做机加工的老板最头疼的一个问题就是刀具成本。尤其是用超硬刀具(PCD、PCBN)的工厂,一片刀片动辄两三百块,刀具用钝了直接扔掉太心疼,但又不知道怎么重磨。其实超硬刀具的重磨技术已经很成熟了,磨一次能省一半以上的成本,但很多工厂因为不了解或者怕麻烦,白白浪费了不少钱。
先说什么样的超硬刀具适合重磨。PCD整体刀具(比如铣刀、钻头)、PCBN整体刀具、还有可转位刀片——只要不是崩刃崩得特别厉害,有0.1mm以上的刃口可以修磨,都可以重磨。那什么情况重磨都救不了?PCD的金刚石层已经磨穿了(露出下面的硬质合金基体)、PCBN刀片的硬质合金基体裂了、刃口崩缺超过0.3mm,这些情况重磨意义不大,还不如买新的。
PCD刀具的重磨方法主要有三种。最常用的是金刚石砂轮磨削——跟磨硬质合金不一样,磨PCD得用金刚石砂轮,因为PCD本身是最硬的材料之一,只有金刚石才能磨它。砂轮的粒度要根据修磨量来选:修磨量大用粗粒度(120#-240#),精修磨用细粒度(400#-800#)。磨削时要浇充分的冷却液,防止PCD过热石墨化。
第二种方法是放电加工(EDM)重磨。EDM是靠高频电火花烧蚀PCD材料,精度高、表面质量好,特别适合修磨一些形状复杂的刀具(比如成型刀、齿轮刀具)。但EDM设备贵,加工速度慢,适合小批量高附加值刀具的修磨。还有一种是激光修磨,近几年发展起来的新技术,用飞秒或皮秒激光瞬间烧蚀PCD材料,不需要接触刀具,精度更高,对刀具基体损伤小,但设备成本更高。
PCBN刀具的重磨跟PCD类似,但有几个不同点。PCBN的硬度比PCD低一点,所以可以用细粒度的CBN砂轮来磨,不一定非要金刚石砂轮。磨削速度也要低一些,一般15-25m/s,比磨PCD慢。还有PCBN不怕高温,干磨也可以,但干磨时粉尘多,工厂里最好装除尘设备。刃口修磨完后通常还要做一个珩磨处理,用很细的研磨膏把刃口抛光一下,减少残余应力。
重磨的关键是恢复刃口的几何精度。PCD和PCBN刀具的刃口几何参数(前角、后角、刃口钝圆半径)直接影响加工效果和刀具寿命。重磨时要严格按照原刀具的设计参数来,不能自己瞎改。比如原刀的后角是12°,重磨后磨成10°了,加工时切削力会变大,刀具寿命反而降低。所以找重磨服务商时,要找有检测设备的,能保证重磨后几何参数跟原刀一致。
重磨次数有限制吗?有的。一把PCD整体刀具最多能重磨3-5次,每次重磨掉0.1-0.2mm,PCD层总厚度一般是0.5-1.0mm,磨几次之后金刚石层就磨穿了。PCBN整体刀具类似,基体上的PCBN层厚度有限,磨穿了就报废。可转位刀片一般不重磨——刀片便宜,重磨费用跟买新的差不多,而且重磨后装夹精度也不如新刀片稳定。
重磨刀具的效果怎么样?只要重磨质量过关,重磨后的刀具寿命可以达到新刀的80%-95%。但前提是找对服务商——市面上有些小作坊式的重磨,砂轮选不对、参数调不好,重磨出来的刀具用起来还不如旧刀。建议找专门做超硬刀具重磨的工厂,他们有专业的设备和工艺。第一次合作可以先拿一把不重要的刀具试试效果,满意了再批量送磨。
成本账怎么算?一把整体PCD铣刀新刀价格大概2000-3000元,重磨一次大概300-500元,能磨3-5次。这样算下来,刀具总成本能降50%以上。如果工厂一年用100把这样的刀具,重磨能省下几十万。而且重磨周期一般3-7天,比买新刀快,不会影响生产计划。
最后说一个误区:有些人觉得重磨后的刀具"不吉利"或者"不准",其实完全没必要。PCD和PCBN的硬度这么高,重磨对材料性能没有任何影响,只要几何参数正确,用起来跟新刀没区别。唯一要注意的是重磨后要用显微镜或者刀具检测仪检查一下刃口质量,确保没有微裂纹、没有烧伤痕迹。
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