CN112372514B - 一种刀具刃口加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种刀具刃口加工方法，其包括以下步骤：粗洗步骤：对刀具进行初步清洗，除去刀具表面的污染物；湿式喷砂钝化步骤：采用喷嘴对刀具表面进行湿式喷砂处理，湿式喷砂的加工条件根据刀具的类型和刀具的材质确定；所述刀具的类型包括铣刀和精修刀粒，所述刀具的材质包括高速钢和硬质合金；精洗步骤：在钝化后，对刀具依次进行碱液清洗、酸液清洗、纯水清洗，最后采用防锈剂溶液清洗；烘干步骤：在刀具精洗后进行烘干处理。本发明的方法加工制备的刀具刃口表面平整，强度高，在切削过程中受力均匀，耐用性好。

Description

一种刀具刃口加工方法
技术领域
本发明涉及工业刀具制造技术领域，具体涉及一种刀具刃口加工方法。
背景技术
近些年来，随着切削加工技术的研究与发展，对刀具耐用度和刀具寿命的要求越来越高。而切削刃口几何形状对刀具的寿命和切削性能有着至关重要的影响。刀具刃口制备技术越来越受到重视。刀具刃口制备是指在刀具生产过程中或者在其使用前，采用精加工方法对已成形的切削刃具的微观几何形貌进行精细、超精细深度加工。通过改善刃口、刃区的微观结构形貌、应力状态，可以提高刀具耐磨性和刀具使用寿命,进而改善切削加工的稳定性和加工工件质量。
在刀具制备过程中，经磨削加工后成形的切削刃，刃口表面有锯齿状纹路和微小凹坑，表面不平整，影响刃口强度，极容易在切削过程中出现震颤而导致刃口部分受力不均，影响刀具的耐用度。因此在实际生产中会对其刃口再加工制备，提高刃口表面质量。
因此，经磨削加工成形的切削刃，需要进行刀具刃口制备，对切削刃的微观几何形貌进行精细、超精细深度加工，以提高刀具刃口强度，降低刃口崩缺的几率，进而提高刀具的耐用度。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中切削刃的刃口受力不均、耐用性差的缺陷，提供一种刀具刃口加工方法，采用该方法加工制备的刀具刃口表面平整，强度高，在切削过程中受力均匀，耐用性好。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种刀具刃口加工方法，其包括以下步骤：
粗洗步骤：对刀具进行初步清洗，除去刀具表面的污染物；
湿式喷砂钝化步骤：采用喷嘴对刀具表面进行湿式喷砂处理，湿式喷砂的加工条件根据刀具的类型和刀具的材质确定；所述刀具的类型包括铣刀和精修刀粒，所述刀具的材质包括高速钢和硬质合金；
当所述刀具的类型为铣刀，且所述刀具的材质为高速钢时，湿式喷砂的磨料含水量为5-10％、喷射方向为30-45°、喷射压力为2-3kg、喷射时间10-15min、喷嘴与刀具表面的距离为50-70mm；
当所述刀具的类型为铣刀，且所述刀具的材质为硬质合金时，湿式喷砂的磨料含水量为5-10％、喷射方向为30-45°、喷射压力为1-2kg、喷射时间10-15min、喷嘴与刀具表面的距离为50-70mm；
当所述刀具的类型为精修刀粒，且所述刀具的材质为硬质合金时，湿式喷砂的磨料含水量为10-15％、喷射方向为45-60°、喷射压力为3-4kg、喷射时间8-10min、喷嘴与刀具表面的距离为50-70mm；
精洗步骤：在钝化后，对刀具依次进行碱液清洗、酸液清洗、纯水清洗，最后采用防锈剂溶液清洗；
烘干步骤：在刀具精洗后进行烘干处理。
进一步的，在粗洗步骤中，采用气相清洗方式，先将漂洁液加热到80-100℃后，再启动超声发射器对漂洁液进行超声雾化，然后将刀具移到漂洁液蒸汽槽中清洗。
进一步的，超声雾化的时间为5-10min，清洗时间为3-5min。
进一步的，所述湿式喷砂钝化步骤中，采用的磨料为白刚玉。
进一步的，当所述刀具的类型为铣刀具，采用所述白刚玉的粒度为300-600#；当所述刀具的类型为精修刀粒时，采用所述白刚玉的粒度为200-600#。
进一步的，所述精洗步骤中,依次进行第一次碱液清洗、酸液清洗、第一次纯水清洗、第二次碱液清洗、第二次纯水清洗、第三次纯水清洗、防锈剂溶液清洗。
进一步的，所述第一次碱液清洗和第二次碱液清洗的pH均为7-8，所述酸液清洗的pH为6-7。
进一步的，所述第一次碱液清洗和第二次碱液清洗的浸泡时间均为400-450s，超声频率为20-30KHz；所述酸液清洗的浸泡时间为400-450s，超声频率为35-45KHz；第一次纯水清洗的浸泡时间为25-35s；第二次纯水清洗的浸泡时间为55-65s，超声频率为35-45KHz；第三次纯水清洗的浸泡时间为55-65s，超声频率为20-30KHz；防锈剂溶液清洗的浸泡时间为55-65s。
进一步的，所述烘干步骤为先采用氮气枪吹干刀具表面的水分至直刀具表面无水滴，然后放在烘干室中50-55℃烘干。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的刀具刃口加工方法，在湿式喷砂之前先进行粗清洗，去除了刀具表面的油污、粘附物，氧化皮，避免对湿式喷砂的磨料产生污染；湿式喷砂是根据刀具材料/形状选用相适应的加工参数，最大化提升刀具刃口强度，保证钝化效果，获得规整的倒圆刃口，提高刃口强度忹圆弧均匀性，同时去除了刃口边缘区域毛刺，防止应力集中，提高刀具寿命；在精洗时，采用精细的清洗步骤，碱性清洗、酸性清洗及纯水清洗搭配，去除在刀具表面残留的杂质，保证刀具表面清洁，提升刀具表面光洁度的同时，使得刀具在切削过程中表面的摩擦系数降低。综上，本发明的加工方法最终达到的效果包括以下几点：
1)减少刀具表面氧化皮及加工过程中部分应力；
2)去除刃口接触边缘区域细微毛刺，钝化刃口，提高刃口强度与圆弧均匀性；
3)去除刃口表面的锯齿状纹路和微小凹坑，提高刀具表面光洁度，降低切削过程中切屑与刀具的摩擦系数；
4)清洁表面，除去粘附在刀具表面异物、油渍。
附图说明
图1为刀具的刃口未经加工处理的电镜扫描图；
图2为刀具的刃口经过本发明的加工方法处理的电镜扫描图；
图3为刀具的刃口未经加工处理的的刀具切削加工45#钢工件时，工件表面粗糙度随切削距离变化情况图；
图4为刀具的刃口经本发明的加工方法处理的的刀具切削加工45#钢工件时，工件表面粗糙度随切削距离变化情况图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明的保护范围。
一种刀具刃口加工方法，其包括以下步骤：
粗洗步骤：对刀具进行初步清洗，除去刀具表面的污染物；
湿式喷砂钝化步骤：采用喷嘴对刀具表面进行湿式喷砂处理，湿式喷砂的加工条件根据刀具的类型和刀具的材质确定；所述刀具的类型包括铣刀和精修刀粒，所述刀具的材质包括高速钢和硬质合金；
当所述刀具的类型为铣刀，且所述刀具的材质为高速钢时，湿式喷砂的磨料含水量为5-10％、喷射方向为30-45°、喷射压力为2-3kg、喷射时间10-15min、喷嘴与刀具表面的距离为50-70mm；
当所述刀具的类型为铣刀，且所述刀具的材质为硬质合金时，湿式喷砂的磨料含水量为5-10％、喷射方向为30-45°、喷射压力为1-2kg、喷射时间10-15min、喷嘴与刀具表面的距离为50-70mm；
当所述刀具的类型为精修刀粒，且所述刀具的材质为硬质合金时，湿式喷砂的磨料含水量为10-15％、喷射方向为45-60°、喷射压力为3-4kg、喷射时间8-10min、喷嘴与刀具表面的距离为50-70mm；
精洗步骤：在钝化后，对刀具依次进行碱液清洗、酸液清洗、纯水清洗，最后采用防锈剂溶液清洗；
烘干步骤：在刀具精洗后进行烘干处理。
作为本发明的一种优选实施方式，在粗洗步骤中，采用气相清洗方式，先将漂洁液加热到80-100℃后，再启动超声发射器对漂洁液进行超声雾化，然后将刀具移到漂洁液蒸汽槽中清洗。
作为本发明的一种优选实施方式，超声雾化的时间为5-10min，清洗时间为3-5min。
作为本发明的一种优选实施方式，所述湿式喷砂钝化步骤中，采用的磨料为白刚玉。
作为本发明的一种优选实施方式，当所述刀具的类型为铣刀具，采用所述白刚玉的粒度为300-600#；当所述刀具的类型为精修刀粒时，采用所述白刚玉的粒度为200-600#。
作为本发明的一种优选实施方式，所述精洗步骤中,依次进行第一次碱液清洗、酸液清洗、第一次纯水清洗、第二次碱液清洗、第二次纯水清洗、第三次纯水清洗、防锈剂溶液清洗。
作为本发明的一种优选实施方式，所述第一次碱液清洗和第二次碱液清洗的pH均为7-8，酸液清洗的pH为6-7。
作为本发明的一种优选实施方式，所述第一次碱液清洗和第二次碱液清洗的浸泡时间均为400-450s，超声频率为20-30KHz；所述酸液清洗的浸泡时间为400-450s，超声频率为35-45KHz；第一次纯水清洗的浸泡时间为25-35s；第二次纯水清洗的浸泡时间为55-65s，超声频率为35-45KHz；第三次纯水清洗的浸泡时间为55-65s，超声频率为20-30KHz；防锈剂溶液清洗的浸泡时间为55-65s。
作为本发明的一种优选实施方式，所述烘干步骤为先采用氮气枪吹干刀具表面的水分至直刀具表面无水滴，然后放在烘干室中50-55℃烘干。
实施例1：
一种刀具刃口加工方法，包括以下步骤：
S1：刀具粗洗(漂洁、除油)：在粗洗前，先将刀具气相清洗线中的清洗液加温至80℃；打开超声发射器，时间为5min；再将刀具移至蒸汽槽中，时间为3min；清洗完成后取出刀具，用吹风机吹干刀具。
S2：刀具湿式喷砂钝化：刀具是基体为高速钢的铣刀；选取磨料为白刚玉，磨料粒度为300#，含水量为5％；设置喷射方向为30°，喷射压力为2kg，喷射时间为10min，喷嘴至工件距离为50mm。在整个过程完成后关闭电源，取出刀具。
S3：刀具精洗：在刀具钝化完后，进行刀具粗洗。分别置于各水槽清洗：第一次碱液清洗(碱性槽内液体的pH为8，温度为70℃，超声频率为20KHz,浸泡时间为420s)→酸液清洗(酸性槽内液体的pH为6，温度为70℃，超声频率为35KHz,浸泡时间为420s)→第一次纯水清洗(纯水槽内液体的温度为40℃，浸泡时间为30s)→第二次碱液清洗(碱性槽内液体的pH为8，温度为65℃，超声频率为20KHz,浸泡时间为420s)→第二次纯水清洗(纯水槽内液体的温度为40℃，超声频率为35KHz,浸泡时间为60s)→第三次纯水清洗(纯水槽内液体的温度为40℃，超声频率为20KHz,浸泡时间为60s)→防锈剂溶液清洗(槽内用超纯水溶解防锈剂，溶液温度为65℃，浸泡时间为60s)。
S4：刀具烘干：将未充分干燥的刀具用氮气枪吹干，至表面干燥无水滴；将风干完的刀具放置于烘干室中，加热至50℃环境中存放20min；同时保证烘干室安全通风洁净。
S5：刀具检验：检查刀具表面是否干燥、清洁、无水滴，烘干后的刀具是否表面完整，无凹坑、无粘附物，不能有崩刃、毛刺。
S6：刀具贮存：将整齐、清洁、严密、干燥的刀具，放置在专用洁净室中，并且保证洁净室周围空气中应无酸性或其他有害气体。
实施例2：
一种刀具刃口加工方法，包括以下步骤：
S1：刀具粗洗(漂洁、除油)：在粗洗前，先将刀具气相清洗线中的清洗液加温至90℃；打开超声发射器，时间为7min；再将刀具移至蒸汽槽中，时间为4min；清洗完成后取出刀具，用吹风机吹干刀具。
S2：刀具湿式喷砂钝化：刀具是基体为硬质合金的铣刀；选取磨料为白刚玉，磨料大小为400#，含水量为8％；设置喷射方向为40°，喷射压力为1kg，喷射时间为12min，喷嘴至工件距离为60mm。在整个过程完成后关闭电源，取出刀具。
S3：刀具精洗：在刀具钝化完后，进行刀具粗洗。分别置于各水槽清洗：第一次碱液清洗(碱性槽内液体的pH为8，温度为80℃，超声频率为25KHz,浸泡时间为420s)→酸液清洗(酸性槽内液体的pH为6，温度为80℃，超声频率为40KHz,浸泡时间为420s)→第一次纯水清洗(纯水槽内液体的温度为50℃，浸泡时间为30s)→第二次碱液清洗(碱性槽内液体的pH为8，温度为70℃，超声频率为25KHz,浸泡时间为420s)→第二次纯水清洗(纯水槽内液体的温度为50℃，超声频率为40KHz,浸泡时间为60s)→第三次纯水清洗(纯水槽内液体的温度为50℃，超声频率为25KHz,浸泡时间为60s)→第三次纯水清洗(超纯水溶解防锈剂，溶液温度为70℃，浸泡时间为60s)。
S4：刀具烘干：将未充分干燥的刀具用氮气枪吹干，至表面干燥无水滴；将风干完的刀具放置于烘干室中，加热至50℃环境中存放20min；同时保证烘干室安全通风洁净。
S5：刀具检验：检查刀具表面是否干燥、清洁、无水滴，烘干后的刀具是否表面完整，无凹坑、无粘附物，不能有崩刃、毛刺。
S6：刀具贮存：将整齐、清洁、严密、干燥的刀具，放置在专用洁净室中，并且保证洁净室周围空气中应无酸性或其他有害气体。
实施例3
一种刀具刃口加工方法，包括以下步骤：
S1：刀具粗洗(漂洁、除油)：在粗洗前，先将刀具气相清洗线中的清洗液加温至100℃；打开超声发射器，时间为10min；再将刀具移至蒸汽槽中，时间为5min；清洗完成后取出刀具，用吹风机吹干刀具。
S2：刀具湿喷砂钝化：刀具是基体为硬质合金的精修刀粒；选取磨料为白刚玉，磨料大小为600#，含水量为10％；设置喷射方向为45°，喷射压力为3kg，喷射时间为8min，喷嘴至工件距离为70mm。在整个过程完成后关闭电源，取出刀具。
S3：刀具精洗：在刀具钝化完后，进行刀具粗洗。分别置于各水槽清洗：第一次碱液清洗(碱性槽内液体的pH为8，温度为90℃，超声频率为30KHz,浸泡时间为420s)→酸液清洗(酸性槽内液体的pH为6，温度为90℃，超声频率为45KHz,浸泡时间为420s)→第一次纯水清洗(纯水槽内液体温度为55℃，浸泡时间为30s)→第二次碱液清洗(碱性槽内液体的pH为8，温度为80℃，超声频率为25KHz,浸泡时间为420s)→第二次纯水清洗(纯水槽内液体温度为60℃，超声频率为45KHz,浸泡时间为60s)→第三次纯水清洗(纯水槽内液体温度为55℃，超声频率为30KHz,浸泡时间为60s)→防锈剂溶液清洗(槽内用超纯水溶解防锈剂，溶液温度为80℃，浸泡时间为60s)。
S4：刀具烘干：将未充分干燥的刀具用氮气枪吹干，至表面干燥无水滴；将风干完的刀具放置于烘干室中，加热至50℃环境中存放20min；同时保证烘干室安全通风洁净。
S5：刀具检验：检查刀具表面是否干燥、清洁、无水滴，烘干后的刀具是否表面完整，无凹坑、无粘附物，不能有崩刃、毛刺。
S6：刀具贮存：将整齐、清洁、严密、干燥的刀具，放置在专用洁净室中，并且保证洁净室周围空气中应无酸性或其他有害气体。
实施例4性能测试
(一)采用本发明的刀具刃口加工方法对刀具进行加工处理，加工前刀具刃口的电镜扫描结果如附图1所示；加工后刀具刃口的电镜扫描结果如图2所示。由图可知，加工后的刀具刃口规整，圆弧均匀，边缘平滑无毛刺。
(二)采用未经本发明的加工方法处理的刀具切削加工45#钢工件，工件表面粗糙度随切削距离变化情况如附图3所示；采用本发明的加工方法处理的刀具切削加工45#钢工件，工件表面粗糙度随切削距离变化情况如附图4所示。
在图3和图4中，黑色方框代表刀具的加工寿命。由图3和图4的结果可以得出：未经本发明加工方法处理的刀具切削加工45#钢工件，其加工寿命只有40m，且其加工表面粗糙度较高，在0.7-0.8um之间。
经本发明加工方法处理的刀具切削加工45#钢工件，其加工寿命可达120m,且其加工表面粗糙度低，随着加工距离的提升，从0.4um逐渐增大至0.9mm。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应局限于该实施例和附图所公开的内容，所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种刀具刃口加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
粗洗步骤：对刀具进行初步清洗，除去刀具表面的污染物；
湿式喷砂钝化步骤：采用喷嘴对刀具表面进行湿式喷砂处理，湿式喷砂的加工条件根据刀具的类型和刀具的材质确定；所述刀具的类型包括铣刀和精修刀粒，所述刀具的材质包括高速钢和硬质合金；
当所述刀具的类型为铣刀，且所述刀具的材质为高速钢时，湿式喷砂的磨料含水量为5-10％、喷射方向为30-45°、喷射压力为2-3kg、喷射时间10-15min、喷嘴与刀具表面的距离为50-70mm；
当所述刀具的类型为铣刀，且所述刀具的材质为硬质合金时，湿式喷砂的磨料含水量为5-10％、喷射方向为30-45°、喷射压力为1-2kg、喷射时间10-15min、喷嘴与刀具表面的距离为50-70mm；
当所述刀具的类型为精修刀粒，且所述刀具的材质为硬质合金时，湿式喷砂的磨料含水量为10-15％、喷射方向为45-60°、喷射压力为3-4kg、喷射时间8-10min、喷嘴与刀具表面的距离为50-70mm；
精洗步骤：在钝化后，对刀具依次进行碱液清洗、酸液清洗、纯水清洗，最后采用防锈剂溶液清洗；
烘干步骤：在刀具精洗后进行烘干处理；
在粗洗步骤中，采用气相清洗方式，先将漂洁液加热到80-100℃后，再启动超声发射器对漂洁液进行超声雾化，然后将刀具移到漂洁液蒸汽槽中清洗。
2.如权利要求1所述的刀具刃口加工方法，其特征在于，超声雾化的时间为5-10min，清洗时间为3-5min。
3.如权利要求1所述的刀具刃口加工方法，其特征在于，所述湿式喷砂钝化步骤中，采用的磨料为白刚玉。
4.如权利要求3所述的刀具刃口加工方法，其特征在于，当所述刀具的类型为铣刀具，采用所述白刚玉的粒度为300-600#；当所述刀具的类型为精修刀粒时，采用所述白刚玉的粒度为200-600#。
5.如权利要求1所述的刀具刃口加工方法，其特征在于，所述精洗步骤中,依次进行第一次碱液清洗、酸液清洗、第一次纯水清洗、第二次碱液清洗、第二次纯水清洗、第三次纯水清洗、防锈剂溶液清洗。
6.如权利要求5所述的刀具刃口加工方法，其特征在于，所述第一次碱液清洗和第二次碱液清洗的pH均为7-8，所述酸液清洗的pH为6-7。
7.如权利要求5所述的刀具刃口加工方法，其特征在于，所述第一次碱液清洗和第二次碱液清洗的浸泡时间均为400-450s，超声频率为20-30KHz；所述酸液清洗的浸泡时间为400-450s，超声频率为35-45KHz；第一次纯水清洗的浸泡时间为25-35s；第二次纯水清洗的浸泡时间为55-65s，超声频率为35-45KHz；第三次纯水清洗的浸泡时间为55-65s，超声频率为20-30KHz；防锈剂溶液清洗的浸泡时间为55-65s。
8.如权利要求1所述的刀具刃口加工方法，其特征在于，所述烘干步骤为先采用氮气枪吹干刀具表面的水分直 至刀具表面无水滴，然后放在烘干室中50-55℃烘干。
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