超硬材料導向鉸刀修復

■濰柴動力股份有限公司 （山東濰坊 261001） 張樂振 郭紅莉 錢振杰 劉金釗 張隨征

超硬材料導向鉸刀修復

■濰柴動力股份有限公司 （山東濰坊 261001） 張樂振 郭紅莉 錢振杰 劉金釗 張隨征

摘要：本文以MAPAL鉸刀導向條修復試驗為基礎(chǔ)，討論了超硬材料導向刀具的修磨理論與實踐，在對國外進口高價值刀具的修磨工藝方面有指導意義。

超硬刀具主要是以金剛石和立方氮化硼為材料制作的刀具，其中以人造金剛石復合片（PCD）刀具及立方氮化硼復合片（PCBN）刀具占主導地位。刀具種類繁多，各類刀具選擇廠家也不盡相同，有MAPAL、WALTER、SECO及OSG等，其中在槍鉸工序所用的是MAPAL進口刀具，這種刀具設(shè)計先進，價格昂貴。刀具使用后如不再修復將導致非常大的浪費，制造成本的上升。

1. 超硬刀具結(jié)構(gòu)

本文以鉸刀為例，介紹超硬刀具結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

目前，超硬刀具的使用主要體現(xiàn)在加工缸蓋氣門導管所用的鉸刀上，此鉸刀主要由五部分組成。

第一部分為柄部，是夾持部分，用刀柄夾持后裝在機床上。

第二部分為導向部分，導向部分鑲嵌有超硬材料，用鑲嵌的超硬材料作為導向，超硬材料主要有CBN復合片和PCD復合片，導向部分直徑尺寸通常小于切削部分直徑0.003～0.005mm。

第三、四、五部分緊靠在一起，其中包括第三部分的壓緊部分，第四部分的可調(diào)節(jié)部分和第五部分的刀片部分，第三部分壓緊是用一個壓緊螺釘將刀片壓緊在刀片槽中，起到固定刀片的作用，第四部分為可調(diào)節(jié)部分，又包括可調(diào)節(jié)螺釘和內(nèi)部安裝的帶斜面的調(diào)節(jié)銷，通常可調(diào)節(jié)部分能夠?qū)⒌镀{(diào)節(jié)0.01～0.02mm，這樣能夠延長刀片的使用壽命。第五部分為刀片部分，這一部分參加對零件的加工，加工金屬通常為CBN刀片，而非金屬通常為PCD刀片，因為PCD與碳有親和作用，不能應用于鋼鐵類含碳元素的金屬加工中。

圖1　加工缸蓋氣門導管的鉸刀

圖2　豐田槍鉸設(shè)備

表1　使用刀具現(xiàn)狀

2. 使用刀具現(xiàn)狀

目前我廠所使用的3種鉸刀主要有f11mm短鉸刀、f9mm鉸刀和f11mm長鉸刀，主要用在豐田生產(chǎn)制造的加工中心和大連機床廠制造的專機上，如圖2所示。加工產(chǎn)品主要有兩氣門缸蓋和四氣門缸蓋，其規(guī)格及型號如表1所示。

目前3種鉸刀均在用，f11mm短鉸刀主要用于加工中心，加工兩氣門缸蓋（見圖3）；f9mm鉸刀主要用于加工四氣門缸蓋（見圖4）；f11mm長鉸刀主要用于專機，加工兩氣門缸蓋（見圖5）。

目前，槍鉸缸體的導管閥座

所用的是MAPAL的鉸刀。通過多次修復試驗得出，導向條修復主要有以下流程：將損壞的導向條及壓緊螺釘從鉸刀上清理下來→清理導向條槽→測量導向條的尺寸→切割PCD或PCBN復合片→磨削導向條達到需要的厚度→將導向條焊接到鉸刀上→磨鉸刀導向部分的外圓達到尺寸要求→裝配刀具。

圖3　f11mm短鉸刀加工兩氣門缸蓋

圖4　f9mm鉸刀加工四氣門缸蓋

圖5　f11mm長鉸刀加工兩氣門缸蓋

3. 導向條修復工藝

導向條修復工藝流程按加工工藝標準進行（工藝過程卡片），加工過程中要著重注意做好保護措施。

（1）鉗工工序。鉗工工序主要是在修復鉸刀后，拆下導向條及壓緊螺釘，在此過程中要著重注意保護好壓緊螺釘槽的螺紋，如圖6所示，防止下一步在高頻燒掉導向條過程中焊渣破壞螺紋。

壓緊螺釘和壓緊塊將刀片壓緊，在高頻焊接時將螺釘和壓塊卸下，用小紙屑塞住螺紋底孔，防止焊渣進入，焊接完畢后用絲錐攻一遍螺紋，保證壓緊螺釘安裝便利。

（2）線切割工序。線切割工序主要是按照測量好的導向條尺寸，從PCD及CBN復合片上切割下合適尺寸的導向條。PCD及CBN復合片一般皆為圓盤，如圖7所示。

修復鉸刀導向條所使用的CBN復合片為f58mm×2.0mm和f58mm×3.2mm的圓盤，從上海藍領(lǐng)廠家所購的進口材料，如表2所示。

圖6　鉸刀壓緊螺釘及螺釘槽

圖7　PCD（CBN）復合片

表2　導向條修磨所購的CBN復合片和PCD復合片

（3）刃磨工序。工模具車間在修復一號廠所用的德國MAPAL鉸刀導向條時采用PCD刀片焊接工藝，刀片厚度要求為1mm，但采購的刀片厚度為3.5mm，這樣就要求將外購的刀片在萬能工具磨床上磨至1mm。原先磨削PCD刀片時要將刀片粘在研磨板上，用金剛石碗型砂輪側(cè)面進行磨削。但因為加工時間長，磨削效率低，滿足不了前方交貨周期，刃磨工藝各步驟、時間調(diào)查表如

表3所示。

表3　刃磨工藝各步驟、時間調(diào)查表

原來磨削時用膠將復合片粘接在磨削好的方鐵上（見圖8），這種方法存在以下劣勢：①由于膠的作用力不夠強，不能大的進給量，否則會使復合片飛出。②不能持續(xù)磨削，否則，隨著溫度變高，膠會失去粘性，導致復合片脫落。③測量時，用百分表測出方鐵和復合片的厚度差，算出復合片的厚度，測量不方面、不直觀。

圖8　原先的磨削方式

改進后用精密鉗子夾持復合片，用盤型砂輪進行磨削，能夠?qū)崿F(xiàn)大的進給量和持續(xù)磨削，用對表塊進行對比測量，提高了測量效率和準確性，如圖9所示。

（4）高頻焊接工序。PCD等復合片的焊接要用到銀焊片，銀焊片規(guī)格非常多，下面是其中的一部分介紹：

DHAg―35B 熔化溫度：607°～702°，適用于換熱器焊接。

DHAg―30B 熔化溫度：677°～766°，熔點稍高，接頭有較好韌性，可釬焊銅、銅合金及鋼等材料。

DHAg―25B 熔化溫度：700°～800°低廉的無鎘釬料，較好的潤濕性和填充能力，但熔點提起高，可釬焊銅、銅合金及鋼等材料等。

通過咨詢查證，選擇了合適的銀焊片和銀焊劑，其參數(shù)如表4所示，另外復合片在焊接時溫度不能超過700°。

（5）外磨工序。外磨工序磨削導向條時，由于導向條的硬度高，通常磨削硬質(zhì)合金使用的金剛石砂輪無法磨削，必須使用陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪（見圖10），為此專門定制采購了砂輪（見表5）。

圖9　改進后的磨削方式

表4　導向條修磨所購的銀焊片和銀焊劑

圖10　定制的人造金剛石砂輪

表5　導向條修磨所購的金剛石砂輪

4. 結(jié)語

各類CBN刀片的修復每年至少為企業(yè)節(jié)約費用30萬元。刀桿的成功修復每年至少為企業(yè)節(jié)約50萬元。此類刀具的修復，在節(jié)約成本的同時減少了企業(yè)對此類刀具、刀片的庫存量，縮短了外購周期，為企業(yè)的生產(chǎn)提供了保證。

參考文獻：

[1] 王繼宏. 超硬刀具材料應用前景廣闊[J]. 機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2002（5）：61-62.

收稿日期：（20150106）