刀具破損 磨損 崩刃怎么辦+刀具壽命如何估算(培訓(xùn))

加入刀具破損、磨損、崩刃怎么辦？從根本上分析刀具失效原因，附有解決方案，快來了解一下！刀具破損的表現(xiàn)1）切削刃微崩當(dāng)工件材料組織、硬度、余量不均勻，前角偏大導(dǎo)致切削刃強(qiáng)度偏低，工藝系統(tǒng)剛性不足產(chǎn)生振動，或進(jìn)行斷續(xù)切削，刃磨質(zhì)量欠佳時，切削刃容易發(fā)生微崩，即刃區(qū)出現(xiàn)微小的崩落、缺口或剝落。出現(xiàn)這種情況后，刀具將失去一部分切削能力，但還能繼續(xù)工作。繼續(xù)切削中，刃區(qū)損壞部分可能迅速擴(kuò)大，導(dǎo)致更大的破損。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(jìn)一步的發(fā)展。崩碎的尺寸和范圍都比微崩大，使刀具完全喪失切削能力，而不得不終止工作。刀尖崩碎的情況常稱為掉尖。3）刀片或刀具折斷當(dāng)切削條件極為惡劣，切削用量過大，有沖擊載荷，刀片或刀具材料中有微裂，由于焊接、刃磨在刀片中存在殘余應(yīng)力時，加上操作不慎等因素，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，以致報廢。4）刀片表層剝落對于脆性很大的材料，如TiC含量很高的硬質(zhì)合金、陶瓷、PCBN等，由于表層組織中有缺陷或潛在裂紋，或由于焊接、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)力時極易產(chǎn)生表層剝落。剝落可能發(fā)生在前刀面，刀可能發(fā)生在后刀面，剝落物呈片狀，剝落面積較大。涂層刀具剝落可能性較大。刀片輕微剝落后，尚能繼續(xù)工作，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，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，也會產(chǎn)生表層塑性流動，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。TiC基硬質(zhì)合金的彈性模量小于WC基硬質(zhì)合金，故前者抗塑性變形能力加快，或迅速失效。PCD、PCBN基本不會發(fā)生塑性變形現(xiàn)象。6）刀片的熱裂當(dāng)?shù)毒叱惺芙蛔兊臋C(jī)械載荷和熱負(fù)荷時，切削部分表面因反復(fù)熱脹冷縮，不可避免的產(chǎn)生交變的熱應(yīng)力，從而使刀片發(fā)生疲勞而開裂。例如，硬質(zhì)合金銃刀進(jìn)行高速銃削時: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。有些刀具雖然并沒有明顯的交變載荷與交變應(yīng)力，但因表層、里層溫度不一致，也將產(chǎn)生熱應(yīng)力，加上刀具材料內(nèi)部不可避免地存在缺陷，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，有時裂紋迅速擴(kuò)展導(dǎo)致刀片折斷或刀面嚴(yán)重剝落。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。磨料磨損在各個面都存在，前刀面最明顯。而且各種切削速度下都能發(fā)生麻料磨損，但對于低速切削時，由于切削溫度較低，其它原因產(chǎn)生的磨損都不明顯，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(yán)重。2）冷焊磨損切削時，工件、切削與前后刀面之間，存在很大的壓力和強(qiáng)烈的摩擦，因而會發(fā)生冷焊。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，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(yán)重。根據(jù)實(shí)驗(yàn)表明，脆性金屬比塑性金屬的抗冷焊能力強(qiáng)；多相金屬比單向金屬??；金屬化合物比單質(zhì)冷焊傾向??；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。3）擴(kuò)散磨損在高溫下切削、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,改變刀具的成分結(jié)構(gòu)，使刀具表層變得脆弱，加劇了刀具的磨損。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。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。如：在700C?800C時空氣中的氧與硬質(zhì)合金中的鉆及碳化物、碳化鈦等發(fā)生氧化反應(yīng)，形成較軟的氧化物;在1000C時PCBN與水蒸氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。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，前刀面上靠近切削力的部位，在切屑的作用下，會磨損成月牙凹狀，因此也稱為月牙洼磨損。在磨損初期，刀具前角加大,使切削條件有所改善，并有利于切屑的卷曲折斷，但當(dāng)月牙洼進(jìn)一步加大時，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。在切削脆性材料,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。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)。由于此處的散熱條件差，應(yīng)力集中，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，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。在切削加工硬化傾向大的難切削材料時，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。3）后刀面磨損在很大切削厚度切削塑性材料時，由于積屑瘤的存在，刀具的后刀面可能不與工件接觸。除此之外，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。的磨損帶。一般在切削刃工作長度的中部，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。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，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，因此通常都用VB來表示刀具的磨損程度。VB愈大，不但會使切削力增大，引起切削振動，而且會影響刀尖圓弧處的磨損，從而影響加工精度及加工表面質(zhì)量。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。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；2）合理選擇刀具幾何參數(shù)。通過調(diào)整前后角，主副偏角，刃傾角等角度；保證切削刃和刀尖有較好的強(qiáng)度。在切削刃上磨出負(fù)倒棱，是防止崩刀的有效措施；3）保證焊接和刃磨的質(zhì)量，避免因焊接、刃磨不善而帶來的各種疵病。關(guān)鍵工序所用的刀具，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；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，以防止刀具破損；5）盡可能保證工藝系統(tǒng)具有較好的剛性，減小振動；6）采取正確的操作方法，盡量使刀具不承受或少承受突變性的負(fù)荷。刀具崩刃的原因及對策1）刀片牌號、規(guī)格選擇不當(dāng)，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，選用抗彎強(qiáng)度及韌性較高的牌號。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。①適當(dāng)減小前、后角。②采用較大的負(fù)刃傾角。③減小主偏角。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。3）刀片的焊接工藝不正確，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)。②正確選用焊料。③避免采用氧快焰加熱焊接，并且在焊接后應(yīng)保溫，以消除內(nèi)應(yīng)力。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；對PCBN銃刀刃磨后刀齒的振擺過大，使個別刀齒負(fù)荷過重，也會造成打刀。對策：①采用間斷磨削或金剛石砂輪磨削。②選用較軟的砂輪，并經(jīng)常修整保持砂輪鋒利。③注意刃磨質(zhì)量，嚴(yán)格控制銃刀刀齒的振擺量。5）切削用量選擇不合理，如用量過大，便機(jī)床悶車；斷續(xù)切削時，切削速度過高，進(jìn)給量過大，毛坯余量不均勻時，切削深度過小；切削高錦鋼等加工硬化傾向大的材料時，進(jìn)給量過小等。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。對策：①修整刀槽底面。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。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，造成刀片驟熱而裂損。對策：①加大切削液的流量。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。④采用*切削減小對刀片的沖擊。9）刀具安裝不正確，如：切斷車刀安裝過高或過低；端面銃刀采用了不對稱順銃等。對策：重新安裝刀具。10）工藝系統(tǒng)剛性太差，造成切削振動過大。對策：①增加工件的輔助支承，提高工件裝夾剛性。②減小刀具的懸伸長度。③適當(dāng)減小刀具的后角。④采用其它的消振措施。11）操作不慎，如：刀具由工件中間切入時，動作過猛；尚未退刀，即行停車。對策：注意操作方法。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)，由于下壓力很大，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，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)，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，在適當(dāng)?shù)那邢鳒囟认掳l(fā)生強(qiáng)化。隨著切屑的連續(xù)流出，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，成為積屑瘤的基礎(chǔ)。隨后，在它的上面又會形成第二層滯積切削材料，這樣不斷地層積，就形成了積屑瘤。2）特點(diǎn)及對切削加工的影響①硬度比工件材料高L5?2.0倍，可代替前刀面進(jìn)行切削，有保護(hù)切削刃、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。②在積屑瘤形成后刀具的工作前角明顯增大，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，使實(shí)際切削深度增大，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，影響工件表面粗糙度。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。由上述分析可知，積屑瘤對切削加工，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(qiáng)化，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。②增大刀具的前角。③減小切削厚度。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。對工件材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚硖岣咂溆捕?，減小塑性。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）。在制定項目工作中，常常要對刀具使用壽命做一個估算，將此作為預(yù)算、規(guī)劃的參考依據(jù)。通常應(yīng)該對相同行業(yè)，相同產(chǎn)品類似加工形式刀具消耗情況調(diào)查和了解，依此作為基礎(chǔ)，進(jìn)行成熟度、準(zhǔn)確性評估后，做出本企業(yè)相應(yīng)刀具壽命的預(yù)定值。但因種種原因，很多時候希望用更直接的形式，得到刀具壽命數(shù)據(jù)。泰勒公式在機(jī)械加工專業(yè)理論學(xué)科內(nèi)，通常用泰勒（F.W.Taylor）公式來表示刀具耐用度（T）與線速度（V）之間的關(guān)系。VTm=Cl,稱為T-V關(guān)系式，不同的工件材料、不同的刀具材料、不同的切削條件有不同的系數(shù)和指數(shù)?？梢栽匐p雙曲線坐標(biāo)系內(nèi)劃出不同的刀具耐用度關(guān)系圖表，叫做T-V圖。同樣，還有T與f（進(jìn)給量），ap（切深）的關(guān)系式、圖表。泰勒公式被用在課堂上合實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，很少有在工廠使用。工廠習(xí)慣用估算的方法來得到刀具耐用度，或者叫刀具使用壽命。一般有以下幾種估算方法：1、按切削時間計：金屬切削刀具行業(yè)內(nèi)，以刀具壽命15分鐘來推薦切削線速度。在實(shí)際使用時，一般取刀具品牌制造廠推薦值的75%,此時刀具壽命約為60分鐘。一個刀刃可加工工件數(shù)量可按下式估算：N=(19100XVXf)/(DXh)N-刀具壽命，可加工工件數(shù)，單位：個V-刀具選用切削線速度，單位：米/分鐘f-加工時的進(jìn)給量，單位：毫米/轉(zhuǎn)D-被加工件工件直徑，單位：毫米h-加工長度，毫米例：車削一個直徑50毫米的工件，長度100毫米，刀具制造廠推薦線速度200米/分鐘，預(yù)定刀具切削時間壽命T=60分鐘，實(shí)際使用線速度15。米/分鐘，進(jìn)給量0.1毫米/轉(zhuǎn)，估算刀具壽命：N=(19100X150X0.1)/(50X100)=57.3即，按上述條件計算，每刃可加工57個工件。2、以切削距離計：切削距離是指，假設(shè)一個刀刃，在一個非常大的工件上連續(xù)不斷地按一定的速度切削，這把刀從開始到失效所走過的路程全長，稱為切削距離壽命。用L來表示。一個刀刃可加工工件數(shù)量可按下式估算：N=(318300XLXf)/(DXh)N-刀具壽命，可加工工件數(shù)，單位：個L-切削距離預(yù)計壽命，單位：千米f-加工時的進(jìn)給量，單位：毫米/轉(zhuǎn)D-被加工工件直徑，單位：毫米h-加工長度，毫米例：車削一個直徑50毫米的工件，長度100毫米，進(jìn)給量0.1毫米/轉(zhuǎn)，刀具制造廠介紹的切削距離壽命10千米，估算刀具壽命：N=(318300X10X0.1)/(50X100)=63.66即，按上述條件計算，每刃可加工63個工件。3、以經(jīng)驗(yàn)值計：有經(jīng)驗(yàn)的從業(yè)人員，對一些常用材料、常用刀具在加工某一類特定材料工件的使用壽命，有豐富的經(jīng)驗(yàn)積累，能直接地估算刀具的使用壽命。如直徑在①25?①30之間的涂層硬質(zhì)合金鉆頭，加工普通碳鋼時鉆孔長度約20?30米累計長。加工鑄鐵時一般在80-100米累計總長。上面所說的三種估算方法，僅是通常情況下，大致的估計算。無論是按切削時間來算，還是按切削距離來算，都是比較保守的。因?yàn)楹苌儆械毒咧圃鞆S家提供這些數(shù)據(jù)。即使提供，也僅僅是提供者在實(shí)驗(yàn)室里特定環(huán)境條件下的特例，不一定具有普遍指導(dǎo)意義。而以經(jīng)驗(yàn)值估算，有相當(dāng)大的局限性，不一定具有普遍的共性，也只能在基本同的條件下，粗略的估計。但就某個品牌某種刀具在某類材料的加工方面，這種估算方法比較貼近實(shí)際。在相同、或接近條件下，可以作為參考。實(shí)際估計時，還必須考慮如下條件:1)對于失效極限的確定，也就是說，刀具使用到什么情況下不能用了。除了崩刃、破裂等極端狀況。主要是指磨損，特別是精加工時，一般認(rèn)為精加工刀片后刀面磨損0.2毫米以內(nèi)時正常的。鈦浩機(jī)械是以回轉(zhuǎn)頂尖、絲杠、機(jī)床主軸、軸加工、高精刀柄、刀桿、彈性夾頭、非標(biāo)件加工、機(jī)床接桿為公司的主打產(chǎn)品!但是如果是定徑刀具，后刀面磨損會造成工件直徑變化，一旦出現(xiàn)徑向尺寸變化達(dá)到危險情況就要換刀了。又如，對表面粗糙度有特殊要求，刀具略有磨損，表面粗糙度略有下降即不能滿足要求時，也必須換刀。估算時就必須按一定比例酌情降低估算值。如果徑向尺寸有調(diào)整或可補(bǔ)償?shù)臅r候、表面粗糙度要求比較低的加工，則可按比例提高估算值。2)切削速度對刀具的磨損有相當(dāng)大的影響，一般的來說，線速度越快，刀具壽命越短，但是線速度太低的話，一方面影響加工效率，同時也不一定對刀具壽命有利，所以切削速度的選擇，必須參考刀具制造廠提供的切削參數(shù)，再結(jié)合現(xiàn)場情況確定一個最合理的速度。3）被加工工件的材料，對刀具壽命也有相當(dāng)大的影響?？此葡嗤牟牧?，內(nèi)部所含材料成分比例略有不同，可能切削性能就有很大的區(qū)別。即使完全相同的材料，如部件結(jié)構(gòu)不同、成型方法不同、熱處理設(shè)備或工藝不同、前道工序加工刀具不同，都會造成刀具壽命有顯著差別。鈦浩機(jī)械是以回轉(zhuǎn)頂尖、絲杠、機(jī)床主軸、軸加工、高精刀柄、刀桿、彈性夾頭、非標(biāo)件加工、機(jī)床接桿為公司的主打產(chǎn)品！如不銹鋼件加工，如