俗---“工欲善其事必先利其器”，這個道理從古至今都被---地延續并傳揚著，然而在機床行業，刀具似乎并不是越“快”越好，很多在初接觸到機床刀具的時候，都有著一個疑問“為何好好的刀具要進行鈍化處理呢？”今天就讓我們一起來了解一下關于“刀具鈍化”的那些事兒。
其實，刀具鈍化并不是大家字面理解的意思，而是一種有效提高刀具使用壽命的手段。通過平整、拋光、去毛刺等工序達到提高刀具的目的。這其實是刀具在精磨之后，涂層之前的一道正常工序。一般來說，刀具鈍化拋光的方式分為毛刷、噴砂、拖拽式拋光機，這其中又屬毛刷與拖拽式的應用為廣泛。
從事金屬切削行業的人都知道，刀具在成品前會經過砂輪刃磨，但是刃磨加工會造成不同程度的微觀缺口。這就導致數控機床在進行高速切削的同時微觀缺口會極易擴展，從而加快刀具的磨損和損壞。現代的切削技術中對刀具的穩定性和精密性都有了嚴格要求，因此數控刀具在涂層前必須經過刀口的鈍化處理，才能---涂層的牢固性和使用壽命。
刀具鈍化的優勢與目的
1.抵抗刀具物理磨損
在切削過程中刀具表面會被工件逐漸耗損，切削過程中切削刃在高溫高壓下也易發生塑性變形。刀具的鈍化處理可以幫助刀具提高剛性，避免刀具過早喪失切削性能。
2.保持工件的光潔度
刀具刃口有毛刺會導致刀具磨損，加工工件的表面也會變得粗糙。經鈍化處理后，刀具的刃口會變得很光滑，崩刃現象也會相應減少，工件表面光潔度也會提高。
3.方便凹槽排屑
對刀具凹槽拋光處理可以提高表面和排屑性能，凹槽表面越平整光滑，排屑就越好，就可實現更連貫的的切削加工。
數控機床的刀具在經過鈍化拋光后，表面會留下許多小孔，在加工時這些小孔可以吸附更多的切削液，使得切削時產生的熱量---減少，---得提高切削加工的速度。
綜上所述，刀片刃口鈍化十分重要，正如我國古人所說“千里之堤，潰于蟻穴”，刀片刃口微觀缺口這個“蟻穴”雖小，卻影響刀具性能和壽命這個“千里之提”，是不可小視的大問題。刀片刃口鈍化技術是提高刀具壽命減少刀具消耗的有效措施之一。無論在經濟和技術兩個方面都是可行的、有效的，進一步推動我國切削加工水平的提高，縮小與國外刀具切削性能的差距。
刀具經過砂輪刃磨后，刃口會存在不同程度的微觀缺陷，在切削過程中，刀具刃口微觀缺口極易擴展，加快刀具的磨損和損壞。刃口鈍化是延常刀具壽命的金屬切削配套技術，能有效減少或消除刃磨后的刀具刃口微觀缺陷，以達到圓滑平整，提高刀具抗沖擊性能，使刀具刃口鋒利堅固。
刃口鈍化方式可分為傳統刃口鈍化和特種刃口鈍化。傳統刃口鈍化方式主要包括磨削鈍化、毛刷鈍化、拖曳鈍化和噴砂鈍化等；特種刃口鈍化方式主要包括激光鈍化、電火花電蝕鈍化、電化學鈍化和磨料水射流鈍化等。
噴砂是以壓縮空氣為動力，以形成高速噴射束將噴料高速噴射到需要處理的工件表面，實現對工件表面的加工。由于磨料對工件表面的沖擊和切削作用，工件的表面性能和形狀會發生改變。而微噴砂技術是以傳統噴砂技術為基礎，采用微米級尺寸的磨料顆粒來進行待加工表面處理的技術，廣泛應用于材料的表面處理，包括表面清潔、表面鈍化和表面形貌處理。微噴砂處理的材料去除機理，包括裂紋擴展導致的脆性去除和磨料微切削產生的塑性去除。微噴砂技術在刀具領域主要應用在表面處理方面，如涂層刀具。通過對刀具基體表面進行相應的微噴砂處理，來改變基體的表面形貌，以增加涂層與刀具基體之間的粘結力，提高刀具的切削壽命。研究表明，對刀具的涂層表面進行微噴砂處理可以增加涂層硬度，提高刀具切削壽命。微噴砂技術在刀具刃口鈍化領域沒有得到廣泛應用，理論研究還不充分。
本文通過微噴砂技術對硬質合金刀片yt15進行刃口鈍化，研究微噴砂工藝參數對刃口半徑的影響以及微噴砂處理對刃口的影響，并分析微噴砂處理的材料去除機理。
1試驗步驟
試驗以噴砂壓力p、磨料比重w和噴砂時間t為因素，其中磨料比重w為磨料占水和磨料總的比重。每個因素設4個水平，進行64組全因素刃口鈍化試驗，因素水平見表1。
表1 微噴砂全因素試驗因素水平
采用濕式手動噴砂機，噴砂角度45°，噴砂距離8mm。磨料為320目白剛玉，微噴砂加工如圖1所示。選用可轉位硬質合金刀片yt15，其尺寸標準為snmn120404，相應的材料性能見表2。通過激光共-顯微鏡(lsm，keyence vk-x200k)對微噴砂處理后的刀片刃口進行觀測，試驗觀測指標為刀片刃口半徑r和刃口線粗糙度ra，終結果為三次測量后的平均值。同時對其刃口形貌進行掃描電子顯微鏡鏡(sem)觀察，分析刃口材料去除機理。
圖1 硬質合金刀具yt15微噴砂加工示意圖
表2 硬質合金刀具yt15物理力學性能
2試驗結果與分析
(1)微噴砂工藝參數對刃口半徑的影響
圖2為硬質合金刀具yt15刃口半徑隨微噴砂各工藝參數的變化趨勢。圖2a、圖2b、圖2c和圖2d分別是在噴砂時間為20s、30s、40s和50s時刃口半徑隨噴砂壓力的變化圖。對比發現，在相同的噴砂壓力和磨料比重下，隨噴砂時間的增加，刀具刃口半徑增大，這實質上是材料去除隨著時間累積的結果。在相同的噴砂時間和磨料比重下，隨噴砂壓力的增加，刀具刃口半徑增大。這是因為隨著噴砂壓強的增加，磨料流的出口速度增加，單顆粒磨料速度也相應增加。
硬質合金可看作是硬脆材料，根據單顆粒磨料沖蝕模型可知，單顆粒磨料的材料去除量與磨料顆粒的速度的指數成正比，使得單顆粒磨料的材料去除量增加。同時磨料流速度的增加，使單位時間內有效沖擊刀具刃口的磨料顆粒數量增加，硬質合金刀具價格，刃口材料的去除量變大。因此，增加噴砂壓力相當于既增加磨料比重又增加噴砂時間，兩者的共同作用使刃口半徑增大。
由圖2分析磨料比重對刀具刃口半徑的影響可知，在噴砂壓力為0.2mpa和0.25mpa時，隨著磨料比重的增加，刀具的刃口半徑先增大而后減小；而在噴砂壓力為0.3mpa和0.35mpa時，隨著磨料比重的增加，刀具的刃口半徑呈現一直增大的趨勢。同理，根據單顆粒磨料沖蝕模型分析可知，當噴砂壓力較小時，隨著磨料比重的增加，雖然單顆粒磨料速度減小，但是單位體積內磨料顆粒的數量增加，造成單位時間內磨料顆粒對刀具刃口的沖擊次數增加，所以刃口材料的去除量變大。當磨料比重過大時，根據能量守恒可知，磨料流的速度減小很多，其中磨料顆粒的速度大幅降低，不僅減少了單顆粒磨料材料的去除量，也使單位時間內磨料對刀具刃口的沖擊次數減少，進一步減少材料去除量，使得刃口半徑隨著磨料比重的增加先增大后減小。當噴砂壓力較大時，隨著磨料比重的增加，在單位時間內增加的磨料對刀具刃口的沖擊次數所增加的材料去除量要多于單顆粒磨料速度降低而減少的材料去除量。總的來說，單位時間內材料去除量增加，因此在較大噴砂壓力下，刀具的刃口半徑隨著磨料比重的增加而增加。
(a)t=20s(b)t=30s(c)t=40s(d)t=50s
圖2 刃口半徑隨微噴砂各工藝參數的變化趨勢
(2)微噴砂處理對刃口線粗糙度的影響
圖3是硬質合金刀片yt15經過微噴砂刃口鈍化處理前后的切削刃形貌。采用微噴砂工藝參數：噴砂壓力p=0.2mpa，磨料比重w=0.1，硬質合金刀具材料，噴砂時間t=30s。通過測量得到切削刃的相關參數見表3。
圖3 未處理刀片與微噴砂刃口鈍化刀片的切削刃形貌
可以發現，硬質合金刀片yt15的刃口輪廓由原來的r=6μm銳刃變成r=27μm的圓弧刃口。其切削刃形貌得到---，連云港硬質合金刀具，刃口線粗糙度ra由原來的0.79μm下降到0.5μm，硬質合金刀具規格，ry則由原來的6μm下降到3μm。這是由于微噴砂處理消除了刀具刃磨時產生的微觀缺陷，---了刃口。
表3 未處理刀片與微噴砂刃口鈍化刀片刃口參數對比(μm)
圖4是微噴砂全因素試驗時硬質合金刀片yt15的刃口線粗糙度的分布情況。可以得出，硬質合金yt15刀片的刃口線粗糙度為0.3-0.8μm，滿足刀片的刃口粗糙度要求。
圖4 硬質合金刀具yt15刃口線粗糙度分布
(3)微噴砂刃口材料去除機理研究
刀片的微噴砂過程實質上是高速磨料射流沖擊材料表面，實現材料的去除。其材料去除機理主要歸結為磨料顆粒對材料的去除方式。對于脆性材料，其去除機理往往不只有脆性去除，還包括磨料顆粒的微剪切引起的塑性去除。
圖5是硬質合金刀具yt15在噴砂壓力p=0.25mpa、磨料目數m=320、噴砂時間t=20s和磨料比重w=0.1時的刃口形貌。可以看出，經過微噴砂處理后，刀具出現了圓弧刃口，對其圓弧刃口的區域a進行放大，可以觀察刃口材料去除形成的微觀形貌。通過區域b可以看出，其硬質合金中硬質相的去除多為由裂紋擴展造成的脆性斷裂，這是由于棱角尖銳的磨料顆粒對于硬質相的沖擊作用，使之產生徑向裂紋和側向裂紋，由于磨料顆粒的高頻率沖擊，進而造成側向裂紋的擴張形成網狀裂紋，達到材料的去除。對于c區域的觀察，也可以發現刃口材料上存在磨料顆粒的刻劃痕跡，這主要是由于具有鋒利刃口的白剛玉磨料顆粒對工件材料的微切削作用導致。由于刀具材料中除硬質相成分外，還包括粘結相，其微切削作用相對于粘結相更為明顯，粘結相材料先于硬質相去除，使得硬質相成分顯露出來。因此微噴砂處理硬質合金刀具yt15的材料去除機理，包括由磨料沖擊和水楔作用引起裂紋擴展而導致硬質相材料的脆性去除，還包括磨料顆粒的微切削作用引起的材料塑性去除。
圖5 硬質合金刀具yt15微噴砂刃口形貌sem圖
小結
微噴砂處理可以對硬質合金刀具yt15刃口進行有效鈍化，形成一定圓弧半徑的刀具刃口。研究表明，刃口圓弧半徑隨著微噴砂時間和噴砂壓力的增加而增大。對于磨料比重而言，在噴砂壓力為0.2mpa和0.25mpa時，隨著磨料比重的增加，刀具刃口半徑先增大而后減小；在噴砂壓力為0.3mpa和0.35mpa時，隨著磨料比重的增加，刀具刃口半徑呈現一直增大的趨勢。微噴砂處理可有效---硬質合金刀具yt15的刃口，消除微觀缺陷，降低刃口線粗糙度，在結構上對刀具刃口進行鈍化。硬質合金刀具yt15刃口材料的去除機理，包含由裂紋擴展而導致硬質相材料的脆性去除和微切削作用引起的材料塑性去除。
由于cnc加工中心其是采用軟件進行鎖住的，在模仿加工時，當按下主動運轉按鈕時在模仿界面并不能直觀地看到機床是否已鎖住。模仿時往往又沒有對刀，假如機床沒有鎖住運轉，極易發生撞刀。所以在模仿加工前應到運轉界面確認一下機床是否鎖住。加工時忘掉關閉空運轉開關。由于在程序模仿時，為了節省時刻常常將空運轉開關打開。空運轉指的是機床一切運動軸均以g00的速度運轉。假如在加工時空運轉開關沒關的話，機床疏忽給定的進給速度，而以g00的速度運轉，形成打刀、撞機床事端。空運轉模仿后沒有再回參考點。在校驗程序---床是鎖住不動的，而刀具相對工件加工在模仿運轉(決對坐標和相對坐標在變化)，這時的坐標與實踐方位不符，須用返回參考點的辦法，---機械零點坐標與決對、相對坐標一致。假如在校驗程序后沒有發現問題就進行加工操作，將形成刀具的磕碰。超程免除的方向不對。
當機床超程時，應該按住超程免除按鈕，用手動或手搖辦法朝相反方向移動，即能夠消除。可是假如免除的方向弄反了，則會對機床產生傷害。由于當按下超程免除時，機床的超程維護將不起作用，超程維護的行程開關已經在行程的盡頭。此刻有或許導致工作臺繼續向超程方向移動，終拉壞絲杠，形成機床損壞。制定行運轉時光標方位---。制定行運轉時，往往是從光標所在方位開始向下執行。對車床而言，需要調用所用刀具的刀偏值，假如沒有調用刀具，運轉程序段的刀具或許不是所要的刀具，極有或許因刀具不同而形成撞刀事端。當然在加工中心、數控銑床上一定要先調用坐標系如g54和該刀的長度補償值。由于每把刀的長度補償值不一樣，假如沒調用也有或許形成撞刀。
cnc加工中心數控機床作為的機床，防撞是非常---的，要求操作者養成認真細心慎重的習氣，按正確的辦法操作機床，減少機床撞刀現象發生。跟著技術的開展呈現了加工過程中刀具損壞檢測、機床防撞擊檢測、機床自適應加工等---技術，這些能夠---地維護數控機床。
歸納起來9點原因：
(1)程序編寫過錯
工藝安排過錯，工序承接聯系考慮不周詳，參數設定過錯。
例:a.坐標設定為底為零，而實踐中卻以頂為0；
b.安全高度過低，導致刀具不能---抬出工件；
c.二次開粗余量比---把刀少；
d.程序寫完之后應對程序之途徑進行剖析檢查；
(2)程序單補白過錯
例：a.單邊碰數寫成四邊分中；
b.臺鉗夾持間隔或工件凸出間隔標示過錯；
c.刀具伸出長度補白不詳或過錯時導致撞刀；
d.程序單應盡量詳細；
e.程序單設變時應采用以新換舊之準則：將舊的程序單消毀。
(3)刀具丈量過錯
例： a.對刀數據輸入未考慮對刀桿；
b.刀具裝刀過短；
c.刀具丈量要運用科學的辦法，盡或許用較經確的儀器；
d.裝刀長度要比實踐---長出2-5mm。
(4)程序傳輸過錯
程序號呼叫過錯或程序有修改，但仍然用舊的程序進行加工；
現場加工者必須在加工前檢查程序的詳細數據；
例如程序編寫的時刻和日期，并用熊族模仿。
(5)選刀過錯
(6)毛坯超出預期，毛坯過大與程序設定之毛坯不相符
(7)工件資料本身有缺點或硬度過高
(8)裝夾要素，墊塊干與而程序中未考慮
(9)機床故障，俄然斷電，雷擊導致撞刀等
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