齿轮滚刀刃口钝化技术简介

介绍

在滚刀的使用中发现，进口滚刀和国产滚刀在加工质量和寿命方面存在显著差异。经过多次比较得知，滚刀的使用寿命可以达到国产滚刀的两倍以上，而进口滚刀返回原厂磨削后的使用寿命约为新刀具的90% ，但同样经过国内厂家磨削后，刀具的实际磨削精度并不低于原厂刀具，有的精度甚至优于原厂刀具，但加工质量和刀具寿命明显降低。

对刀具进行显微镜观察后发现，进口刀具和国产刀具的刃口处理存在显著的差异。进口滚刀刃口钝化痕迹明显，钝化圆角大小均匀，刃口质量一致，显微缺陷和磨削毛刺少，涂层附着力好。使用时该刀具切削速度快、耐磨，性能明显优于国产刀具。

大多数生产滚刀没有经过钝化处理或仅用油石进行手工抛光；大多数重磨齿轮滚刀没有经过钝化处理，甚至没有经过手工钝化处理。通过电镜观察发现，刃口处存在磨削毛刺、微裂纹等缺陷，不仅影响涂层的附着力，而且会导致滚齿过程中刀具的磨损和崩刃加剧。

国内对滚刀刃口钝化的重视程度普遍较低，这将严重制约刀具质量的提高。为了提高刀具耐用度，从根本上降低滚刀成本，据相关文献资料介绍，合适的刃口钝化处理后，可以提高滚刀的耐用度。

钝化的一般方法

滚刀外形尺寸较大，材料和结构复杂多样。据统计，齿轮滚刀的外径范围约为Φ8-Φ400mm，长度范围约为50-500mm。刀具结构有整体式、镶件式、焊接式等，刀具材料有高速钢、高性能高速钢、粉末冶金高速钢、硬质合金等，因此需要一种种包容性强、性价比高的钝化方法。

目前采用的方式如下：采用干式喷砂的方式，干式喷砂是利用压缩空气形成动力，使磨料通过出砂阀进入喷砂管，然后将磨料通过喷嘴喷射到加工表面上，实现喷砂。压缩空气既是喷气机的动力源又是加速动力。干式喷砂机可以通过调节压力值、改变砂的材质和粒度、改变喷砂时间来控制钝化效果。与其他钝化方法相比，喷砂是相对通用、高效的钝化方法，而且干喷砂操作更简单，砂粒可回收，成本更低。

钝化介质

常用的喷砂砂有多种：碳化硅、氧化铝、白刚玉、棕刚玉等。白刚玉切削力较强，可用于去除金属毛刺，并对表面有研磨、抛光作用。考虑到刀具钝化后需要进行涂层处理，一般选择白刚玉作为钝化材料。通过对报废刀具进行喷砂试验，发现如果使用较大颗粒的砂子，刀具过度钝化的风险较高，这将导致切削性能的损失。如果粒径太小，钝化时间太长，可能根本达不到钝化效果。钝化介质的目数，喷砂机的喷砂压力和持续时间直接影响钝化圆角的尺寸。需要进行反复试验验证，确定在一定喷距下喷砂时间与圆角尺寸的关系。

齿轮滚刀刃口形式

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切削刀具刃口有几种类型：锋利刃口、倒角刃口、圆角刃口等几大类。其中，锋利刃口是指刀具前后切削面相交处自然形成的锋利刃口。切削刀具刃口一般有前角和后角，以及切削刃截面示意图。

阴影区域是指切削刃上有微观缺陷和毛刺的部分。钝化的目的是消除切削刃处的微观缺陷，即平滑阴影区域，以达到切削刃处的一致性、无缺陷或减少缺陷。
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为了了解磨削后齿轮滚刀刃口的实际情况并获得钝化圆角的尺寸，有必要进行检测。滚刀刃口的检查结果表明，刃口一般呈锯齿状，锯齿的峰谷之间的距离称为显微缺陷尺寸，一般在0.005～0.015毫米之间。

上图为理想刃口和实际得到的刃口形状，在电子显微镜下是这样的：
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下图是一张刃口相当锋利而且形状完好的图片。

在撞击（慢速或快速）过程中，刀刃上以及被刀刃撞击的目标区域上会产生应力。硬度本质上是测量引起塑性变形（屈服应力）所需的应力，或更宽松地说，是局部开裂的开始，较软的材料会首先“屈服”，以某种方式变形，从而使自身变钝。
以下是一些显示可能发生的情况的图片：
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这里并不奇怪。我们只是通过塑性变形来弯曲边缘。这可以通过“剥离”在一定程度上逆转，因为锋利的边缘仍然存在。您“只需”将其向后弯曲即可

滚刀钝圆角的理论计算滚刀顶刃钝圆角的理论计算：滚刀顶刃后角一般取10°～12°，前角角度为0°。
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有资料显示，滚刀顶刃钝化圆角理论值在0.085～0.02mm之间，侧刃钝化圆角理论值在0.01～0.03mm之间。由于滚刀顶边和侧边一起钝化，综合考虑，当滚刀边缘缺陷显微检测值在0.005～0.015mm之间时，钝化圆角的理论范围在0.085～0.02mm之间。当然这些数据需要对刀具切削进行测试，以及参考进口刀具切削刃的钝化圆角。

总结

刀具刃口钝化技术是提高刀具寿命、降低刀具消耗、提高加工效率的有效措施之一。滚刀钝化需要不断摸索，在实验中发现总结不同刀具的钝化的具体参数。因此，加大对滚刀钝化技术的研究，对于提高国产滚刀的加工性能、缩短与国外刀具的差距具有重要意义。
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