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刀具破损、磨损、崩刃该如何解决

文章出处: 人气:1190 发表时间:2020-10-08 16:09:54
刀具磨损
1. 按磨损原因可分为:
1)磨料磨损
被加工材料中常有一些硬度极高的微小颗粒,能在刀具表面划出沟纹,这就是磨料磨砂损。磨料磨损在各个面都存在,前刀面最明显。而且各种切削速度下都能发生麻料磨损,但对于低速切削时,由于切削温度较低,其它原因产生的磨损都不明显,因而磨料磨损是其主要原因。另处刀具硬度越低磨料麻损越严重。
2)冷焊磨损
切削时,工件、切削与前后刀面之间,存在很大的压力和强烈的摩擦,因而会发生冷焊。由于摩擦副之间有相对运动,冷焊将产生破裂被一方带走,从而造成冷焊磨损。冷焊磨损一般在中等切削速度下比较严重。根据实验表明,脆性金属比塑性金属的抗冷焊能力强;多相金属比单向金属小;金属化合物比单质冷焊倾向小;化学元素周期表中B族元素与铁的冷焊倾向小。高速钢与硬质合金低速切削时冷焊比较严重。

3)扩散磨损
在高温下切削、工件与刀具接触过程中,双方的化学元素在固态下相互扩散,改变刀具的成分结构,使刀具表层变得脆弱,加剧了刀具的磨损。扩散现象总是保持着深度梯度高的物体向深度梯度低物体持续扩散。例如硬质合金在800℃时其中的钴便迅速地扩散到切屑、工件中去,WC分解为钨和碳扩散到钢中去;PCD刀具在切削钢、铁材料时当切削温度高于800℃时,PCD中的碳原子将以很大的扩散强度转移到工件表面形成新的合金,刀具表面石墨化。钴、钨扩散比较严重,钛、钽、铌的抗扩散能力较强。故YT类硬质合金耐磨性较好。陶瓷和PCBN切削时,当温度高达1000℃ 1300℃时,扩散磨损尚不显著。 工件、切屑与刀具由于材料的同,切削时在接触区将产生热电势,这种热电势有促进扩散的作用而加速刀具的磨损。这种在热电势的作用下的扩散磨损,称为“热电磨损”。

4)氧化磨损
当温度升高时刀具表面氧化产生较软的氧化物被切屑摩擦而形成的磨损称为氧化磨损。如:在700℃~800℃时空气中的氧与硬质合金中的钴及碳化物、碳化钛等发生氧化反应,形成较软的氧化物;在1000℃时PCBN与水蒸气发生化学反应。
2. 按磨损形式可分为:
1)前刀面损
在以较大的速度切削塑性材料时,前刀面上靠近切削力的部位,在切屑的作用下,会磨损成月牙凹状,因此也称为月牙洼磨损。在磨损初期,刀具前角加大,使切削条件有所改善,并有利于切屑的卷曲折断,但当月牙洼进一步加大时,切削刃强度大大削弱,最终可能会造成切削刃的崩碎毁损的情况。在切削脆性材料,或以较低的切削速度及较薄的切削厚度切削塑性材料时,一般不会产生月牙洼磨损。

2)刀尖磨损
刀尖磨损为刀尖圆弧的后刀面及邻近的副后刀面上的磨损,它是刀具上后刀面的磨损的延续。由于此处的散热条件差,应力集中,故磨损速度要比后刀面快,有时在副后刀面上还会形成一系列间距等于进给量的小沟,称为沟纹磨损。它们主要由于已加工表面的硬化层及切削纹路造成的。在切削加工硬化倾向大的难切削材料时,最易引起沟纹磨损。刀尖磨损对工件表面粗糙度及加工精度影响最大。
3)后刀面磨损
在很大切削厚度切削塑性材料时,由于积屑瘤的存在,刀具的后刀面可能不与工件接触。除此之外,通常后刀面都会与工件发生接触,而在后刀面上形成一道后角为0的磨损带。一般在切削刃工作长度的中部,后刀面磨损比较均匀,因此后刀面的磨损程度可用该段切削刃的后刀面磨损带宽度VB来衡量。 由于各种类型的刀具在不同的切削情况下几乎都会了发生后刀面磨损,特别是切削脆性材料或以较小的切削厚度切削塑性材料时刀具的磨损主要是后刀面磨损,而且磨损带的宽度VB的测量比较简便,因此通常都用VB来表示刀具的磨损程度。VB愈大,不但会使切削力增大,引起切削振动,而且会影响刀尖圆弧处的磨损,从而影响加工精度及加工表面质量。
2. 刀具防止破损的方法
1)针对被加工材料和零件的特点,合理选择刀具材料的各类和牌号。在具备一定硬度和耐磨性的前提下,必须保证刀具材料具有必要的韧性;
2)合理选择刀具几何参数。通过调整前后角,主副偏角,刃倾角等角度;
保证切削刃和刀尖有较好的强度。在切削刃上磨出负倒棱,是防止崩刀的有效措施;
3)保证焊接和刃磨的质量,避免因焊接、刃磨不善而带来的各种疵病。关键工序所用的刀具,其刀而应经过研磨以提高表面质量,并检查有无裂纹;
4)合理选择切削用量,避免过大的切削力和过高的切削温度,以防止刀具破损;
5)尽可能保证工艺系统具有较好的刚性,减小振动;
6)采取正确的操作方法,尽量使刀具不承受或少承受突变性的负荷。
刀具崩刃的原因及对策
1)刀片牌号、规格选择不当,如刀片的厚度太薄或粗加工时选用了太硬太脆的牌号。
对策:
增大刀片厚度或将刀片立装,选用抗弯强度及韧性较高的牌号。
2) 刀具几何参数选择不当(如前后角过大等)。
对策:
可从以下几方面着手重新设计刀具。
① 适当减小前、后角。
② 采用较大的负刃倾角。
③ 减小主偏角。
④ 采用较大的负倒棱或刃口圆弧。
⑤ 修磨过渡切削刃,增强刀尖。
3)刀片的焊接工艺不正确,造成焊接应力过大或焊接裂缝。
对策:
①避免采用三面封闭的刀片槽结构。
②正确选用焊料。
③避免采用氧炔焰加热焊接,并且在焊接后应保温,以消除内应力。
④尽可能改用机械夹固的结构
4)刃磨方法不当,造成磨削应力及磨削裂纹;对PCBN铣刀刃磨后刀齿的振摆过大,使个别刀齿负荷过重,也会造成打刀。
对策:
①采用间断磨削或金刚石砂轮磨削。
②选用较软的砂轮,并经常修整保持砂轮锋利。
③注意刃磨质量,严格控制铣刀刀齿的振摆量。
5) 切削用量选择不合理,如用量过大,便机床闷车;断续切削时,切削速度过高,进给量过大,毛坯余量不均匀时,切削深度过小;切削高锰钢等加工硬化倾向大的材料时,进给量过小等。
对策:
重新选择切削用量。
6) 机械夹固式刀具的刀槽底面不平整或刀片伸出过长等结构上的原因。
对策:
①修整刀槽底面。
②合理布置切削液喷嘴的位置。
③淬硬刀杆在刀片下面增加硬质合金垫片。
7) 刀具磨损过度。
对策:
及时换刀或更换切削刃。
8) 切削液流量不足或加注方法不正确,造成刀片骤热而裂损。
对策:
① 加大切削液的流量。
② 合理布置切削液喷嘴的位置。
③ 采用有效的冷却方法如喷雾冷却等提高冷却效果。
④ 采用*切削减小对刀片的冲击。
9) 刀具安装不正确,如:切断车刀安装过高或过低;端面铣刀采用了不对称顺铣等。
对策:
重新安装刀具。
10) 工艺系统刚性太差,造成切削振动过大。
对策:
① 增加工件的辅助支承,提高工件装夹刚性。
② 减小刀具的悬伸长度。
③ 适当减小刀具的后角。
④ 采用其它的消振措施。
11) 操作不慎,如:刀具由工件中间切入时,动作过猛;尚未退刀,即行停车。
对策:
注意操作方法。


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