我們常說機加工要提高加工效率,得先提高切削三要素:切削速度、吃刀深度和進給量,通常這是最簡單、直接的方法。但切削三要素的提高,一般會受到現有機床設備條件的限制。所以最經濟便捷的辦法就是選好刀具。
![“從骨到肉” 扒一扒機加工刀具,看它如何“脫胎換骨”修煉成型](http://p2.ttnews.xyz/loading.gif)
硬質合金刀具是目前刀具市場上的主流刀具,硬質合金的品質是由硬質合金基體(骨架)、刀片的結構形狀(血肉)和塗層(皮膚)這三點決定的,今天,小編就帶大家“從骨到肉”的扒一扒機加工刀具。
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硬質合金的基體由兩部分組成,其中一部分是硬化物,就是我們常說的碳化鎢、碳化鈦等,最初它們都是粉末狀。
可別小看這些粉末,所有硬質合金的主要原材料就靠它。碳化鎢是以鎢和碳為原料,將平均粒徑為 3~5μm 的鎢粉與碳黑用球磨機幹混,充分混合後放入石墨盤,再在石墨電阻爐中加熱至1400~1700℃,在高溫反應下生成碳化鎢。
▲ 球磨機。
▲ 球磨機的工作原理。
碳化鎢是一種極其堅硬而易碎的材料,熔點都在2000℃以上,有的甚至超過4000℃,它的存在決定了合金的高硬度和耐磨性。
硬質合金基體的另一部分就是粘結金屬,一般是鐵族金屬,加工中常用鈷和鎳。
以鈷為例,碳化鎢與鈷混合,鈷對硬質合金的屬性至關重要。鈷越多,硬質合金的韌性越好;反之就越堅硬、耐磨。
在研磨室中,各種材料在添加了乙醇、水和有機粘結劑的環境下,被研磨到所需的顆粒大小。
這一步在行業裡被稱為溼法研磨,是在研磨過程中加入有機或無機溶劑作為助磨劑的研磨。
對於大部分物料來說,幹磨只能研磨到微米級別,因為在20μm以下,由於分子間的靜電吸引作用,物料的團聚現象嚴重,很難被研磨的更細。而溼磨法進行研磨,在助磨劑的衝擊作用下,物料可被研磨至更細,達到幾微米,甚至納米。
根據原材料的不同,溼磨的過程大概需要8~55小時,溼磨後的原料會變成均勻的懸浮液。
液狀混合物再被泵送至噴霧乾燥器,在熱氮氣的作用下使乙醇和水蒸發,乾燥後的粉末就是尺寸均勻的顆粒狀。
▲ 噴霧乾燥器進行乾燥。
混合漿料乾燥後,會將樣品送去質檢,此時的粉末由一系列直徑為20~200微米的小球組成,這到底有多微小呢,這麼形容吧,最細的粉末連頭髮厚度的一半都不到。
通過質檢,混合後的粉末會被輸送至製造刀片的衝壓機。將衝壓模具置入機器,控制衝壓機的衝頭和沖模進行壓制,得到基本形狀和尺寸的刀具。
▲ 衝壓床進行壓制。
▲ 衝床
根據刀片型號的不同,壓制刀片的所需壓力最高可達12噸。壓制後,會對每一個刀片進行稱重,確保刀片合格的質量和精度。
其實,剛壓制好的刀片非常脆弱,需要在燒結爐內進行硬化處理。刀片在1500攝氏度下進行13小時的熱處理,使融化的鈷與碳化鎢顆粒粘結在一起,1500攝氏度的概念就類似於鋼管會像巧克力一樣迅速融化。
▲ 燒結硬化過程。
▲ 燒結爐
經過燒結,刀片中聚乙二醇會消失,體積會縮小約50%,刀片也具備了一定硬度。
為使刀片具備一定精度,會再對刀刃進行珩磨,磨削刀片的頂部和底部。
▲ 珩磨過程
燒結後的硬質刀片會很堅硬,所以在珩磨過程中,會選用工業金剛石砂輪進行精磨。這一步,對磨削工藝的要求極高,例如瑞典採用的就是最先進的6軸磨板磨削工藝,以滿足其極為嚴格的公差要求。
磨削完成後,進行清潔並噴塗刀片,也就是塗層,再進行質檢。
▲ 塗層過程
要做好一把刀具,每一個環節都是息息相關的,任何一個環節的缺失都會影響最終的成品。整體來看,大致分為粉末製備、擠壓成型、燒結、表面處理、檢測這五大步驟。
▲ 粉末製備 → 擠壓成型 → 燒結 → 表面處理 → 檢測
關於刀具的製造小編就先介紹到這兒啦,最後,小編帶大家看看拓拉思平臺在售的幾類機床刀具。
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