齒形刀片（見圖1）是破碎機(jī)的核心部件，其設(shè)計直接影響破碎效率、能耗和物料粒度均勻性。廣泛應(yīng)用于塑料、木材、金屬等物料的破碎加工，通過鋒利齒形實現(xiàn)剪切、撕裂作用，提升處理能力。痛點包括：刀片易磨損導(dǎo)致頻繁更換，增加成本；硬度與韌性平衡難，過硬易崩裂，過軟則磨損快；此外，異物進(jìn)入易造成斷齒或卡機(jī)，影響連續(xù)生產(chǎn)。優(yōu)化材質(zhì)（如合金鋼）和熱處理工藝，以及智能監(jiān)測磨損，是提升耐用性的關(guān)鍵方向。
圖1 齒形刀片
目前，破碎機(jī)（見圖2）齒形刀片最常用的加工方式是粗銑+精銑結(jié)合熱處理工藝，部分高精度需求采用四軸加工中心銑齒（如信易的齒刀）。粗銑初步成型，精銑保證齒形精度，輔以調(diào)質(zhì)或真空熱處理提升硬度和韌性。該方式的優(yōu)勢在于加工精度高，齒形一致性佳，適合復(fù)雜齒形（如菠蘿刀）；但弊端是工序繁瑣（如車槽、磨削等）、效率較低，且熱處理不當(dāng)易導(dǎo)致變形或崩刃。優(yōu)化方向包括采用低溫?zé)釙r效減少內(nèi)應(yīng)力，或選用高剛性刀具（如瓦爾特成形銑刀）提升加工穩(wěn)定性。
圖2 破碎機(jī)
中走絲線切割加工技術(shù)是一種介于快走絲和慢走絲之間的電火花線切割工藝，采用鍍鋅黃銅絲（直徑0.1-0.2mm）作為電極，通過高頻脈沖放電腐蝕金屬實現(xiàn)切割。其走絲速度（6-12m/s）高于慢走絲但低于快走絲，兼具一定加工精度（±0.003mm）和較高效率。該技術(shù)支持多次切割，首刀高速粗加工，后續(xù)精修以提高表面質(zhì)量（Ra≤0.7-1.4μm），適用于模具鋼、硬質(zhì)合金等難加工材料。優(yōu)勢在于性價比高，維護(hù)成本低于慢走絲；缺點是電極絲損耗較大，長期使用后精度會下降，且對工作液清潔度要求較高，適合中小批量精密零件加工。
中走絲線切割加工相比四軸銑削+磨削在破碎機(jī)齒形刀片制造中更具有成本更低，無需昂貴四軸機(jī)床，減少磨削工序；加工高硬度材料更高效，可直接切割熱處理后的鋼材（如HRC60以上），避免銑削后的變形問題；復(fù)雜齒形適應(yīng)性更強(qiáng)，可精準(zhǔn)加工異形刃口（如狼牙齒）的優(yōu)勢。
不同于傳統(tǒng)破碎機(jī)刀片常用的碳鋼和高速鋼材料，齒形刀片通常選用機(jī)械性能更優(yōu)的SKD-11合金工具鋼（見圖3)。本文所設(shè)計的齒形刀片試樣材料與高性能破碎機(jī)刀片材料一致，均為SKD-11合金工具鋼。該材料為冷作模具鋼，具有出色的耐磨性和抗沖擊性，適用于制造高負(fù)荷工況下的破碎部件。盡管該合金工具鋼在普通破碎刀片上的應(yīng)用較少，但中走絲線切割工藝屬于精密加工，對材料硬度適應(yīng)性強(qiáng)，能夠滿足多種復(fù)雜齒形刀片的制造需求。
圖3 SKD-11合金工具鋼
本文以破碎機(jī)齒形刀片為研究對象，通過對行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、加工設(shè)備、加工流程、參數(shù)設(shè)置、光學(xué)投影檢測和粗糙度檢測進(jìn)行測試。本研究驗證了中走絲工藝加工高精度齒形刀片的可行性，為破碎機(jī)齒形刀片提供了新的技術(shù)路線。
行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
國際標(biāo)準(zhǔn)
1.ISO 61096:2021
適用于聚晶金剛石刀具，包含齒形刀片的耐磨性和抗沖擊性要求。
2.ISO 3002-1:1982
規(guī)定刀具齒距誤差（單齒距公差±0.01mm），適用于高速鋼及硬質(zhì)合金刀片。
3.ISO 13942:2019
規(guī)定結(jié)合磨具（如砂輪）的極限偏差和跳動公差，影響刀片磨削加工精度。
國家標(biāo)準(zhǔn)
1.GB/T 25936.1-2024
《橡膠塑料粉碎機(jī)械 第1部分：刀片式破碎機(jī)安全要求》，2025年3月實施，涵蓋刀片強(qiáng)度、防護(hù)措施等安全標(biāo)準(zhǔn)。
2.GB/T 45326-2025
《超粗晶粒硬質(zhì)合金工程齒》，規(guī)范高耐磨刀片的材料成分、硬度（如HRC60+）及尺寸公差，適用于礦山、建筑機(jī)械。
3.GB/T 6084-2016
規(guī)定刀具齒數(shù)偏差（±0.5齒）及齒形輪廓公差（±0.005mm），適用于硬質(zhì)合金刀片檢測。
4.GB 25936.1-2012（舊版）
橡膠塑料破碎機(jī)刀片的安全要求，包括刀片剛度、斷裂韌性等指標(biāo)。
加工設(shè)備
1. 設(shè)備選擇
智凱ZKA500高精度線切割中走絲（見圖4）
圖4 智凱ZKA500
2. 設(shè)備參數(shù)
行程：有效加工行程400*500
錐度：±6°/±15°
最大加工效率：≥300mm2/H
表面光潔度：Ra0.8μm（多次切割）
精度：±0.003mm
系統(tǒng)：系統(tǒng)支持Windows10及以上操作系統(tǒng)
畫圖：支持多種畫圖文件導(dǎo)入
精度高：四軸螺距補(bǔ)償，六軸數(shù)控
3. 功能介紹
控制系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)ISO代碼進(jìn)行程序控制
編程系統(tǒng)具有將DXF文件直接轉(zhuǎn)成ISO代碼功能
可實現(xiàn)X、Y、U、V四軸聯(lián)動，進(jìn)行錐度和異形面加工（Z軸電動升降）
多坐標(biāo)系統(tǒng)功能可以在各工件之間迅速切換；
自帶編程圖形、自動編制代碼程序。多CPU功能實現(xiàn)加工和編程同時進(jìn)行；
平行補(bǔ)償、清角設(shè)定，程序鏡像，拐角優(yōu)化、比例縮放等超級功能開放，讓操作變得簡單輕松；
激光螺距校準(zhǔn)，螺距補(bǔ)償數(shù)據(jù)實時開啟；
可隨意將X/Y軸進(jìn)行交換適應(yīng)不同的加個狀態(tài)及工作習(xí)慣。自由設(shè)置線控器的移動速度；
加工信息跟蹤記錄，加工監(jiān)控。確保無人加工時的安全運(yùn)行；
加工流程
1. 將基板表面測試干凈
2. 專用夾具固定股基本
3. 圖形導(dǎo)入
4. 軟件點“開水”檢查是否正常
5. 點“加工”一鍵開始運(yùn)絲、高頻、沖水
6. 開始加工中
參數(shù)設(shè)置
試加工：
1. 試加工材料
圖5 加工材料
2. 導(dǎo)入圖紙
圖6 圖紙
3. 設(shè)置參數(shù)
圖7 參數(shù)
4. 開機(jī)檢查后
5. 開始加工
圖8 加工
6. 工件切割完成掉落
樣品，成功：如下圖
成品OK，無灼燒、發(fā)黑變色等問題
圖9 成品
光學(xué)投影檢測
為進(jìn)一步驗證中走絲工藝加工的破碎機(jī)齒形刀片輪廓公
差，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)檢測樣板對破碎機(jī)齒形刀片試樣輪廓進(jìn)行光學(xué)投
影檢測。檢測樣板選用熱脹冷縮變形較小的有機(jī)玻
璃，檢測樣板輪廓按照實際破碎機(jī)齒形刀片輪廓放大50倍加
工，且保證加工后破碎機(jī)齒形刀片輪廓精度達(dá)到8μm 以內(nèi)。
圖10 投影原理示意圖
粗糙度檢測
破碎機(jī)齒形刀片試樣進(jìn)行表面粗糙度檢測，通過與標(biāo)準(zhǔn)
粗糙度樣塊進(jìn)行對比，確定破碎機(jī)齒形刀片加工表面的粗糙度
等級。檢測結(jié)果表明，破碎機(jī)齒形刀片試樣加工表面粗糙度為
Ra0.7-Ra1.4，滿足Ra ≥0.7 的要求。
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