摘要：延長刀具壽命的經(jīng)濟(jì)效益在航空和醫(yī)療領(lǐng)域尤其突出，包括要鉆削和加工堅韌材料，諸如鉻鎳鐵合金及鈦等。

　　針對特定的應(yīng)用場合加工“合適”的刀刃并非易事。就在前不久，人們還一直認(rèn)為生成刀刃槽形不是科學(xué)，而更是一種藝術(shù)，因為切削刀具在耐磨性及硬度質(zhì)量方面要求很高，因此加工出滿意的槽形非常困難。

　　但是，加工適當(dāng)?shù)那邢魅袑Φ毒咝阅芗皦勖泻艽蟮挠绊憽Ｕ_的切削刃加工過程可以降低常見的失效原因，諸如：劈裂、熱感應(yīng)引起的失效以及切屑瘤等而延長刀具壽命，并且可以很大的提高刀具的可靠性。適當(dāng)珩磨的刀具還可以提高加工工序的重復(fù)精度，有助于實現(xiàn)無人看管加工。

　　刀刃珩磨是在微觀規(guī)模上進(jìn)行的磨蝕過程，需要借助成套過程控制來保持緊密公差。但是，很難在切削刀具材料上控制金屬去除率以及刀刃一致性。通常，珩磨過程是通過訓(xùn)練有素的猜測導(dǎo)引的，并且受制于機(jī)床的變化以及操作員的技能。

　　普通珩磨過程容易過多加工刀具的拐角，并且因為來料各不相同，很難在一把刀一把刀基礎(chǔ)上進(jìn)行控制。不僅刀刃珩磨很難控制，同時由于切削條件也隨單個切削刃發(fā)生變化，因此加工切削刃的最佳尺寸會隨加工工件變化而沿切削刃發(fā)生變化。

　　密執(zhí)安科技大學(xué)機(jī)械工程-工程力學(xué)系的副教授，同時是位于密執(zhí)安州Houghton市的加工分析技術(shù)公司的總裁William J. Enders博士認(rèn)為：“用戶要求刀具拐角處刀刃半徑較小，因為未切的切屑厚度沿拐角半徑減少?！痹谶^去十多年的時間里，他一直在研究刀刃加工方面的問題。

　　在刀具的前刃上，未切切屑的厚度最大，刀刃需要最大的保護(hù)。但是，在刀具的后刃上，未切切屑厚度幾乎下降為0， 因此珩磨量應(yīng)該相應(yīng)降低。對于恒定珩磨量——大小為保護(hù)前刃而制定，后刃上的珩磨量比未切切屑厚度大，因此切削刃去除材料的速度很低，并提高了摩擦、切削力、溫度及磨損。

　　直到現(xiàn)在，加工切削刃的方法也沒有如切削刀具其他方面有關(guān)的技術(shù)發(fā)展快，諸如材料基質(zhì)、槽形以及涂層等。利用自己的工程微幾何工藝，位于賓夕法尼亞州Cresco市的Conicity科技公司推出了在同一把刀具不同表面上加工出不同尺寸的刀刃珩磨技術(shù)。該工藝采用致密碳化硅纖維刷結(jié)合計算機(jī)數(shù)字控制而一貫并精確加工出刀刃形狀，公差達(dá)0.0003英寸，比大部分傳統(tǒng)珩磨方法的精度提高了一個數(shù)量級。

　　Conicity的執(zhí)行副總裁Bill Shaffer說：“通過控制刀刃參數(shù)，工程微幾何工藝可以在達(dá)到正確珩磨量時停止材料去除過程。因此，刀刃加工尺寸在切削刃上分布開，維持某特定的未切切屑厚度對刀刃加工尺寸比?！彼^續(xù)說：“例如，在一把可轉(zhuǎn)位刀片或刀座式刀具上，在刀具端部半徑處，刀刃加工融合了刀刃加工過程中未切切屑厚度變化。隨著未切切屑厚度降低，刀刃加工尺寸降低。”

　　具有變化式刀刃的刀具切削效率更高，因為其切削刃尺寸發(fā)生變化，可以防止在刀具和工件之間夾住切下來的材料。這樣就可以減少刀具磨耗，從而刀具壓力及切削力降低，刀具和工件溫升也縮小。從而延長了刀具壽命，提高工件表面平面度，同時減少毛刺的形成。變化式刀刃幾乎可以在包括鉆頭、立銑刀及餃刀等在內(nèi)的各種形式的切削刀具上使用。

　　工程微幾何工藝還可以在一把刀一把刀基礎(chǔ)上采用相同的刀刃加工過程，這種工藝比傳統(tǒng)的刀刃加工方法具有更好的一致性。此外，該工藝還可以在每個切削應(yīng)用中實施最佳微觀槽形。在某些情況下，這種做法意味著在整個切削刃上形成均勻的珩磨量;而在另外一些情況下則表示采用可變珩磨量來實現(xiàn)正確的刀刃加工過程。

　　適當(dāng)加工刀刃一個最明顯而直接的優(yōu)點是提高刀具壽命。對于工程微幾何工藝，刀刃加工業(yè)務(wù)一般所花費的成本為一把新的替換刀具的10%~20%，而該工藝卻可以將刀具的壽命延長300%~800%。

　　延長刀具壽命非常重要，其中有多種理由，包括可以節(jié)省重磨和更換新刀的成本。例如，為了充分利用其5坐標(biāo)加工中心，一家位于賓夕法尼亞州Freeport市的精密制造廠Oberg Industries公司，從高速鋼刀具轉(zhuǎn)向高性能硬質(zhì)合金刀具，其中采用了賓夕法尼亞州Latrobe市Seim Tool公司提供的用工程微幾何工藝加工的刀刃。

　　Oberg的工具房經(jīng)理Bob Binner說：“通過用工程微幾何工藝加工刀刃，磨刀之間的時間一般延長了300%左右，這是投資工程微幾何工藝的巨大回報。替換刀具之間時間延長還意味著可以減少中斷生產(chǎn)的次數(shù)，并降低勞動成本?！?/P>

　　Binner認(rèn)為更重要的是間接的成本節(jié)省。“這種刀刃加工過程幾乎消除了斷刀現(xiàn)象，斷刀現(xiàn)象會在自動化過程產(chǎn)生一系列不良后果。無人看管的機(jī)床上發(fā)生斷刀會引發(fā)下游刀具破損的多米諾骨牌效應(yīng)。這樣的故障現(xiàn)象會因損壞刀具以及昂貴零件而產(chǎn)生巨大的損失，并且隨后的問題有可能很難修復(fù)。通過采用帶有用工程微幾何工藝加工的刀刃的硬質(zhì)合金刀具，有時候可以在不換鉆頭及鉸刀的情況下工作幾個星期。”

　　延長刀具壽命的經(jīng)濟(jì)效益在航空和醫(yī)療領(lǐng)域尤其突出，包括要鉆削和加工堅韌材料，諸如鉻鎳鐵合金及鈦等。