1 刀具易破損的因素

　　成形硬質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，由于鈦合金的導熱性差，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，使刀具紅硬性喪失，磨損加劇。在高溫條件下的持續切削中，粘結物和熔接物受到后續加工的沖擊，在被強迫沖離的過程中會帶走部分刀具材料，造成刀具的缺損和破損。此外，當切削溫度達到600℃以上時，零件表面會形成硬化硬層，對刀具產生強烈的磨損作用。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，磨損嚴重。

　　1.2 正常磨損

　　在正常生產加工中，當連續銑削鈦合金零件余量達到15mm-20mm時就會出現刀刃磨損嚴重的情況。繼續銑削的效率極低，而且加工件表面光潔度很差，不能滿足生產和質量要求。

　　1.3 操作不當

　　生產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、主軸轉速過快、冷卻不充分等不當的操作會導致刀具出現崩刃、破損、折斷等情況。這類缺損銑刀除不能進行有效銑削外，還會在銑削過程中因“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量，嚴重時還會導致加工件報廢。

圖1 刃磨過程

　　2 改進方法

　　2.1 切削刃微崩

　　切削刃微崩(即輕度破損)的情況最為常見，只需通過砂輪機將切削刃損壞的部分修磨掉，即可實現刀具的重新利用。修磨硬質合金銑刀宜選用碳化硅砂輪，且不可以蘸水磨削，否則硬質合金會因驟冷開裂而完全報廢。刃磨過程見圖1。圖2為新刀具與報廢刃磨后刀具的對比。

圖2 新刀具與報廢刃磨后刀具的對比

　　經過砂輪機的磨削，刃磨后刀具的有效長度比未使用的新刀具短，但此過程間接增強了刀具剛性，使加工表面質量更好，提高了銑削效率。

　　由于鈦合金鑄件毛坯成型后會形成硬而脆的不均勻外皮，極易造成崩刃現象，使得切除硬皮成為鈦合金加工中最困難的工序。建議適當加大粗加工第一次走刀時的背吃刀量(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崩刃現象。

圖3 刀頭放大圖

　　2.2 改變刀具幾何參數

　　在刀具刃磨過程中，可以通過改變刀具幾何參數來提高刀具的使用壽命、加工表面質量和切削效率。圖3為刀頭放大圖。

　　經過對報廢的硬質合金銑刀切削刃部分的研究發現，新刀具的切削刃部分設計存在缺陷，即缺少過渡面和過渡刃。這是導致主切削刃強度不夠，從而導致刀具磨損較快，易出現“崩刃”現象的主要原因。

　　通過刃磨出圓弧過渡平面實現在切削刃部分添加圓弧過渡刀刃，達到增強刀尖強度的目的，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，提高加工表面的質量。通過反復實踐，得出不同規格立銑刀相應圓弧過渡刃的半徑參數見表1。

　　表1 常用規格立銑刀圓弧過渡刃(mm)

　　2.3 報廢刀柄的再利用

　　刀具經過反復的崩刃和刃磨之后，切削刃部分會被磨削殆盡而只剩下刀柄部分；或者因為使用過程中的操作不當而導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使用，既可以利用其銑平面、割槽、倒角，又可以用其進行鏜孔等，實現報廢刀具的再利用。圖4是報廢刀柄加工成的單刀。

圖4 報廢刀柄加工成單刀

　　為了增加立銑刀刀刃部分的剛性和強度，對相應部分進行熱處理以及表面涂層，并對刀具切削刃部分進行特殊處理。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。

　　經過對大量硬質合金報廢銑刀進行改進實踐和反復使用，現已形成一套完整的報廢硬質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 改進效果

　　通過手工刃磨的方法使報廢硬質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。據不完全統計，使用該方法已成功刃磨成形立銑刀約100把，反復刃磨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。

　　在實際加工中，使用刃磨好的Walterφ16mm硬質合金立銑刀加工的工件表面光潔度可達Ra1.6。

　　4 小結

　　通過分析硬質合金成形銑刀的破損原因，根據報廢硬質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、將報廢刀柄改磨成單刀的方法，使報廢硬質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。