01刀具破損

刀具破損的表現(xiàn)

1） 切削刃微崩

當工件材料組織激率、硬度、余量不均勻唐故，前角偏大導致切削刃強度偏低鉴吞，工藝系統(tǒng)剛性不足產(chǎn)生振動，或進行斷續(xù)切削父系，刃磨質(zhì)量欠佳時摹椅，切削刃容易發(fā)生微崩，即刃區(qū)出現(xiàn)微小的崩落椒蜜、缺口或剝落梦啊。出現(xiàn)這種情況后，刀具將失去一部分切削能力裹侍，但還能繼續(xù)工作钧饥。繼續(xù)切削中，刃區(qū)損壞部分可能迅速擴大驳鸿，導致更大的破損嫩誉。

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，或者是微崩的進一步的發(fā)展动苍。崩碎的尺寸和范圍都比微崩大尚憔，使刀具完全喪失切削能力镰吆，而不得不終止工作。刀尖崩碎的情況常稱為掉尖跑慕。

3） 刀片或刀具折斷

當切削條件極為惡劣万皿，切削用量過大，有沖擊載荷核行，刀片或刀具材料中有微裂牢硅，由于焊接、刃磨在刀片中存在殘余應力時芝雪，加上操作不慎等因素减余，可能造成刀片或刀具產(chǎn)生折斷。發(fā)生這種破損形式后惩系，刀具不能繼續(xù)使用位岔，以致報廢。

4） 刀片表層剝落

對于脆性很大的材料堡牡，如TiC含量很高的硬質(zhì)合金抒抬、陶瓷、PCBN等晤柄，由于表層組織中有缺陷或潛在裂紋擦剑，或由于焊接、刃磨而使表層存在著殘余應力灌滤，在切削過程中不夠穩(wěn)定或刀具表面承受交變接觸應力時極易產(chǎn)生表層剝落名娶。剝落可能發(fā)生在前刀面，刀可能發(fā)生在后刀面誉芙，剝落物呈片狀健娄，剝落面積較大。涂層刀具剝落可能性較大尿笔。刀片輕微剝落后翁焦，尚能繼續(xù)工作，嚴重剝落后將喪失切削能力临颈。

5） 切削部位塑性變型

具鋼和高速鋼由于強度小硬度低茎倘，在其切削部位可能發(fā)生塑性變型。硬質(zhì)合金在高溫和三向壓應力狀態(tài)直工作時蚂青，也會產(chǎn)生表層塑性流動租江，甚至使切削刃或刀尖發(fā)生塑性變形面造成塌陷。塌陷一般發(fā)生在切削用量較大和加工硬材料的情況下孝承。TiC基硬質(zhì)合金的彈性模量小于WC基硬質(zhì)合金献丑，故前者抗塑性變形能力加快，或迅速失效侠姑。PCD创橄、PCBN基本不會發(fā)生塑性變形現(xiàn)象箩做。

6） 刀片的熱裂

當?shù)毒叱惺芙蛔兊?a target="_blank" class="mmstipa1" >機械載荷和熱負荷時，切削部分表面因反復熱脹冷縮妥畏，不可避免的產(chǎn)生交變的熱應力邦邦，從而使刀片發(fā)生疲勞而開裂。例如醉蚁，硬質(zhì)合金銑刀進行高速銑削時燃辖，刀齒不斷受到周期性地沖擊和交變熱應力，而在前刀面產(chǎn)生梳狀裂紋网棍。有些刀具雖然并沒有明顯的交變載荷與交變應力郭赐，但因表層、里層溫度不一致确沸，也將產(chǎn)生熱應力，加上刀具材料內(nèi)部不可避免地存在缺陷俘陷，境愕，故刀片也可能產(chǎn)生裂紋。裂紋形成后刀具有時還能繼續(xù)工作一段時間颁膊，有時裂紋迅速擴展導致刀片折斷或刀面嚴重剝落停楞。

02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撒殷，這就是磨料磨砂損羔漂。磨料磨損在各個面都存在，前刀面最明顯杏县。而且各種切削速度下都能發(fā)生麻料磨損匹说，但對于低速切削時，由于切削溫度較低戳橱，其它原因產(chǎn)生的磨損都不明顯卫驯，因而磨料磨損是其主要原因。另處刀具硬度越低磨料麻損越嚴重了奋。

2）冷焊磨損

切削時毫痢，工件、切削與前后刀面之間秉馏，存在很大的壓力和強烈的摩擦耙旦，因而會發(fā)生冷焊。由于摩擦副之間有相對運動萝究，冷焊將產(chǎn)生破裂被一方帶走免都，從而造成冷焊磨損。冷焊磨損一般在中等切削速度下比較嚴重糊肤。根據(jù)實驗表明琴昆，脆性金屬比塑性金屬的抗冷焊能力強氓鄙；多相金屬比單向金屬小业舍；金屬化合物比單質(zhì)冷焊傾向卸独埂；化學元素周期表中B族元素與鐵的冷焊傾向小舷暮。高速鋼與硬質(zhì)合金低速切削時冷焊比較嚴重态罪。

3）擴散磨損

在高溫下切削、工件與刀具接觸過程中下面，雙方的化學元素在固態(tài)下相互擴散复颈，改變刀具的成分結(jié)構(gòu)，使刀具表層變得脆弱董翻，加劇了刀具的磨損圾董。擴散現(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)擴散。例如硬質(zhì)合金在800℃時其中的鈷便迅速地擴散到切屑桨挂、工件中去几谐，WC分解為鎢和碳擴散到鋼中去；PCD刀具在切削鋼布布、鐵材料時當切削溫度高于800℃時坊欢，PCD中的碳原子將以很大的擴散強度轉(zhuǎn)移到工件表面形成新的合金，刀具表面石墨化鹃封。鈷甥归、鎢擴散比較嚴重，鈦趟伺、鉭卑保、鈮的抗擴散能力較強。故YT類硬質(zhì)合金耐磨性較好床重。陶瓷和PCBN切削時琳柱，當溫度高達1000℃-1300℃時，擴散磨損尚不顯著拙徽。工件刨沦、切屑與刀具由于材料的同，切削時在接觸區(qū)將產(chǎn)生熱電勢膘怕，這種熱電勢有促進擴散的作用而加速刀具的磨損想诅。這種在熱電勢的作用下的擴散磨損，稱為“熱電磨損”岛心。

4）氧化磨損

當溫度升高時刀具表面氧化產(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来破。如：在700℃~800℃時空氣中的氧與硬質(zhì)合金中的鈷及碳化物、碳化鈦等發(fā)生氧化反應忘古，形成較軟的氧化物;在1000℃時PCBN與水蒸氣發(fā)生化學反應徘禁。

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诅诱，前刀面上靠近切削力的部位，在切屑的作用下送朱，會磨損成月牙凹狀娘荡，因此也稱為月牙洼磨損。在磨損初期驶沼，刀具前角加大炮沐，使切削條件有所改善，并有利于切屑的卷曲折斷佛缕，但當月牙洼進一步加大時碉伙，切削刃強度大大削弱，最終可能會造成切削刃的崩碎毀損的情況陈汇。在切削脆性材料真译，或以較低的切削速度及較薄的切削厚度切削塑性材料時，一般不會產(chǎn)生月牙洼磨損燕柠。

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己倾，它是刀具上后刀面的磨損的延續(xù)。由于此處的散熱條件差扶取，應力集中，故磨損速度要比后刀面快人狞，有時在副后刀面上還會形成一系列間距等于進給量的小溝芜田，稱為溝紋磨損。它們主要由于已加工表面的硬化層及切削紋路造成的欢礼。在切削加工硬化傾向大的難切削材料時蜈沛，最易引起溝紋磨損。刀尖磨損對工件表面粗糙度及加工精度影響最大革半。

3）后刀面磨損

在很大切削厚度切削塑性材料時碑定，由于積屑瘤的存在，刀具的后刀面可能不與工件接觸又官。除此之外延刘，通常后刀面都會與工件發(fā)生接觸，而在后刀面上形成一道后角為0的磨損帶六敬。一般在切削刃工作長度的中部碘赖，后刀面磨損比較均勻，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來衡量外构。由于各種類型的刀具在不同的切削情況下幾乎都會了發(fā)生后刀面磨損普泡，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刀具的磨損主要是后刀面磨損，而且磨損帶的寬度VB的測量比較簡便审编，因此通常都用VB來表示刀具的磨損程度撼班。VB愈大歧匈，不但會使切削力增大，引起切削振動砰嘁，而且會影響刀尖圓弧處的磨損嚎猛，從而影響加工精度及加工表面質(zhì)量。

3. 刀具防止破損的方法

1）針對被加工材料和零件的特點励邓，合理選擇刀具材料的各類和牌號肄琉。在具備一定硬度和耐磨性的前提下，必須保證刀具材料具有必要的韌性窟礼；

2）合理選擇刀具幾何參數(shù)洋训。通過調(diào)整前后角，主副偏角绰尖，刃傾角等角度妙散；

保證切削刃和刀尖有較好的強度。在切削刃上磨出負倒棱吹磕，是防止崩刀的有效措施诅慧；

3）保證焊接和刃磨的質(zhì)量，避免因焊接壤牙、刃磨不善而帶來的各種疵病班聂。關鍵工序所用的刀具，其刀而應經(jīng)過研磨以提高表面質(zhì)量适肠，并檢查有無裂紋霍衫；

4）合理選擇切削用量，避免過大的切削力和過高的切削溫度侯养，以防止刀具破損敦跌；

5）盡可能保證工藝系統(tǒng)具有較好的剛性，減小振動逛揩；

6）采取正確的操作方法柠傍，盡量使刀具不承受或少承受突變性的負荷。

03刀具崩刃的原因及對策

1）刀片牌號辩稽、規(guī)格選擇不當惧笛，如刀片的厚度太薄或粗加工時選用了太硬太脆的牌號。

對策：增大刀片厚度或?qū)⒌镀⒀b逞泄，選用抗彎強度及韌性較高的牌號徐紧。

2） 刀具幾何參數(shù)選擇不當（如前后角過大等）。

對策：可從以下幾方面著手重新設計刀具炭懊。① 適當減小前并级、后角。② 采用較大的負刃傾角。③ 減小主偏角迈窗。④ 采用較大的負倒棱或刃口圓弧夭蒜。⑤ 修磨過渡切削刃，增強刀尖惑妥。

3）刀片的焊接工藝不正確值舌，造成焊接應力過大或焊接裂縫。

對策：①避免采用三面封閉的刀片槽結(jié)構(gòu)示荠。②正確選用焊料漓蜗。③避免采用氧炔焰加熱焊接，并且在焊接后應保溫节立，以消除內(nèi)應力螃恕。④盡可能改用機械夾固的結(jié)構(gòu)

4）刃磨方法不當，造成磨削應力及磨削裂紋患并；對PCBN銑刀刃磨后刀齒的振擺過大膳几，使個別刀齒負荷過重，也會造成打刀破溺。

對策：①采用間斷磨削或金剛石砂輪磨削启疙。②選用較軟的砂輪，并經(jīng)常修整保持砂輪鋒利裕循。③注意刃磨質(zhì)量臣嚣，嚴格控制銑刀刀齒的振擺量。

5） 切削用量選擇不合理剥哑，如用量過大茧球，便機床悶車；斷續(xù)切削時星持，切削速度過高，進給量過大弹灭，毛坯余量不均勻時督暂，切削深度過小穷吮；切削高錳鋼等加工硬化傾向大的材料時逻翁，進給量過小等。

對策：重新選擇切削用量捡鱼。

6） 機械夾固式刀具的刀槽底面不平整或刀片伸出過長等結(jié)構(gòu)上的原因八回。

對策：①修整刀槽底面。②合理布置切削液噴嘴的位置逛径。③淬硬刀桿在刀片下面增加硬質(zhì)合金墊片撼烹。

7） 刀具磨損過度。

對策：及時換刀或更換切削刃。

8） 切削液流量不足或加注方法不正確远燕，造成刀片驟熱而裂損久泞。

對策：① 加大切削液的流量。② 合理布置切削液噴嘴的位置奖放。③ 采用有效的冷卻方法如噴霧冷卻等提高冷卻效果淡藻。④ 采用*切削減小對刀片的沖擊。

9） 刀具安裝不正確砚粒，如：切斷車刀安裝過高或過低缔沐；端面銑刀采用了不對稱順銑等。

對策：重新安裝刀具益柳。

10） 工藝系統(tǒng)剛性太差尊陪，造成切削振動過大。

對策：① 增加工件的輔助支承痴猖，提高工件裝夾剛性躺刷。② 減小刀具的懸伸長度。③ 適當減小刀具的后角狞洋。④ 采用其它的消振措施弯淘。

11） 操作不慎，如：刀具由工件中間切入時吉懊，動作過猛庐橙；尚未退刀，即行停車借嗽。

對策：注意操作方法态鳖。

04積屑瘤

1） 形成原因

在靠近切削刃的一部分，刀-屑接觸區(qū)內(nèi)恶导，由于下壓力很大浆竭，使切屑底層金屬嵌入前刀面上的微觀不平的峰谷內(nèi)，形成無間隙的真正的金屬間接觸而產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象惨寿，這部分刀-屑接觸區(qū)被稱為粘結(jié)區(qū)邦泄。在粘結(jié)區(qū)內(nèi)，切屑底層將有一薄層金屬材料層積滯留在前刀面上裂垦，這部分切屑的金屬材料經(jīng)過了劇烈的變形顺囊，在適當?shù)那邢鳒囟认掳l(fā)生強化。隨著切屑的連續(xù)流出吝蔽，在后繼切削的流動所作推擠下端辛，這層滯積材料便與切屑上層發(fā)生相對滑移而離開來，成為積屑瘤的基礎超肃。隨后希没，在它的上面又會形成第二層滯積切削材料械拉，這樣不斷地層積，就形成了積屑瘤咖播。

2） 特點及對切削加工的影響

① 硬度比工件材料高1.5~2.0倍驴嚣，可代替前刀面進行切削，有保護切削刃铣佛、減小前刀面磨損的作用黔巨，但積屑瘤脫落時的碎片流經(jīng)刀具-工件接觸區(qū)會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袜晌，對減小切屑變形及降低切削力起了積極作用预甲。

③ 由于積屑瘤突出于切削刃之外，使實際切削深度增大但惶，影響工件的尺寸精度耳鸯。

④ 積屑瘤會在工件表面造成“犁溝”現(xiàn)象，影響工件表面粗糙度膀曾。⑤積屑瘤的碎片會粘結(jié)或嵌入工件表面造成硬質(zhì)點县爬，影響工件已加工表面的質(zhì)量。

由上述分析可知添谊，積屑瘤對切削加工财喳，特別對精加工是不利的。

3） 控制措施

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

① 減小前刀面的粗糙度。

② 增大刀具的前角所踊。

③ 減小切削厚度泌枪。

④ 采用低速切削或高速切削，避開容易形成積屑瘤的切削速度秕岛。

⑤ 對工件材料進行適當?shù)臒崽幚硖岣咂溆捕嚷笛啵瑴p小塑性。

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

（數(shù)控編程教學）

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