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西安多维:刀具钝化及超精密测量

发布者: 凌霄敛影 | 发布时间: 2021-3-31 07:48| 查看数: 65| 评论数: 0|帖子模式

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作者:济南博特威精密机械有限公司
西安多维机器视觉检测技术有限公司

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西安多维机器视觉检测技术有限公司总经理 宋世刚

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刀具钝化是现代刀具制造过程中一个非常重要的工艺步骤,直接关系到刀具的使用寿命及工件表面的加工质量。国外资料显示,刀具钝化成本占刀具制造总成本的24%-34%,由此可见,刀具钝化在刀具制造中的重要性。刀具钝化属于一个微观处理过程,微小的尺寸及现状的变化可能会对刀具寿命产生较大的影响,再加上检测仪器、测量方法、切削试验、认知度等因素的影响,就使得钝化成为一项比较艰难的研究。目前多数刀具生产企业都把钝化工艺作为重点研究项目,钝化技术与超精密测量的结合已经被公认为是提高刀具寿命的一个重要突破口!
一、刀具钝化的重要性
在切削技术发展的早期,切削刃口在磨削成型后被认为是可以直接使用的。随着技术的不断发展,人们逐渐认识到磨削成型后的刃口是存在很多缺陷的,如果给予适当处理,刀具寿命及加工表面质量会提高很多。
在刀具制造过程中,经过磨制或其他方法形成的实际刃口并不是理想的可以切削的状态,而是有许多毛刺和不规则的微观缺口,这在几十倍的显微镜下就能观察到。在刃口区域有磨削产生的磨痕、前后刀面磨痕相交形成的波峰及毛刺、磨削不稳定造成的崩口等,还有一些不容易被发现的微观裂纹、虚连接刃、表面组织变形、表面氧化层、残余应力等刃口缺陷。如果不经过处理,刀具在切削过程中刃口会崩塌并快速扩展、磨损、直至失去切削能力。表 1 列出钝化前刃口存在的缺陷。

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刃口钝化就是采用适当的工艺方法消除刃口区域的各种缺陷,并获得适当的刃口微观几何参数、刃口表面形貌和表面微织构,消除残余应力,进而提高刃口强度,提高抗疲劳性,提高刃口表面光洁度,减少积屑的形成,提高刃口耐磨性,增加涂层附着力,最终提高刀具的使用寿命和稳定性。图1列出了刀具刃口钝化前后的形貌,可以明显地观察出钝化效果。

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下面具体说明钝化能够达到的效果:
一、获得合理的刃口微状。
可以钝化出通常所讲的正圆形、瀑布形及浅滩形,见图 2。随着研究的进一步深入,最早期的正圆形并不一定是最为合理的,目前较为公认的刃口形状应该是:前刀面有一段较长的朝负前角方向倾斜的斜面,相当于做出一个负倒棱来增加刃口强度、增加切削流畅性,后刀面有一段较短的朝减小后角方向倾斜的斜面,相当于做出第二个较小的后角来增加切削稳定性,这两个面相交处是一个较小的过度圆弧,来保持一定的锋利度,不至于让切削阻力增大太多。一般情况下,这种刃口形状使用寿命最长。图 2 是刃口的三种形式。

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二、刃口表面粗糙度显著影响刀具性能。
粗糙度值越低,刀具刃口表面摩擦系数越低,有利于切屑排除、降低切削阻力和切削温度,有利于提高涂层与刃口基体的附着力。
三、消除刃口表面组织缺陷。
磨削产生的氧化层、表层组织软化层或硬化层同样会严重影响刀具刃口的抗压强度。涂层前需要消除表面缺陷,否则会影响涂层强度。
四、获得适当的表层应力状态。
刃口表面拉应力降低刃口强度,特别是抗疲劳强度。刃口临界疲劳应力应小于刃口最大内应力,否则刃口表面就会产生裂纹,或者在切削力的作用下产生裂纹和扩展。切削刃口的微裂纹尺寸如果已经接近或超过临界疲劳破损尺寸,在内应力和切削力的作用下,刃口就会引起早期破损失效。
五、涂层后处理。
涂层后处理可以消除涂层表面颗粒、毛刺、滴液等涂层缺陷,降低涂层表面粗造度,降低摩擦系数,增加润滑性能。钝化能够达到的效果见表 2。

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二、超精密刀具钝化测量
超精密刀具钝化测量是钝化工艺准确完整实施的保证。钝化半径相差几个um或者十几个um的时候,刀具的寿命、被加工件的加工质量、加工的效率都可能会有较大的差异。并且对刀具进行钝化的同时磨料本身也存在磨损,钝化的磨料使用一段时间后,钝化的工艺、时间也要不断调整来保证刀具钝化的一致性。
如何对刀具刃口形貌和钝化值进行准确量化的测量呢?西安多维的HyperV-07刃口钝化值测量设备可准确重构刃口三维形貌,量化刃口各项指标,实现超精密测量。
具有如下特点:
1、超景深观测,从模糊到清晰;

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2、重复测量精度高达0.066um 可以测量5um以下刃口钝化值;

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3、AI算法解决高光刀测量难题;

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4、非接触式光学测量;

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5、一键快速测量;

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6、适配性强,性价比高。

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“我国装备制造要由中低端向中高端迈进,首先要解决制造质量问题,其核心关键是解决超精密测量能力问题。没有超精密测量,就不会有高质量的高端装备制造。”
2021年3月30日到4月2日深圳工业展(深圳国际会展中心宝安新馆)1号馆T73展位、2021年4月12日到4月17日北京机床展(北京国际展览中心新馆) E3-B081展位,西安多维公司期待各界朋友莅临参观指导。



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