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(bào)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(shí)，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(qiáng)迫沖離的過程中會(huì)帶走部分刀具材料，造成刀具的缺損和破損。此外，當(dāng)切削溫度達(dá)到600℃以上時(shí)，零件表面會(huì)形成硬化硬層，對刀具產(chǎn)生強(qiáng)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(yán)重。

　　1.2 正常磨損

　　在正常生產(chǎn)加工中，當(dāng)連續(xù)銑削鈦合金零件余量達(dá)到15mm-20mm時(shí)就會(huì)出現(xiàn)刀刃磨損嚴(yán)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(dāng)

　　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(dāng)?shù)牟僮鲿?huì)導(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(jìn)行有效銑削外，還會(huì)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(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致加工件報(bào)廢。

　　2 改進(jìn)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(jī)將切削刃損壞的部分修磨掉，即可實(shí)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(huì)因驟冷開裂而完全報(bào)廢。刃磨過程見圖1。圖2為新刀具與報(bào)廢刃磨后刀具的對比。

　　經(jīng)過砂輪機(jī)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(qiáng)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(huì)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(dāng)加大粗加工第一次走刀時(shí)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(bào)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(jì)存在缺陷，即缺少過渡面和過渡刃。這是導(dǎo)致主切削刃強(qiáng)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(shí)現(xiàn)在切削刃部分添加圓弧過渡刀刃，達(dá)到增強(qiáng)刀尖強(qiáng)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(shí)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(shí)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(bào)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(huì)被磨削殆盡而只剩下刀柄部分;或者因?yàn)槭褂眠^程中的操作不當(dāng)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(jìn)行鏜孔等，實(shí)現(xiàn)報(bào)廢刀具的再利用。圖4是報(bào)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(qiáng)度，對相應(yīng)部分進(jìn)行熱處理以及表面涂層，并對刀具切削刃部分進(jìn)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(bào)廢銑刀進(jìn)行改進(jìn)實(shí)踐和反復(fù)使用，現(xiàn)已形成一套完整的報(bào)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(jī)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(dá)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(jìn)效果

　　通過手工刃磨的方法使報(bào)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(jì)，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(shí)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(dá)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(bào)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(bào)廢刀柄改磨成單刀的方法，使報(bào)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。