對于加工中心來說乾巧，刀具屬于一種消耗品工具躲庄，在加工過程中它會產(chǎn)生破損、磨損飒泻、崩刃等現(xiàn)象缅刽。這些現(xiàn)象不可避免，但也有如操作不科學(xué)不規(guī)范蠢络、維護(hù)保養(yǎng)不當(dāng)?shù)瓤煽卦蛩ッ停业礁驹虿拍芨玫亟鉀Q問題。

01

刀具破損的表現(xiàn)

1） 切削刃微崩

當(dāng)工件材料組織刹孔、硬度忧绊、余量不均勻，前角偏大導(dǎo)致切削刃強(qiáng)度偏低缓贤，工藝系統(tǒng)剛性不足產(chǎn)生振動基列，或進(jìn)行斷續(xù)切削，刃磨質(zhì)量欠佳時卿黍，切削刃容易發(fā)生微崩军笑，即刃區(qū)出現(xiàn)微小的崩落、缺口或剝落见拴。出現(xiàn)這種情況后擅暴，刀具將失去一部分切削能力，但還能繼續(xù)工作馒毙。繼續(xù)切削中项栈，刃區(qū)損壞部分可能迅速擴(kuò)大，導(dǎo)致更大的破損疫壕。

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)生映检，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秸谢，使刀具完全喪失切削能力凛澎，而不得不終止工作。刀尖崩碎的情況常稱為掉尖估蹄。

3） 刀片或刀具折斷

當(dāng)切削條件極為惡劣塑煎，切削用量過大沫换，有沖擊載荷，刀片或刀具材料中有微裂轧叽，由于焊接、刃磨在刀片中存在殘余應(yīng)力時刊棕，加上操作不慎等因素炭晒，可能造成刀片或刀具產(chǎn)生折斷。發(fā)生這種破損形式后甥角，刀具不能繼續(xù)使用网严，以致報廢。

4） 刀片表層剝落

對于脆性很大的材料嗤无，如TiC含量很高的硬質(zhì)合金震束、陶瓷、PCBN等咸婿，由于表層組織中有缺陷或潛在裂紋姚转，或由于焊接、刃磨而使表層存在著殘余應(yīng)力棒嚼，在切削過程中不夠穩(wěn)定或刀具表面承受交變接觸應(yīng)力時極易產(chǎn)生表層剝落们敢。剝落可能發(fā)生在前刀面，刀可能發(fā)生在后刀面啃掠，剝落物呈片狀慷训，剝落面積較大。涂層刀具剝落可能性較大键梆。刀片輕微剝落后蝉橘，尚能繼續(xù)工作，嚴(yán)重剝落后將喪失切削能力畦未。

5） 切削部位塑性變型

具鋼和高速鋼由于強(qiáng)度小硬度低润邑，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(yīng)力狀態(tài)直工作時保铐，也會產(chǎn)生表層塑性流動矫评，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您旁。TiC基硬質(zhì)合金的彈性模量小于WC基硬質(zhì)合金烙常，故前者抗塑性變形能力加快，或迅速失效鹤盒。PCD蚕脏、PCBN基本不會發(fā)生塑性變形現(xiàn)象。

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)荷時侦锯，切削部分表面因反復(fù)熱脹冷縮驼鞭，不可避免的產(chǎn)生交變的熱應(yīng)力秦驯，從而使刀片發(fā)生疲勞而開裂。例如挣棕，硬質(zhì)合金銑刀進(jìn)行高速銑削時译隘，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)生梳狀裂紋洛心。有些刀具雖然并沒有明顯的交變載荷與交變應(yīng)力固耘，但因表層、里層溫度不一致词身，也將產(chǎn)生熱應(yīng)力厅目，加上刀具材料內(nèi)部不可避免地存在缺陷，农灯，故刀片也可能產(chǎn)生裂紋修诈。裂紋形成后刀具有時還能繼續(xù)工作一段時間，有時裂紋迅速擴(kuò)展導(dǎo)致刀片折斷或刀面嚴(yán)重剝落品扯。

02

刀具磨損的原因

1）磨料磨損

被加工材料中常有一些硬度極高的微小顆粒投沃，能在刀具表面劃出溝紋，這就是磨料磨砂損捻钢。磨料磨損在各個面都存在鲸锻，前刀面最明顯。而且各種切削速度下都能發(fā)生麻料磨損稀销，但對于低速切削時鸡捉，由于切削溫度較低，其它原因產(chǎn)生的磨損都不明顯栗绝，因而磨料磨損是其主要原因甚岩。另處刀具硬度越低磨料麻損越嚴(yán)重。

2）冷焊磨損

切削時涕瘸，工件涡相、切削與前后刀面之間，存在很大的壓力和強(qiáng)烈的摩擦剩蟀，因而會發(fā)生冷焊催蝗。由于摩擦副之間有相對運(yùn)動，冷焊將產(chǎn)生破裂被一方帶走育特，從而造成冷焊磨損丙号。冷焊磨損一般在中等切削速度下比較嚴(yán)重。根據(jù)實(shí)驗表明缰冤，脆性金屬比塑性金屬的抗冷焊能力強(qiáng)犬缨；多相金屬比單向金屬小；金屬化合物比單質(zhì)冷焊傾向谢逞Α刺彩；化學(xué)元素周期表中B族元素與鐵的冷焊傾向小。高速鋼與硬質(zhì)合金低速切削時冷焊比較嚴(yán)重枝恋。

3）擴(kuò)散磨損

在高溫下切削创倔、工件與刀具接觸過程中，雙方的化學(xué)元素在固態(tài)下相互擴(kuò)散焚碌，改變刀具的成分結(jié)構(gòu)却值，使刀具表層變得脆弱，加劇了刀具的磨損的讯。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)散匪笨。

例如硬質(zhì)合金在800℃時其中的鈷便迅速地擴(kuò)散到切屑收黔、工件中去某现，WC分解為鎢和碳擴(kuò)散到鋼中去；PCD刀具在切削鋼颊嘱、鐵材料時當(dāng)切削溫度高于800℃時宋睦，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，刀具表面石墨化腊拍。鈷琐侣、鎢擴(kuò)散比較嚴(yán)重，鈦呆淑、鉭汇径、鈮的抗擴(kuò)散能力較強(qiáng)。故YT類硬質(zhì)合金耐磨性較好罗卿。陶瓷和PCBN切削時史隆，當(dāng)溫度高達(dá)1000℃-1300℃時，擴(kuò)散磨損尚不顯著曼验。工件泌射、切屑與刀具由于材料的同，切削時在接觸區(qū)將產(chǎn)生熱電勢鬓照，這種熱電勢有促進(jìn)擴(kuò)散的作用而加速刀具的磨損熔酷。這種在熱電勢的作用下的擴(kuò)散磨損，稱為“熱電磨損”豺裆。

4）氧化磨損

當(dāng)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拒秘。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(yīng)臭猜，形成較軟的氧化物;在1000℃時PCBN與水蒸氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)翼抠。

03

刀片的磨損形式

1）前刀面損

在以較大的速度切削塑性材料時，前刀面上靠近切削力的部位，在切屑的作用下阴颖，會磨損成月牙凹狀活喊，因此也稱為月牙洼磨損。在磨損初期孽衩，刀具前角加大箫俯，使切削條件有所改善，并有利于切屑的卷曲折斷陌沟，但當(dāng)月牙洼進(jìn)一步加大時怕事，切削刃強(qiáng)度大大削弱，最終可能會造成切削刃的崩碎毀損的情況截巢。在切削脆性材料旅测，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)生月牙洼磨損呻蚪。

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兆布，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础姚，應(yīng)力集中佛或，故磨損速度要比后刀面快，有時在副后刀面上還會形成一系列間距等于進(jìn)給量的小溝填恬，稱為溝紋磨損弧跑。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擂送，最易引起溝紋磨損悦荒。刀尖磨損對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嘹吨，由于積屑瘤的存在搬味，刀具的后刀面可能不與工件接觸。除此之外躺苦，通常后刀面都會與工件發(fā)生接觸身腻，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度的中部匹厘，后刀面磨損比較均勻嘀趟，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。

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)生后刀面磨損愈诚，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她按，而且磨損帶的寬度VB的測量比較簡便，因此通常都用VB來表示刀具的磨損程度炕柔。VB愈大酌泰，不但會使切削力增大媒佣，引起切削振動，而且會影響刀尖圓弧處的磨損漂烂，從而影響加工精度及加工表面質(zhì)量据伏。

04

刀具防止破損的方法

1）針對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束多。在具備一定硬度和耐磨性的前提下骏庙，必須保證刀具材料具有必要的韌性。

2）合理選擇刀具幾何參數(shù)拳股。通過調(diào)整前后角辣棉，主副偏角，刃傾角等角度事匈；保證切削刃和刀尖有較好的強(qiáng)度狰赘。在切削刃上磨出負(fù)倒棱，是防止崩刀的有效措施址敢。

3）保證焊接和刃磨的質(zhì)量扮人，避免因焊接、刃磨不善而帶來的各種疵病钟牛。關(guān)鍵工序所用的刀具允悦，其刀而應(yīng)經(jīng)過研磨以提高表面質(zhì)量膝擂，并檢查有無裂紋虑啤。

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架馋，以防止刀具破損狞山。

5）盡可能保證工藝系統(tǒng)具有較好的剛性，減小振動叉寂。

6）采取正確的操作方法萍启，盡量使刀具不承受或少承受突變性的負(fù)荷。

05

刀具崩刃的原因及對策

1. 刀片牌號屏鳍、規(guī)格選擇不當(dāng)勘纯，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钓瞭，選用抗彎強(qiáng)度及韌性較高的牌號驳遵。

2. 刀具幾何參數(shù)選擇不當(dāng)（如前后角過大等）。

對策：

可從以下幾方面著手重新設(shè)計刀具山涡。

1）適當(dāng)減小前堤结、后角。

2）采用較大的負(fù)刃傾角爱饲。

3） 減小主偏角肢阿。

4）采用較大的負(fù)倒棱或刃口圓弧。

5） 修磨過渡切削刃，增強(qiáng)刀尖甸赏。

3. 刀片的焊接工藝不正確危厕，造成焊接應(yīng)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)藏崇。

2）正確選用焊料背渤。

3）避免采用氧炔焰加熱焊接，并且在焊接后應(yīng)保溫栗衍，以消除內(nèi)應(yīng)力熊骆。

4）盡可能改用機(jī)械夾固的結(jié)構(gòu)

4. 刃磨方法不當(dāng)，造成磨削應(yīng)力及磨削裂紋丽阎；對PCBN銑刀刃磨后刀齒的振擺過大纳倚，使個別刀齒負(fù)荷過重，也會造成打刀谴垫。

對策：

1）采用間斷磨削或金剛石砂輪磨削章母。

2）選用較軟的砂輪，并經(jīng)常修整保持砂輪鋒利翩剪。

3）注意刃磨質(zhì)量乳怎，嚴(yán)格控制銑刀刀齒的振擺量。

5. 切削用量選擇不合理前弯，如用量過大蚪缀，便機(jī)床悶車；斷續(xù)切削時恕出，切削速度過高询枚，進(jìn)給量過大，毛坯余量不均勻時浙巫，切削深度過薪鹗瘛；切削高錳鋼等加工硬化傾向大的材料時的畴，進(jìn)給量過小等渊抄。

對策：重新選擇切削用量。

6. 機(jī)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)上的原因丧裁。

對策：

1）修整刀槽底面禁妓。

2）合理布置切削液噴嘴的位置。

3）淬硬刀桿在刀片下面增加硬質(zhì)合金墊片靶疟。

7. 刀具磨損過度虾脆。

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脂桂，造成刀片驟熱而裂損压伸。

對策：

1）加大切削液的流量蛆古。

2）合理布置切削液噴嘴的位置。

3）采用有效的冷卻方法如噴霧冷卻等提高冷卻效果鳞乏。

4）采用*切削減小對刀片的沖擊舔伴。

9. 刀具安裝不正確，如：切斷車刀安裝過高或過低绝绊；端面銑刀采用了不對稱順銑等溃柑。

對策：重新安裝刀具。

10. 工藝系統(tǒng)剛性太差收斑，造成切削振動過大稀境。

對策：

1）增加工件的輔助支承，提高工件裝夾剛性据德。

2）減小刀具的懸伸長度鳄乏。

3）適當(dāng)減小刀具的后角。

4）采用其它的消振措施棘利。

11. 操作不慎橱野，如：刀具由工件中間切入時，動作過猛善玫；尚未退刀水援，即行停車。

對策：注意操作方法茅郎。

06

積屑瘤的形成原因蜗元、特點(diǎn)及控制措施

1. 形成原因

在靠近切削刃的一部分，刀-屑接觸區(qū)內(nèi)只洒，由于下壓力很大许帐，使切屑底層金屬嵌入前刀面上的微觀不平的峰谷內(nèi)劳坑，形成無間隙的真正的金屬間接觸而產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象毕谴，這部分刀-屑接觸區(qū)被稱為粘結(jié)區(qū)。在粘結(jié)區(qū)內(nèi)距芬，切屑底層將有一薄層金屬材料層積滯留在前刀面上霉尊，這部分切屑的金屬材料經(jīng)過了劇烈的變形，在適當(dāng)?shù)那邢鳒囟认掳l(fā)生強(qiáng)化珍催。隨著切屑的連續(xù)流出督赡，在后繼切削的流動所作推擠下，這層滯積材料便與切屑上層發(fā)生相對滑移而離開來禾底，成為積屑瘤的基礎(chǔ)磷可。隨后，在它的上面又會形成第二層滯積切削材料据鼓，這樣不斷地層積荸刁，就形成了積屑瘤帅忌。

2. 特點(diǎn)及對切削加工的影響

1）硬度比工件材料高1.5~2.0倍，可代替前刀面進(jìn)行切削态措，有保護(hù)切削刃此幕、減小前刀面磨損的作用，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桑抱。

2）在積屑瘤形成后刀具的工作前角明顯增大签缸，對減小切屑變形及降低切削力起了積極作用。

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

4）積屑瘤會在工件表面造成“犁溝”現(xiàn)象液样，影響工件表面粗糙度业崖。

5）積屑瘤的碎片會粘結(jié)或嵌入工件表面造成硬質(zhì)點(diǎn)，影響工件已加工表面的質(zhì)量蓄愁。

由上述分析可知双炕，積屑瘤對切削加工，特別對精加工是不利的撮抓。

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)化妇斤，即可避免積屑瘤的產(chǎn)生為此日的可采取如下措施。

1）減小前刀面的粗糙度丹拯。

2）增大刀具的前角站超。

3）減小切削厚度。

4）采用低速切削或高速切削乖酬，避開容易形成積屑瘤的切削速度死相。

5）對工件材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚硖岣咂溆捕龋瑴p小塑性先俐。

6）采用抗粘結(jié)發(fā)性能好的切削液（如含硫丘三、氯的極壓切削液）。

（ 模具信息）

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