资讯动态
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    刀具制造过程升级
    使用什么样的方法来分析和评估刀具寿命,取决于刀具的应用场合。几个世纪过去了,生产制造的主要方式已经从*早的手工单件生产方式进化为大批量标准化生产方式。之后,制造领域的新工艺新技术带来了第二阶段的产能升级,大批量单一品种生产场合(High Volume Low Mix,HVLM)成为主流。*近几年,数字化科技已逐步深入到生产流程中,机床的工具管理和工件处理能力的不断进步,使产能升级步入第三阶段,现在小批量多品种混杂生产场合(High Mix Low Volume,HMLV)逐渐增多。尽管第二阶段和第三阶段生产技术所要解决的核心问题是一致的,即以*低的生产成本和*高的生产效率达到既定的质量和产量目标,但是它们所应用的刀具寿命分析方法却是不同的。在第二阶段的HVLM生产场景中,相同的工件由相同的毛坯件通过相同的设备使用相同的机加工艺来完成,这样的生产方式会持续几天、几个月、甚至几年时间。在这种情况下,刀具的寿命管理也相对比较简单。机床操作人员会用刀具试加工几次原型工件,经过简单计算就能估出刀具的平均寿命,之后还可以计算出完成预定的产量目标所需要的刀具数量。这样估算出的刀具寿命数值是一个常量,使用这一常量作刀具的更换计划可以让刀具的利用率*大化,同时也可以保证生产进程的可靠性和持续性。但是,HVLM生产方式会逐步退出工业制造的主流舞台。按照客户需要平衡成品库存,适应不断发生的工程变更的生产方式,会逐渐取代一成不变、按部就班地加工同一种工件的生产操作方式。
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    刀具崩刃的原因及对策
    1)刀片牌号、规格选择不当,如刀片的厚度太薄或粗加工时选用了太硬太脆的牌号。对策:增大刀片厚度或将刀片立装,选用抗弯强度及韧性较高的牌号。2) 刀具几何参数选择不当(如前后角过大等)。对策:可从以下几方面着手重新设计刀具。① 适当减小前、后角。② 采用较大的负刃倾角。③ 减小主偏角。④ 采用较大的负倒棱或刃口圆弧。⑤ 修磨过渡切削刃,增强刀尖。3)刀片的焊接工艺不正确,造成焊接应力过大或焊接裂缝。对策:①避免采用三面封闭的刀片槽结构。②正确选用焊料。③避免采用氧炔焰加热焊接,并且在焊接后应保温,以消除内应力。④尽可能改用机械夹固的结构4)刃磨方法不当,造成磨削应力及磨削裂纹;对PCBN铣刀刃磨后刀齿的振摆过大,使个别刀齿负荷过重,也会造成打刀。对策:①采用间断磨削或金刚石砂轮磨削。②选用较软的砂轮,并经常修整保持砂轮锋利。③注意刃磨质量,严格控制铣刀刀齿的振摆量。5) 威尼人斯网址切削用量选择不合理,如用量过大,便机床闷车;断续切削时,切削速度过高,进给量过大,毛坯余量不均匀时,切削深度过小;切削高锰钢等加工硬化倾向大的材料时,进给量过小等。对策:重新选择切削用量。6) 机械夹固式刀具的刀槽底面不平整或刀片伸出过长等结构上的原因。对策:①修整刀槽底面。②合理布置切削液喷嘴的位置。③淬硬刀杆在刀片下面增加硬质合金垫片。7) 刀具磨损过度。对策:及时换刀或更换切削刃。8) 切削液流量不足或加注方法不正确,造成刀片骤热而裂损。对策:① 加大切削液的流量。② 合理布置切削液喷嘴的位置。③ 采用有效的冷却方法如喷雾冷却等提高冷却效果。④ 采用*切削减小对刀片的冲击。9) 刀具安装不正确,如:切断车刀安装过高或过低;端面铣刀采用了不对称顺铣等。对策:重新安装刀具。10) 工艺系统刚性太差,造成切削振动过大。对策:① 增加工件的辅助支承,提高工件装夹刚性。② 减小刀具的悬伸长度。③ 适当减小刀具的后角。④ 采用其它的消振措施。11) 操作不慎,如:刀具由工件中间切入时,动作过猛;尚未退刀,即行停车。对策:注意操作方法。
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    刀具种类多寿命管理成首要任务
    与需求同时增长的,是钻攻机床的刀具数量。面对越来越精细、复杂的加工件,钻攻机床需要使用种类繁多的刀具配合进行加工,对此,越来越多的机床工程师选择进行刀具寿命管理。为什么进行刀具寿命管理?对操作人员而言:提前设定好相应的刀具寿命进行管理,不仅省去了测量刀具磨损量的环节,而且不必再对无法继续使用的刀具进行人工切换,免去了经验判断;对加工而言:避免使用超出寿命的刀具进行加工,提高了加工产品的合格率,减少了由此引发的设备损坏可能;对整个生产管理而言:刀具寿命管理可以缩短加工节拍,提高生产良率,控制了刀具使用成本,这对大批量生产为主的制造型企业来说,非常实用。机床工程师事先设定各组刀具的使用寿命,在每次使用刀具时,便逐一计算,当使用次数/时间到达设定值时,程式即自动使用新刀具。如此,可通过管理刀具的寿命,有效确保加工品质;而为实行该管理系统,提升刀库备刀数量,就是必要条件。
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    刀具破损的表现
    1) 切削刃微崩当工件材料组织、硬度、余量不均匀,前角偏大导致切削刃强度偏低,工艺系统刚性不足产生振动,或进行断续切削,刃磨质量欠佳时,切削刃容易发生微崩,即刃区出现微小的崩落、缺口或剥落。出现这种情况后,刀具将失去一部分切削能力,但还能继续工作。继续切削中,刃区损坏部分可能迅速扩大,导致更大的破损。2) 切削刃或刀尖崩碎这种破损方式常在比造成切削刃微崩更为恶劣的切削条件下产生,或者是微崩的进一步的发展。崩碎的尺寸和范围都比微崩大,使刀具完全丧失切削能力,而不得不终止工作。刀尖崩碎的情况常称为掉尖。3) 刀片或刀具折断当切削条件极为恶劣,切削用量过大,有冲击载荷,刀片或刀具材料中有微裂,由于焊接、刃磨在刀片中存在残余应力时,加上操作不慎等因素,可能造成刀片或刀具产生折断。发生这种破损形式后,刀具不能继续使用,以致报废。4) 刀片表层剥落威尼人斯网址对于脆性很大的材料,如TiC含量很高的硬质合金、陶瓷、PCBN等,由于表层组织中有缺陷或潜在裂纹,或由于焊接、刃磨而使表层存在着残余应力,在切削过程中不够稳定或刀具表面承受交变接触应力时极易产生表层剥落。剥落可能发生在前刀面,刀可能发生在后刀面,剥落物呈片状,剥落面积较大。涂层刀具剥落可能性较大。刀片轻微剥落后,尚能继续工作,严重剥落后将丧失切削能力。5) 切削部位塑性变型具钢和高速钢由于强度小硬度低,在其切削部位可能发生塑性变型。硬质合金在高温和三向压应力状态直工作时,也会产生表层塑性流动,甚至使切削刃或刀尖发生塑性变形面造成塌陷。塌陷一般发生在切削用量较大和加工硬材料的情况下。TiC基硬质合金的弹性模量小于WC基硬质合金,故前者抗塑性变形能力加快,或迅速失效。PCD、PCBN基本不会发生塑性变形现象。6) 刀片的热裂当刀具承受交变的机械载荷和热负荷时,切削部分表面因反复热胀冷缩,不可避免的产生交变的热应力,从而使刀片发生疲劳而开裂。
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    刀具磨损的
    刀具材料决定刀具切削性能根本因素,对于加工效率、加工质量、加工成本以及刀具耐用度影响很大。刀具材料越硬,其耐磨性越好,硬度越高,冲击韧性越低,材料越脆。硬度韧性一对矛盾,也刀具材料所应克服一个关键。威尼人斯网址对于石墨刀具,普通TiAlN涂层可选材上适当选择韧性相对较好一点,也就钴含量稍高一点;对于金刚石涂层石墨刀具,可选材上适当选择硬度相对较好一点,也就钴含量稍低一点。刀具涂层 金刚石涂层刀具硬度高、耐磨性好、摩擦系数低等优点,现阶段金刚石涂层石墨加工刀具*佳选择,也*能体现石墨刀具优越使用性能;金刚石涂层硬质合金刀具优点综合了天然金刚石硬度硬质合金强度及断裂韧性;但国内金刚石涂层技术还处于起步阶段,还有成本投入都很大,所以金刚石涂层近期不会有太大发展,不过大家可以普通刀具基础上,优化刀具角度,选材等方面改善普通涂层结构,某种程度上可以石墨加工当应用。金刚石涂层刀具普通涂层刀具几何角度有本质区别,所以设计金刚石涂层刀具时,由于石墨加工特殊性,其几何角度可适当放大,容削槽也变大,也不会降低其刀具锋口耐磨性;对于普通TiAlN涂层,虽然比无涂层刀具其耐磨有显著提高,但比起金刚石涂层来说,加工石墨时它几何角度应适当放小,以增加其耐磨性。
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