压制成型。这种常用的刀片压制办法是将粉料放入模具之中，经过单向或双向加压，压制出终究形状。虽然该办法比其他成型办法更简洁（如在烧结前无需参加添加剂），但却不适合压制较杂乱的刀片形状，因为刀片脱模或许比较困难（或许完全无法脱模）。Horn公司这台压坯机采用了机器人自动装料/卸件设备（见压坯机左侧）。

图3

形状较杂乱的刀片一般是在如图4所示的活塞式挤出成型机上成型。该机推挤原资料经过一个模具而取得所需的形状。值得注意的是，利用浮动芯轴销，能够在刀片毛坯内部构成内冷却通道。在挤出成型机下部能够看到，构成的生坯呈长条状，还需要将其切成所需长度，经过清洁后再送去进行预烧结和烧结。

图4

用于挤出成型的粉料中含有各种蜡和其他添加剂，这些添加剂可使加工出的刀片生坯具有延展性并呈橡胶状（见图5），这些长条形生坯还要切成所需尺度，并在后续工序中成型。随后，这些添加剂将在预烧结工序中予以去除。

图5

Horn公司还开发了一种用于大批量生产杂乱形状刀片毛坯的金属打针成型工艺（图6所示为两个装在流道上的刀片的3D设计图）。该工艺所用的打针成型机能够设置超过5000种不同的工艺参数和变量。注入资料的体积范围为0.2－20 cm3，打针速度为6m/sec，打针压力蕞大可达2,200bar，模具重量范围为150－200kg。

图6

与打针成型机、压坯机和挤出成型机相邻的工区（见图7）专门担任为硬质合金刀片生产线制作东西和夹具。为此，Horn公司装备了电火花加工机床、车床、三轴和五轴铣床、平面磨床和坐标磨床等机床，以及微喷砂体系、激光测量仪和三坐标测量机等设备。

图7

用挤出成型机或打针成型机成型的刀片生坯经过清洁后，还必须进行预烧结。这道工序耗时2－4天，生坯要在氢气氛炉中逐步加热到850℃左右，使其中的各种添加剂受热挥发，并使生坯预固化。刀片毛坯经过预烧结后，即可进入烧结阶段（用轴向压坯机成型的毛坯无需预烧结，可直接进行烧结）。经过在1,350℃－1,550℃的高温文可达100bar的气体压力下进行烧结，刀片资料即可取得其终究的物理性能。在烧结进程中，资料部分呈液相状况，碳化物以相同的方法重新排列，构成无孔隙的同质结构。此外，烧结后刀片的体积大约会比烧结前缩小20％－22％（见图8）。整个烧结进程大约需要持续20小时才干完结。

图8

经过一系列计量室测试和质量控制程序（包含扫描电镜检测、维氏硬度检测、密度检测、磁饱和度检测等）之后，各批制品刀片毛坯将从硬质合金工厂运送到同样坐落Horn工业园区的刀具生产厂，并在那里的专用磨床（见图9）上刃磨出刀片的终究形状。DMG/森精机公司专门为Horn公司提供的铣床渠道也能够满意其刀具刃磨的特定需求。Horn刀具生产厂的加工机床总数超过200台，这些机床均按所加工的刀片类型分组。

图9

图10所示为Horn公司员工将刃磨好的刀片置于夹具上，准备对其进行清洁和喷砂处理。处理完毕后，再将这些夹具移至涂层炉中（Horn公司共有8台涂层炉）进行PVD或CVD涂层。完结涂层工序后，制品刀片就能够包装发货了。

图10

图11所示为Horn公司生产夹持刀片的刀体和刀夹的加工车间。

图11

Horn公司从事各种刀片生产任务的许多员工都曾参加过企业自己的学徒训练计划。图12中正在操作五轴加工中心的学徒已处于训练的高及阶段。在参与手动和数控加工之前，学徒们先要学习一些基本技能（如整理文档）。