刀具磨損

1.按磨損原因可分為

1）磨料磨損

被加工材料中常有一些硬度極高的微小顆粒，能在刀具表面劃出溝紋，這就是磨料磨砂損。磨料磨損在各個(gè)面都存在扣甲，前刀面最明顯。而且各種切削速度下都能發(fā)生麻料磨損齿椅，但對(duì)于低速切削時(shí)琉挖，由于切削溫度較低，其它原因產(chǎn)生的磨損都不明顯涣脚，因而磨料磨損是其主要原因粹排。另處刀具硬度越低磨料麻損越嚴(yán)重。

2）冷焊磨損

切削時(shí)涩澡，工件、切削與前后刀面之間坠敷，存在很大的壓力和強(qiáng)烈的摩擦汹涯，因而會(huì)發(fā)生冷焊。由于摩擦副之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)数屁，冷焊將產(chǎn)生破裂被一方帶走片侧，從而造成冷焊磨損希咒。冷焊磨損一般在中等切削速度下比較嚴(yán)重。根據(jù)實(shí)驗(yàn)表明微悬，脆性金屬比塑性金屬的抗冷焊能力強(qiáng)顺良；

多相金屬比單向金屬小沙诅；金屬化合物比單質(zhì)冷焊傾向行┱ぁ；化學(xué)元素周期表中B族元素與鐵的冷焊傾向小草仪。高速鋼與硬質(zhì)合金低速切削時(shí)冷焊比較嚴(yán)重至沸。

3）擴(kuò)散磨損

在高溫下切削、工件與刀具接觸過程中振害，雙方的化學(xué)元素在固態(tài)下相互擴(kuò)散盖扔，改變刀具的成分結(jié)構(gòu)，使刀具表層變得脆弱缘缚，加劇了刀具的磨損勾笆。擴(kuò)散現(xiàn)象總是保持著深度梯度高的物體向深度梯度低物體持續(xù)擴(kuò)散。例如硬質(zhì)合金在800℃時(shí)其中的鈷便迅速地?cái)U(kuò)散到切屑桥滨、工件中去窝爪，WC分解為鎢和碳擴(kuò)散到鋼中去；PCD刀具在切削鋼该园、鐵材料時(shí)當(dāng)切削溫度高于800℃時(shí)酸舍，PCD中的碳原子將以很大的擴(kuò)散強(qiáng)度轉(zhuǎn)移到工件表面形成新的合金，刀具表面石墨化里初。鈷啃勉、鎢擴(kuò)散比較嚴(yán)重，鈦双妨、鉭淮阐、鈮的抗擴(kuò)散能力較強(qiáng)。故YT類硬質(zhì)合金耐磨性較好刁品。陶瓷和PCBN切削時(shí)泣特，當(dāng)溫度高達(dá)1000℃-1300℃時(shí)，擴(kuò)散磨損尚不顯著凡宅。工件谆威、切屑與刀具由于材料的同，切削時(shí)在接觸區(qū)將產(chǎn)生熱電勢(shì)钓闲，這種熱電勢(shì)有促進(jìn)擴(kuò)散的作用而加速刀具的磨損婉饼。這種在熱電勢(shì)的作用下的擴(kuò)散磨損，稱為“熱電磨損”。

4）氧化磨損

當(dāng)溫度升高時(shí)刀具表面氧化產(chǎn)生較軟的氧化物被切屑摩擦而形成的磨損稱為氧化磨損序敷。如：在700℃~800℃時(shí)空氣中的氧與硬質(zhì)合金中的鈷及碳化物撬彭、碳化鈦等發(fā)生氧化反應(yīng)，形成較軟的氧化物;在1000℃時(shí)PCBN與水蒸氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)赋昔。

2. 按磨損形式可分為

1）前刀面損

在以較大的速度切削塑性材料時(shí)据钱，前刀面上靠近切削力的部位，在切屑的作用下亮绢，會(huì)磨損成月牙凹狀箭谴，因此也稱為月牙洼磨損。在磨損初期唱枝，刀具前角加大貌嫡，使切削條件有所改善，并有利于切屑的卷曲折斷该溯，但當(dāng)月牙洼進(jìn)一步加大時(shí)岛抄，切削刃強(qiáng)度大大削弱，最終可能會(huì)造成切削刃的崩碎毀損的情況狈茉。在切削脆性材料夫椭，或以較低的切削速度及較薄的切削厚度切削塑性材料時(shí)泽兼，一般不會(huì)產(chǎn)生月牙洼磨損倡剥。

2）刀尖磨損

刀尖磨損為刀尖圓弧的后刀面及鄰近的副后刀面上的磨損，它是刀具上后刀面的磨損的延續(xù)此叠。由于此處的散熱條件差堤撵，應(yīng)力集中仁讨，故磨損速度要比后刀面快，有時(shí)在副后刀面上還會(huì)形成一系列間距等于進(jìn)給量的小溝实昨，稱為溝紋磨損洞豁。它們主要由于已加工表面的硬化層及切削紋路造成的。在切削加工硬化傾向大的難切削材料時(shí)荒给，最易引起溝紋磨損掐抢。刀尖磨損對(duì)工件表面粗糙度及加工精度影響最大。

3）后刀面磨損

在很大切削厚度切削塑性材料時(shí)哗缀，由于積屑瘤的存在统扔，刀具的后刀面可能不與工件接觸。

除此之外板蜻，通常后刀面都會(huì)與工件發(fā)生接觸馁筷，而在后刀面上形成一道后角為0的磨損帶。一般在切削刃工作長(zhǎng)度的中部捺盖，后刀面磨損比較均勻朽突，因此后刀面的磨損程度可用該段切削刃的后刀面磨損帶寬度VB來衡量旋逛。由于各種類型的刀具在不同的切削情況下幾乎都會(huì)了發(fā)生后刀面磨損，特別是切削脆性材料或以較小的切削厚度切削塑性材料時(shí)刀具的磨損主要是后刀面磨損析口，而且磨損帶的寬度VB的測(cè)量比較簡(jiǎn)便，因此通常都用VB來表示刀具的磨損程度媳厕。VB愈大乱归，不但會(huì)使切削力增大，引起切削振動(dòng)睬魂，而且會(huì)影響刀尖圓弧處的磨損终吼，從而影響加工精度及加工表面質(zhì)量。

刀具破損

刀具破損的表現(xiàn)

1）切削刃微崩

當(dāng)工件材料組織氯哮、硬度际跪、余量不均勻，前角偏大導(dǎo)致切削刃強(qiáng)度偏低喉钢，工藝系統(tǒng)剛性不足產(chǎn)生振動(dòng)姆打，或進(jìn)行斷續(xù)切削，刃磨質(zhì)量欠佳時(shí)肠虽，切削刃容易發(fā)生微崩幔戏，即刃區(qū)出現(xiàn)微小的崩落、缺口或剝落税课。出現(xiàn)這種情況后闲延，刀具將失去一部分切削能力，但還能繼續(xù)工作韩玩。繼續(xù)切削中垒玲，刃區(qū)損壞部分可能迅速擴(kuò)大，導(dǎo)致更大的破損找颓。

2）切削刃或刀尖崩碎

這種破損方式常在比造成切削刃微崩更為惡劣的切削條件下產(chǎn)生参七，或者是微崩的進(jìn)一步的發(fā)展。崩碎的尺寸和范圍都比微崩大影菩，使刀具完全喪失切削能力侍融，而不得不終止工作。刀尖崩碎的情況常稱為掉尖猜摹。

3）刀片或刀具折斷

當(dāng)切削條件極為惡劣崇夫，切削用量過大，有沖擊載荷灿磁，刀片或刀具材料中有微裂缭涣，由于焊接、刃磨在刀片中存在殘余應(yīng)力時(shí)嫁橱，加上操作不慎等因素热阁，可能造成刀片或刀具產(chǎn)生折斷。發(fā)生這種破損形式后，刀具不能繼續(xù)使用荡明，以致報(bào)廢捆革。

4）刀片表層剝落

對(duì)于脆性很大的材料，如TiC含量很高的硬質(zhì)合金着茸、陶瓷壮锻、PCBN等，由于表層組織中有缺陷或潛在裂紋涮阔，或由于焊接猜绣、刃磨而使表層存在著殘余應(yīng)力，在切削過程中不夠穩(wěn)定或刀具表面承受交變接觸應(yīng)力時(shí)極易產(chǎn)生表層剝落敬特。剝落可能發(fā)生在前刀面掰邢，刀可能發(fā)生在后刀面，剝落物呈片狀伟阔，剝落面積較大辣之。涂層刀具剝落可能性較大。刀片輕微剝落后减俏，尚能繼續(xù)工作召烂，嚴(yán)重剝落后將喪失切削能力。

5）切削部位塑性變型

具鋼和高速鋼由于強(qiáng)度小硬度低娃承，在其切削部位可能發(fā)生塑性變型奏夫。硬質(zhì)合金在高溫和三向壓應(yīng)力狀態(tài)直工作時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生表層塑性流動(dòng)倒灰，甚至使切削刃或刀尖發(fā)生塑性變形面造成塌陷艳杯。塌陷一般發(fā)生在切削用量較大和加工硬材料的情況下。TiC基硬質(zhì)合金的彈性模量小于WC基硬質(zhì)合金茬蓝，故前者抗塑性變形能力加快统褂，或迅速失效。PCD桐夭、PCBN基本不會(huì)發(fā)生塑性變形現(xiàn)象稼掏。

6）刀片的熱裂

當(dāng)?shù)毒叱惺芙蛔兊?a target="_blank" class="mmstipa1" >機(jī)械載荷和熱負(fù)荷時(shí)，切削部分表面因反復(fù)熱脹冷縮搅谆，不可避免的產(chǎn)生交變的熱應(yīng)力憾牵，從而使刀片發(fā)生疲勞而開裂。例如阀温，硬質(zhì)合金銑刀進(jìn)行高速銑削時(shí)印脓，刀齒不斷受到周期性地沖擊和交變熱應(yīng)力，而在前刀面產(chǎn)生梳狀裂紋啡笑。有些刀具雖然并沒有明顯的交變載荷與交變應(yīng)力崇磁，但因表層黄鳍、里層溫度不一致，也將產(chǎn)生熱應(yīng)力平匈，加上刀具材料內(nèi)部不可避免地存在缺陷框沟，，故刀片也可能產(chǎn)生裂紋吐葱。裂紋形成后刀具有時(shí)還能繼續(xù)工作一段時(shí)間街望，有時(shí)裂紋迅速擴(kuò)展導(dǎo)致刀片折斷或刀面嚴(yán)重剝落。

刀具崩刃的原因及對(duì)策

1）刀片牌號(hào)弟跑、規(guī)格選擇不當(dāng)，如刀片的厚度太薄或粗加工時(shí)選用了太硬太脆的牌號(hào)防症。

對(duì)策：增大刀片厚度或?qū)⒌镀⒀b孟辑，選用抗彎強(qiáng)度及韌性較高的牌號(hào)。

2）刀具幾何參數(shù)選擇不當(dāng)（如前后角過大等）蔫敲。

對(duì)策：可從以下幾方面著手重新設(shè)計(jì)刀具饲嗽。① 適當(dāng)減小前、后角奈嘿。② 采用較大的負(fù)刃傾角貌虾。

③減小主偏角。④ 采用較大的負(fù)倒棱或刃口圓弧翰蛔。⑤ 修磨過渡切削刃革秩，增強(qiáng)刀尖。

3）刀片的焊接工藝不正確痰汰，造成焊接應(yīng)力過大或焊接裂縫焦赋。

對(duì)策：①避免采用三面封閉的刀片槽結(jié)構(gòu)。②正確選用焊料凑戏。③避免采用氧炔焰加熱焊接鲁磺，并且在焊接后應(yīng)保溫，以消除內(nèi)應(yīng)力裆机。④盡可能改用機(jī)械夾固的結(jié)構(gòu)

4）刃磨方法不當(dāng)跋园，造成磨削應(yīng)力及磨削裂紋；對(duì)PCBN銑刀刃磨后刀齒的振擺過大狼憋，使個(gè)別刀齒負(fù)荷過重息栖，也會(huì)造成打刀。

對(duì)策：①采用間斷磨削或金剛石砂輪磨削罪谢。②選用較軟的砂輪缨叫，并經(jīng)常修整保持砂輪鋒利。

③注意刃磨質(zhì)量荔燎，嚴(yán)格控制銑刀刀齒的振擺量耻姥。

5）切削用量選擇不合理销钝，如用量過大，便機(jī)床悶車琐簇；斷續(xù)切削時(shí)蒸健，切削速度過高，進(jìn)給量過大婉商，毛坯余量不均勻時(shí)似忧，切削深度過小丈秩；切削高錳鋼等加工硬化傾向大的材料時(shí)盯捌，進(jìn)給量過小等。

對(duì)策：重新選擇切削用量蘑秽。

6）機(jī)械夾固式刀具的刀槽底面不平整或刀片伸出過長(zhǎng)等結(jié)構(gòu)上的原因饺著。

對(duì)策：①修整刀槽底面。②合理布置切削液噴嘴的位置肠牲。③淬硬刀桿在刀片下面增加硬質(zhì)合金墊片煞精。

7）刀具磨損過度。

對(duì)策：及時(shí)換刀或更換切削刃厌棵。

8）切削液流量不足或加注方法不正確因郁，造成刀片驟熱而裂損。

對(duì)策：① 加大切削液的流量醇票。② 合理布置切削液噴嘴的位置加鄙。③ 采用有效的冷卻方法如噴霧冷卻等提高冷卻效果。④ 采用*切削減小對(duì)刀片的沖擊凌蝎。

9）刀具安裝不正確匕伶，如：切斷車刀安裝過高或過低；端面銑刀采用了不對(duì)稱順銑等舰缠。

對(duì)策：重新安裝刀具括樟。

10）工藝系統(tǒng)剛性太差，造成切削振動(dòng)過大蚣凰。

對(duì)策：① 增加工件的輔助支承手浙，提高工件裝夾剛性。② 減小刀具的懸伸長(zhǎng)度坦辟。③ 適當(dāng)減小刀具的后角刊侯。④ 采用其它的消振措施。

11）操作不慎锉走，如：刀具由工件中間切入時(shí)滨彻，動(dòng)作過猛；尚未退刀挪蹭，即行停車亭饵。

對(duì)策：注意操作方法休偶。

刀具防止破損的方法

1） 針對(duì)被加工材料和零件的特點(diǎn)，合理選擇刀具材料的各類和牌號(hào)辜羊。在具備一定硬度和耐磨性的前提下踏兜，必須保證刀具材料具有必要的韌性；如瑞典SSAB鋼鐵集團(tuán)的預(yù)硬鋼TOOLOX拓達(dá)鋼八秃，具有超高的韌性和純凈度碱妆，預(yù)硬45-48HRC（強(qiáng)度1300MPa）無需熱處理減少了熱處理風(fēng)險(xiǎn)和時(shí)間，被瑞典皇家工學(xué)院堪稱為韌性與高硬度的完美結(jié)合昔驱，耐高溫不變形及抗震效果優(yōu)秀疹尾，全球知名品牌刀具商廣泛應(yīng)用，延長(zhǎng)刀具壽命和減少刀片損耗榄湿，加工速度更快傅煎、精度更高；對(duì)于強(qiáng)度剛性要求高于1500MPa的刀具羞烘，推薦江蘇天工愛和特鋼的高速鋼、冷作鋼等划葫，天工愛和特鋼生產(chǎn)的高速鋼產(chǎn)能連續(xù)15年全球第一蝉陕、連續(xù)20年國內(nèi)第一；

2） 合理選擇刀具幾何參數(shù)扶眼。通過調(diào)整前后角拂极，主副偏角，刃傾角等角度忍坯；

保證切削刃和刀尖有較好的強(qiáng)度猛珍。在切削刃上磨出負(fù)倒棱，是防止崩刀的有效措施谁媳；

3） 保證焊接和刃磨的質(zhì)量陕匿，避免因焊接、刃磨不善而帶來的各種疵病克锣。關(guān)鍵工序所用的刀具茵肃，其刀而應(yīng)經(jīng)過研磨以提高表面質(zhì)量，并檢查有無裂紋袭祟；

4） 合理選擇切削用量验残，避免過大的切削力和過高的切削溫度，以防止刀具破損巾乳；

5） 盡可能保證工藝系統(tǒng)具有較好的剛性您没，減小振動(dòng)；

6） 采取正確的操作方法胆绊，盡量使刀具不承受或少承受突變性的負(fù)荷氨鹏。

積屑瘤

1） 形成原因

在靠近切削刃的一部分欧募，刀-屑接觸區(qū)內(nèi)，由于下壓力很大喻犁，使切屑底層金屬嵌入前刀面上的微觀不平的峰谷內(nèi)槽片，形成無間隙的真正的金屬間接觸而產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象，這部分刀-屑接觸區(qū)被稱為粘結(jié)區(qū)肢础。在粘結(jié)區(qū)內(nèi)还栓，切屑底層將有一薄層金屬材料層積滯留在前刀面上，這部分切屑的金屬材料經(jīng)過了劇烈的變形埂体，在適當(dāng)?shù)那邢鳒囟认掳l(fā)生強(qiáng)化氓暖。隨著切屑的連續(xù)流出，在后繼切削的流動(dòng)所作推擠下洛续，這層滯積材料便與切屑上層發(fā)生相對(duì)滑移而離開來账姜，成為積屑瘤的基礎(chǔ)。隨后绞宿，在它的上面又會(huì)形成第二層滯積切削材料插涛，這樣不斷地層積，就形成了積屑瘤鞋伸。

2） 特點(diǎn)及對(duì)切削加工的影響

① 硬度比工件材料高1.5~2.0倍叉弱，可代替前刀面進(jìn)行切削，有保護(hù)切削刃艰欲、減小前刀面磨損的作用庐冤，但積屑瘤脫落時(shí)的碎片流經(jīng)刀具-工件接觸區(qū)會(huì)造成刀具后刀面磨損。

② 在積屑瘤形成后刀具的工作前角明顯增大破罐，對(duì)減小切屑變形及降低切削力起了積極作用泡徙。

③ 由于積屑瘤突出于切削刃之外，使實(shí)際切削深度增大膜蠢，影響工件的尺寸精度堪藐。

④ 積屑瘤會(huì)在工件表面造成“犁溝”現(xiàn)象，影響工件表面粗糙度狡蝶。⑤積屑瘤的碎片會(huì)粘結(jié)或嵌入工件表面造成硬質(zhì)點(diǎn)庶橱，影響工件已加工表面的質(zhì)量。

由上述分析可知贪惹，積屑瘤對(duì)切削加工苏章，特別對(duì)精加工是不利的。

3）控制措施

不使切屑底層材料與前刀面發(fā)生粘結(jié)或變形強(qiáng)化奏瞬，即可避免積屑瘤的產(chǎn)生為此日的可采取如下措施枫绅。

① 減小前刀面的粗糙度。

② 增大刀具的前角硼端。

③ 減小切削厚度并淋。

④ 采用低速切削或高速切削寓搬，避開容易形成積屑瘤的切削速度。

⑤ 對(duì)工件材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚硖岣咂溆捕认氐ⅲ瑴p小塑性盲妈。

⑥ 采用抗粘結(jié)發(fā)性能好的切削液（如含硫、氯的極壓切削液）徒浸。

（騰鴻杰鋼材）

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