木匠刀具涂層技能研討

“木匠刀具涂層技能研討”

化學氣相堆積法（CVD)和物理氣相堆積法 (PVD)將較硬的資料涂到硬質合金、髙速剛刀具外表，提髙刀具耐磨性、化學穩(wěn)定性等性能已在金屬

切削刀具中得到了充分的證實?，F(xiàn)在在發(fā)達國家，涂層高速剛刀具的使用率已占金屬切削髙速剛刀具的50p%，涂層硬度合金刀片已占硬質合金

轉位刀片的60p%。我國從八十年代初開端研 究涂層技能，八十年代中期涂層逐漸在工業(yè)生產(chǎn)中得到了使用，并開端從工業(yè)發(fā)達國家引入先進的涂層設備和技能。

1.涂層高速鋼

由于CVD是一種高溫工藝，高速剛刀具經(jīng)涂層后需求從頭熱處理，這樣就會發(fā)作變形，降低刀具的精度。因此.高速鋼涂層常選用PVD涂層。

PVD法的堆積溫度低于髙速鋼回火溫度，可使預先經(jīng)熱處理的髙速剛刀具機械性能不受影響，還可防止刀具變形。高速剛刀具選用的PVD涂層辦法

包括多弧離子涂、空心陰極離子涂和陰極等離子涂技能。

髙速剛刀具常用涂層資料有TiN和TiC，實際使用證實TiN涂層性能較為明顯，而TiC是金屬成型東西、螺紋滾壓成型模具等作業(yè)外表的理想涂層。除此之外，還在研討開發(fā)TiCN、CrCN涂層材

料及TiC-TiCN、Ti-TiC-TiN等復合涂層。我國開

發(fā)研討的（Ti，Ai)N新型涂層資料，其硬度和耐磨 性均高于TiN涂層，由于（Ti,Ai)N與基體之間有一過渡層（a —Ti FeTD,因此使涂層與基體之間具有較強的結合強度，提髙了涂層的耐磨性。

髙速剛刀具涂層目的是提髙刀具耐磨性和化學穩(wěn)定性。但TiN和TiC化學穩(wěn)定性并不令人滿意，TiC涂層在300400C時就開端氧化，TiN涂層在450 C以上時也開端氧化。

2.涂層硬質合金

硬質合金是由硬度和熔點都很髙的碳化物和金屬粘結劑組成，用粉末冶金工藝制成的。硬質合 金的硬度很高，可達HRC7482，耐磨性也較好，

特別是耐熱性，它所答應的作業(yè)溫度可達800‰1000C。因此，硬質合金涂層既可選用CVD技能，也可選用PVD技能。等離子輔佐化學氣相堆積

(PCVD)利用CVD和PVD的利益，成功地用于硬質合金涂層。由于涂層溫度（450650 C)低，在硬

質合金基體與涂層資料之間不會發(fā)作分散、相變或 交流反響，因此基本上堅持了刀片原有的韌性，具有良好的切削性能。此外，硬質合金刀具還可以采 用CVD和PVD聯(lián)合涂層辦法：經(jīng)CVD涂層后又

進行PVD涂層。其間CVD涂層資料為TiC和TiN,主要目的是提髙刀片刃口的尖利性。

3.涂層木匠刀具

近來研討標明TiN涂層高速剛刀具在切削山毛櫸、棟木、云杉和翠柏時，刀具耐磨性都有不同程 度的提高。但是，關于硬質合金刀具而言，涂層后的

耐磨性，其成果比較復雜。在用TiN涂層硬質合金鋸齒時，鋸齒的耐磨性僅有輕微的改進。用A12Os- TiC復合涂層（CVD法）時，也只有輕微的提髙（涂在鋸齒的前刀面，切削柏樹）。另一研討發(fā)現(xiàn)，在銑

削刨花板時，TiN涂層硬質合金刀具（CVD法）的耐磨性改進甚微；TiN涂層鋸齒前刀面，耐磨性有

些改進。以上研討顯示?木匠刀具耐磨性和涂層的 關系并不能闡明涂層的真實價值。

在用PVD法涂層木匠刀具進行切削試驗時，發(fā)現(xiàn)T!N涂層的碳化鎢硬質合金鋸片（涂覆前齒面）鋸切硬質纖維板時，鋸齒磨損量降低了，但鋸切

刨花板、膠合板時，卻沒有明顯的優(yōu)越性。

硬質合金刀具通過涂層后，耐磨性之所以改進不明顯，是因為刀具刃口鄰近的涂層資料過早地脫落。CVD法涂層溫度較髙，導致在基體和涂層之間

構成脆性的粘結相。在涂層剩余應力及切削熱、切削力作用下，刃口上的涂層很快地脫落。和CVD法相比，PVD法涂層溫度低得多。因此，PVD法涂層的刀具，可獲得較好涂層結構和髙的涂層硬度，刀具刃口尖利度也改進了。此外，PVD法涂層刀具有較好抗龜裂的能力。

九十年代中期，研討人員在用PVD法涂層木匠刀具方面進行了一些研討，從硬質合金碳化物尺寸、粘結劑含量和涂層資料等方面進行研討。碳化

物顆粒尺寸分別為0.8pm，1.7;im和1.7fxm,對應的鈷含量分別為3%,4%,6%和10%。涂層資料為TiN，TiN-TiCN-TiN和TiAlN2，對應的涂層厚度為3. 5/xm，5.5pm和3/im。涂在刀具的前刀面上。試驗成果標明三種涂層資料均出現(xiàn)涂層剝落，

但TiN和TKN、CN)要比TiAlN2小得多，并且細顆粒和低含鈷量的刀具，耐磨性提髙了10%至30%。但關于含鈷量髙的刀具，涂層反而降低了耐磨性。研討還指出涂層粘結強度是涂層脫落的致命因素。

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(shù)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(huán)節(jié)、眾多參數(shù)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(yōu)化工藝參數(shù)。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(shù)或近似加工事例，不供給刀具壽數(shù)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(shù)控機床進行金屬切削加工，不只是航空航天制作業(yè)的首要金屬切削辦法，也在整個工業(yè)出產(chǎn)中占據(jù)干流。在數(shù)控切削辦法的革新中，出產(chǎn)質量辦理也發(fā)生了很大的革新。傳統(tǒng)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(shù)控加工中，工藝人員不只需求負責工藝擬定，還要進行數(shù)控加工程序編制、數(shù)控刀具挑選與工藝參數(shù)擬定。因而數(shù)控加工功率與加工質量遭到數(shù)控刀具的影響顯著。

航空航天制作業(yè)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(chǎn)的轎車制作行業(yè)，在零件切削加工出產(chǎn)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(shù)控刀具有火急的需求，并且適宜的刀具辦理技能對數(shù)控出產(chǎn)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(fā)動機等批量化出產(chǎn)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(shù)、切削數(shù)據(jù)、刀具調(diào)整與刀具修磨、CAM接口、刀具用量猜測等。經(jīng)過刀具辦理技能的使用，能夠把量產(chǎn)中的刀具獨立出來，由專業(yè)化的刀具辦理服務團隊進行辦理，在出產(chǎn)現(xiàn)場完成刀具配送，下降出產(chǎn)本錢。針對航空航天制作業(yè)的特殊出產(chǎn)辦法，這種刀具辦理技能存在許多問題?，F(xiàn)在的航空航天企業(yè)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(xiàn)已具備?？墒堑毒呔哂衅涮厥庑?，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(shù)的挑選。

切削數(shù)據(jù)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(yōu)化可行的加工參數(shù)。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(huán)節(jié)，一起因為加工進程的動態(tài)時變特性，蕞優(yōu)工藝參數(shù)往往不易確定。這也是現(xiàn)有金屬切削數(shù)據(jù)庫難以實用化的首要要素。

針對航空航天制作業(yè)的特殊性，高功用數(shù)控刀具的辦理技能應包括刀具功用點評、刀具現(xiàn)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(jīng)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(xiàn)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(xiàn)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(yōu)選和切削參數(shù)優(yōu)化，規(guī)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(guī)劃的一種基準樣件，經(jīng)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(shù)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(shù)、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(jīng)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(jù)加工實驗數(shù)據(jù)的含糊隸屬度評測，切削S形區(qū)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(shù)。

刀具現(xiàn)場使用

刀具現(xiàn)場使用是指從工藝規(guī)劃開始的刀具選型、切削參數(shù)、壽數(shù)猜測、磨損辦理、刀具調(diào)整和刀具替換等環(huán)節(jié)。

刀具選型的基本流程是依據(jù)被加工零件的結構、資料，經(jīng)過刀具樣本，獲取相關的刀具、刀柄、以及引薦切削參數(shù)。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(shù)控加工程序的編制。尤其是航空航天工業(yè)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(shù)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(wǎng)站，肯納金屬產(chǎn)品一覽）也推出了NOVOTM刀具辦理軟件，使用多種參數(shù)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(fā)揮高功用切削刀具的功用，不只需求依據(jù)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(shù)。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(jù)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(shù)進行調(diào)整。

因為鈦合金和高溫合金易于加工硬化，應選用適當?shù)倪M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(shù)改善以及刀具本錢操控的重要依據(jù)。現(xiàn)有的車間出產(chǎn)辦理體系中，關于實踐刀具切削壽數(shù)、加工進程動態(tài)多為現(xiàn)場操作人員的口頭報告，假如進行相關的數(shù)據(jù)計算又會形成現(xiàn)場辦理工作量激增。怎么在出產(chǎn)中、及時、獲取相關刀具使用作用的數(shù)據(jù)，仍有待進一步討論。

依據(jù)國內(nèi)航空航天制作業(yè)對數(shù)控切削零件質量問題的調(diào)查，大都質量問題是因為簡略過錯導致。如數(shù)控機床在加工大型零件的進程中，因為切削液噴注、現(xiàn)場噪聲等要素，操作人員忽略導致過錯的刀具調(diào)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(jù)每臺機床當天使命，供給刀具清單，由專門人員在刀具預調(diào)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(shù)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(chǎn)中，因為機床-工件的組合、出產(chǎn)率相對固定，刀具種類和耗費數(shù)量易于計算，適宜于刀具辦理。但在航空航天制作業(yè)，小批量、多種類的混線出產(chǎn)，刀具種類和耗費數(shù)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(diào)整、機床刀具配置等進程進行刀具相關數(shù)據(jù)辦理，一起還要在工藝編制進程中供給刀具幾許數(shù)據(jù)、切削參數(shù)，以及在出產(chǎn)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(shù)據(jù)接口環(huán)境示意圖。

鉸孔加工

1  孔徑增大、差錯大

依據(jù)具體情況恰當減小鉸刀外徑；下降切削速度；恰當調(diào)整進給量或削減加工余量；恰當減小主偏角；校直或報廢曲折的不能用的鉸刀；用油石細心修整到合格；操控擺差在允許的范圍內(nèi)；挑選冷卻性能較好的切削液；安裝鉸刀前必須將鉸刀錐柄及機床主軸錐孔內(nèi)部油污擦凈，錐面有磕碰處用油石修光；修磨鉸刀扁尾；調(diào)整或替換主軸軸承；重新調(diào)整浮動卡頭，并調(diào)整同軸度。

2  孔徑縮小

替換鉸刀外徑尺度；恰當進步切削速度；恰當下降進給量；恰當增大主偏角；挑選潤滑性能好的油性切削液；定時互換鉸刀，正確刃磨鉸刀切削部分；規(guī)劃鉸刀尺度時，應考慮上述因素，或依據(jù)實際情況取值；作試驗性切削，取適宜余量，將鉸刀磨尖利。

3  鉸出的內(nèi)孔不圓

剛性缺乏的鉸刀可選用不等分齒距的鉸刀，鉸刀的安裝應選用剛性聯(lián)接，增大主偏角；選用合格鉸刀，操控預加工工序的孔方位公差；選用不等齒距鉸刀，選用較長、較精細的導向套；選用合格毛坯；選用等齒距鉸刀鉸削較精細的孔時，應對機床主軸空隙進行調(diào)整，導向套的合作空隙應要求較高；選用恰當?shù)膴A緊方法，減小夾緊力。

4  孔的內(nèi)表面有明顯的棱面

減小鉸孔余量；減小切削部分后角；修磨刃帶寬度；挑選合格毛坯；調(diào)整機床主軸。

5  內(nèi)孔表面粗糙度值高

下降切削速度；依據(jù)加工資料挑選切削液；恰當減小主偏角，正確刃磨鉸刀刃口；恰當減小鉸孔余量；進步鉸孔前底孔方位精度與質量或添加鉸孔余量；選用合格鉸刀；修磨刃帶寬度；依據(jù)具體情況削減鉸刀齒數(shù)，加大容屑槽空間或選用帶刃傾角的鉸刀，使排屑順利；定時替換鉸刀，刃磨時把磨削區(qū)磨去；鉸刀在刃磨、運用及運送過程中，應采納保護措施，防止碰傷。

6  鉸刀的運用壽命低

依據(jù)加工資料挑選鉸刀資料，可選用硬質合金鉸刀或涂層鉸刀；嚴格操控刃磨切削用量，防止稍傷；常常依據(jù)加工資料正確挑選切削液；常常清除切屑槽內(nèi)的切屑，用足夠壓力的切削液，通過精磨或研磨到達要求。

7  鉸出的孔方位精度超差

定時替換導向套；加長導向套，進步導向套與鉸刀空隙的合作精度；及時修理機床、調(diào)整主軸軸承空隙。

8  鉸刀刀齒崩刃

修正預加工的孔徑尺度；下降資料硬度或改用負前角鉸刀或硬質合金鉸刀；操控擺差在合格范圍內(nèi)；加大主偏角；注意及時清除切屑或選用帶刃傾角鉸刀；注意刃磨質量。

9  鉸刀柄部折斷

修正預加工的孔徑尺度；修正余量分配，合理挑選切削用量；削減鉸刀齒數(shù)，加大容屑空間或將刀齒空隙磨去一齒。

10  鉸孔后的孔中心線不直

添加擴孔或鏜孔工序校正孔；減小主偏角；調(diào)整適宜的鉸刀；調(diào)換有導向部分或加長切削部分的鉸刀。

處理鋸片磨齒問題的蕞佳方案

鋸片銑刀在運用中，磨齒是十分重要的一個環(huán)節(jié)。近有許多客戶反映，新購買的鋸片銑刀運用作用還可以，但是就是憂慮磨齒問題。憂慮的原因無非是這幾個：鋸片磨齒的質量無法確保；磨齒后鋸片銑刀的運用壽數(shù)急劇下降；鋸片磨齒質量時好時壞，不能確保每次研磨作用都相同。

鋸片銑刀的磨齒是一項十分專業(yè)的作業(yè)，不但需求通過專業(yè)的訓練，并且還需求質量十分好的磨齒設備。目前國產(chǎn)大部分磨齒設備性能不能到達精準的要求，磨齒工人也沒有遭到專業(yè)的技能訓練，他們無法斷定要切開的工件所需求的正確齒距。按照比率，根據(jù)磨齒過程中每一齒深度和厚度，如何斷定正確的磨齒齒距？如何斷定正確的鋸切前角和后角？如何使齒型曲線潤滑平整？這些都需求專業(yè)的技巧和經(jīng)驗。如果沒有這些技能，你花在磨齒上的時刻就會大大超越你用鋸片銑刀切開的時刻。

現(xiàn)在，市道上有許多小型的鋸片銑刀磨齒加工店面，這些店面中的磨齒設備低檔，無法確保精度，不能確保正確的切開前角后角。沒有技能，只能通過賤價搶生意。正確的鋸片銑刀磨齒，要確保少8次循環(huán)磨齒和8次循環(huán)倒角，也就是至少25分鐘完成一次專業(yè)的磨齒。而這些小磨齒店，為了降低成本，提高磨齒量，他們僅通過4個循環(huán)磨齒，根本不去倒角。這些低成本的鋸片銑刀磨齒，又怎么能確保鋸片的切開壽數(shù)呢？

銳正精密東西不只12年專業(yè)全數(shù)控出產(chǎn)鎢鋼鋸片銑刀也供給鋸片磨齒效勞，磨齒設備四軸連動，在收到客戶需求鋸片磨齒后，會錄入ERP檔案進行一對一效勞，一般鋸片磨齒流程分為：首先對鋸片銑刀進行開始直觀檢驗，接著運用投影儀針對外徑內(nèi)孔丈量及厚度丈量，如果有鋸片銑刀需求重新開齒，則用全自動數(shù)控機器進行開齒，找銳正進行鋸片磨齒，您肯定不會絕望。