破損硬質(zhì)合金銑刀的修復(fù)刃磨

　　1 刀具易破損的因素

　　成形硬質(zhì)合金銑刀由于形狀公差小而被廣泛使用，因不能直接更換刀片，銑刀崩刃后大多做報廢處理，極大地提高了加工成本。

　　1.1 銑削加工材料的屬性

　　在切削鈦合金時，由于鈦合金的導(dǎo)熱性差，切屑容易粘接在刀尖刀刃附近或形成積屑瘤，在刀尖附近的前、后刀面上形成高溫區(qū)，使刀具紅硬性喪失，磨損加劇。在高溫條件下的持續(xù)切削中，粘結(jié)物和熔接物受到后續(xù)加工的沖擊，在被強迫沖離的過程中會帶走部分刀具材料，造成刀具的缺損和破損。此外，當切削溫度達到600℃以上時，零件表面會形成硬化硬層，對刀具產(chǎn)生強烈的磨損作用。鈦合金彈性模量低，彈性變形大，接近后刀面處工件表面回彈量大，所以已加工表面與后刀面的接觸面積大，磨損嚴重。

　　1.2 正常磨損

　　在正常生產(chǎn)加工中，當連續(xù)銑削鈦合金零件余量達到15mm-20mm時就會出現(xiàn)刀刃磨損嚴重的情況。繼續(xù)銑削的效率極低，而且加工件表面光潔度很差，不能滿足生產(chǎn)和質(zhì)量要求。

　　1.3 操作不當

　　生產(chǎn)加工鈦合金鑄件箱體和箱蓋等過程中，裝夾不合理、切削深度不適宜、主軸轉(zhuǎn)速過快、冷卻不充分等不當?shù)牟僮鲿?dǎo)致刀具出現(xiàn)崩刃、破損、折斷等情況。這類缺損銑刀除不能進行有效銑削外，還會在銑削過程中因“啃刀”造成加工面呈凹陷狀等表面缺陷，不僅影響銑削面的加工質(zhì)量，嚴重時還會導(dǎo)致加工件報廢。

　　2 改進方法

　　2.1 切削刃微崩

　　切削刃微崩(即輕度破損)的情況最為常見，只需通過砂輪機將切削刃損壞的部分修磨掉，即可實現(xiàn)刀具的重新利用。修磨硬質(zhì)合金銑刀宜選用碳化硅砂輪，且不可以蘸水磨削，否則硬質(zhì)合金會因驟冷開裂而完全報廢。刃磨過程見圖1。圖2為新刀具與報廢刃磨后刀具的對比。

　　經(jīng)過砂輪機的磨削，刃磨后刀具的有效長度比未使用的新刀具短，但此過程間接增強了刀具剛性，使加工表面質(zhì)量更好，提高了銑削效率。

　　由于鈦合金鑄件毛坯成型后會形成硬而脆的不均勻外皮，極易造成崩刃現(xiàn)象，使得切除硬皮成為鈦合金加工中最困難的工序。建議適當加大粗加工第一次走刀時的背吃刀量(2mm-4mm)，以控制刀尖在工件表面硬皮之下為宜，防止刀尖直接接觸硬皮而出現(xiàn)崩刃現(xiàn)象。

　　2.2 改變刀具幾何參數(shù)

　　在刀具刃磨過程中，可以通過改變刀具幾何參數(shù)來提高刀具的使用壽命、加工表面質(zhì)量和切削效率。圖3為刀頭放大圖。

　　經(jīng)過對報廢的硬質(zhì)合金銑刀切削刃部分的研究發(fā)現(xiàn)，新刀具的切削刃部分設(shè)計存在缺陷，即缺少過渡面和過渡刃。這是導(dǎo)致主切削刃強度不夠，從而導(dǎo)致刀具磨損較快，易出現(xiàn)“崩刃”現(xiàn)象的主要原因。

　　通過刃磨出圓弧過渡平面實現(xiàn)在切削刃部分添加圓弧過渡刀刃，達到增強刀尖強度的目的，既解決了切削刃易磨損、易崩刃的難題，又提高了加工件表面光潔度和銑削效率。同時減小刀尖處的切削厚度，在較小的切削厚度下形成已加工表面，有利于提高銑削面表面粗糙度。此外，還可以修磨出修光刀刃，并使其平行于已加工表面，起到修光表面作用，提高加工表面的質(zhì)量。通過反復(fù)實踐，得出不同規(guī)格立銑刀相應(yīng)圓弧過渡刃的半徑參數(shù)見表1。

　　2.3 報廢刀柄的再利用

　　刀具經(jīng)過反復(fù)的崩刃和刃磨之后，切削刃部分會被磨削殆盡而只剩下刀柄部分;或者因為使用過程中的操作不當而導(dǎo)致刀具直接從刀柄處斷裂。在這種情況下，可以利用刀柄剩余的有效長度經(jīng)線切割、磨削、熱處理等方法加工成成形單刀，使單刀能夠在安全有效的裝夾范圍內(nèi)使用，既可以利用其銑平面、割槽、倒角，又可以用其進行鏜孔等，實現(xiàn)報廢刀具的再利用。圖4是報廢刀柄加工成的單刀。

　　為了增加立銑刀刀刃部分的剛性和強度，對相應(yīng)部分進行熱處理以及表面涂層，并對刀具切削刃部分進行特殊處理。借鑒此做法，為了更好地利用破損立銑刀刀柄部分(YG硬質(zhì)合金)改磨成的單刀，需要通過熱處理淬火，將刀具刃部硬度增加到54-57HRC，從而提高刀具的使用壽命。

　　經(jīng)過對大量硬質(zhì)合金報廢銑刀進行改進實踐和反復(fù)使用，現(xiàn)已形成一套完整的報廢硬質(zhì)合金銑刀改磨成單刀的工藝路線：①線切割將刀柄割方;②在砂輪機上刃磨出刀頭大致形狀;③刃部淬火加熱完畢后投入硝鹽中冷卻，使硬度達到54-57HRC;④精磨出刀頭部分，刃磨的一般順序是：磨后刀面—磨副后刀面—磨前刀面—磨出過渡刃。

　　3 改進效果

　　通過手工刃磨的方法使報廢硬質(zhì)合金銑刀成為可再用的加工鈦合金材料的專用銑刀，類型可分為圓柱銑刀、普通單刀、T型單刀等。據(jù)不完全統(tǒng)計，使用該方法已成功刃磨成形立銑刀約100把，反復(fù)刃磨1200多次，且刃磨后刀具的使用壽命較重新磨刃前提高2-3倍。

　　在實際加工中，使用刃磨好的Walterφ16mm硬質(zhì)合金立銑刀加工的工件表面光潔度可達Ra1.6。

　　4 小結(jié)

　　通過分析硬質(zhì)合金成形銑刀的破損原因，根據(jù)報廢硬質(zhì)合金銑刀缺損部位的不同和可利用部位的長短，通過手工刃磨微崩切削刃的破損部位、增加圓弧過渡刃、將報廢刀柄改磨成單刀的方法，使報廢硬質(zhì)合金銑刀得以重新利用，提高了使用壽命和銑削效率，大幅降低了加工成本。