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刀具磨損有哪幾種?如何應(yīng)對(duì)?

[原創(chuàng)內(nèi)容] 發(fā)布于:2019-06-11 10:18:22 閱讀:5493次 編輯:思誠(chéng)市場(chǎng)部
刀具磨損是切削加工中基本的問(wèn)題之一。了解刀具磨損的形式和原因,可以幫助我們?cè)跀?shù)控加工中延長(zhǎng)刀具壽命,避免加工異常。

01、刀具磨損的不同機(jī)理

在金屬切削加工中,切屑沿刀具前刀面高速滑移而產(chǎn)生的熱量和摩擦,使刀具處于一種極具挑戰(zhàn)性的加工環(huán)境中。造成刀具磨損的機(jī)理主要是以下幾種:

1)機(jī)械力:刀片切削刃上的機(jī)械壓力導(dǎo)致斷裂。

2)熱量:在刀片切削刃上,溫度變化導(dǎo)致裂紋,熱量導(dǎo)致塑性變形 。

3)化學(xué)反應(yīng):硬質(zhì)合金和工件材料之間的化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致磨損。

4)研磨:在鑄鐵中,SiC夾雜物會(huì)磨損刀片切削刃。

5)粘附:對(duì)于粘性材料,形成積屑層/積屑瘤。


02、刀具磨損的9種形式及應(yīng)對(duì)措施

1)后刀面磨損

刀具磨損有哪幾種?如何應(yīng)對(duì)?

后刀面磨損是最常見(jiàn)的磨損類型之一,發(fā)生在刀片 (刀具) 的后刀面。

原因:切削期間,與工件材料表面的摩擦?xí)?dǎo)致后刀面的刀具材料損耗。磨損通常最初在刃線出現(xiàn),并逐漸向下發(fā)展。

應(yīng)對(duì)措施:降低切削速度,并同時(shí)增加進(jìn)給,將可在確保生產(chǎn)率的情況下延長(zhǎng)刀具壽命。


2)月牙洼磨損

刀具磨損有哪幾種?如何應(yīng)對(duì)?

原因:切屑與刀片 (刀具) 前刀面的接觸導(dǎo)致出現(xiàn)月牙洼磨損,屬于化學(xué)反應(yīng)。

應(yīng)對(duì)措施:降低切削速度,并選擇具有正確槽型和更耐磨涂層的刀片 (刀具) 將可延長(zhǎng)刀具壽命。


3)塑性變形

刀具磨損有哪幾種?如何應(yīng)對(duì)?

切削刃下塌

刀具磨損有哪幾種?如何應(yīng)對(duì)?

切削刃凹陷

塑性變形是指切削刃形狀永久改變,切削刃出現(xiàn)向內(nèi)變形 (切削刃凹陷) 或向下變形 (切削刃下塌)。

原因:切削刃在高切削力和高溫下處于應(yīng)力狀態(tài),超出了刀具材料的屈服強(qiáng)度和溫度。

應(yīng)對(duì)措施:使用具有較高熱硬度的材質(zhì)可以解決塑性變形問(wèn)題。涂層可改進(jìn)刀片 (刀具) 的抗塑性變形能力。


4)涂層剝落

刀具磨損有哪幾種?如何應(yīng)對(duì)?

涂層剝落通常發(fā)生在加工具有粘結(jié)特性的材料時(shí)。

原因:粘附負(fù)荷會(huì)逐漸發(fā)展,切削刃要承受拉應(yīng)力。這會(huì)導(dǎo)致涂層分離,從而露出底層或基體。

應(yīng)對(duì)措施:提高切削速度,以及選擇具有較薄涂層的刀片將可減少刀具的涂層剝落。


5)裂紋

刀具磨損有哪幾種?如何應(yīng)對(duì)?

裂紋是狹窄裂口,通過(guò)破裂而形成新的邊界表面。某些裂紋僅限于涂層,而某些裂紋則會(huì)向下擴(kuò)展至基體。梳狀裂紋大致垂直于刃線,通常是熱裂紋。

原因:梳狀裂紋是由于溫度快速波動(dòng)而形成。

應(yīng)對(duì)措施:為防止出現(xiàn)這種情況,可以使用韌性更高刀片材質(zhì),并且應(yīng)大量使用冷卻液或者完全不用冷卻液。


6)崩刃

刀具磨損有哪幾種?如何應(yīng)對(duì)?

崩刃包括刃線的輕微損壞。崩刃與斷裂的區(qū)別在于刀片崩刃后仍可使用。

原因:有許多磨損狀態(tài)組合可導(dǎo)致崩刃。但是,最常見(jiàn)的還是熱-機(jī)械以及粘附帶來(lái)的。

應(yīng)對(duì)措施:可以采取不同的預(yù)防措施來(lái)盡可能減輕崩刃,具體取決于導(dǎo)致其發(fā)生的磨損狀態(tài)。


7)溝槽磨損

刀具磨損有哪幾種?如何應(yīng)對(duì)?

溝槽磨損的特點(diǎn)是在最大切深出現(xiàn)過(guò)量的局部損壞,但這也可能發(fā)生在副切削刃上。

原因:這取決于化學(xué)磨損是否在溝槽磨損中占據(jù)主導(dǎo)地位,與粘著磨損或熱磨損的不規(guī)則增長(zhǎng)相比,化學(xué)磨損的發(fā)展更有規(guī)律,如圖所示。對(duì)于粘著磨損或熱磨損情況,加工硬化和毛刺形成是導(dǎo)致溝槽磨損的重要因素。

應(yīng)對(duì)措施:對(duì)于加工硬化材料,選擇較小的主偏角,改變切深。


8)斷裂

刀具磨損有哪幾種?如何應(yīng)對(duì)?

斷裂是指切削刃大部分破裂,刀片不能再使用。

原因:切削刃承載的負(fù)荷超出了其承受能力。這可能是因?yàn)槿斡赡p發(fā)展過(guò)快,導(dǎo)致切削力增大。錯(cuò)誤的切削參數(shù)或裝夾穩(wěn)定性問(wèn)題也會(huì)導(dǎo)致過(guò)早斷裂。

應(yīng)對(duì)措施:識(shí)別此類磨損的初兆,并通過(guò)選擇正確的切削參數(shù)和檢查裝夾穩(wěn)定性來(lái)防止其繼續(xù)發(fā)展。


9)積屑瘤 (粘附)

刀具磨損有哪幾種?如何應(yīng)對(duì)?

積屑瘤 (BUE) 是指材料在前刀面上積聚。

原因:積屑材料可能在切削刃頂部形成,從而將切削刃與材料分隔。這會(huì)增大切削力,從而導(dǎo)致整體失效或積屑瘤脫落,而且脫落時(shí)往往會(huì)將涂層甚至部分基體一并剝離。

應(yīng)對(duì)措施:提高切削速度可防止形成積屑瘤。加工較軟、粘性較大的材料時(shí),最好使用較鋒利的切削刃。

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