刀具磨損原因及改進(jìn)方法

1、.,刀具的磨損形式,前刀面磨損 (月牙凹磨損）,后刀面磨損,前后刀面磨損,刀具的鈍化方式： 卷刃、崩刃、磨損三種。,刀具的磨損原因：,機(jī)械磨損、熱效應(yīng)磨損。,刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn),合理磨鈍標(biāo)準(zhǔn)、工藝磨鈍標(biāo)準(zhǔn),.,刀具磨損的原因,(1)刀具與切屑、工件間的接觸表面經(jīng)常是新鮮表面。 (2)接觸壓力非常大，有時(shí)超過(guò)被切削材料的屈服強(qiáng)度。 (3)接觸表面的溫度很高，對(duì)于硬質(zhì)合金刀具可達(dá)8001000，對(duì)于高速鋼刀具可達(dá)300600。,刀具磨損經(jīng)常是機(jī)械的、熱的、化學(xué)的三種作用的綜合結(jié)果，可以產(chǎn)生磨料磨損、冷焊磨損（粘結(jié)磨損）、擴(kuò)散磨損和氧化磨損等。,.,切屑、工件的硬度雖然低于刀具的硬度，但其結(jié)構(gòu)中經(jīng)常含有一

2、些硬度極高的微小的硬質(zhì)點(diǎn)，能在刀具表面刻劃出溝紋，這就是磨料磨損。硬質(zhì)點(diǎn)有碳化物(如Fe3C、TiC、VC等)、氮化物(如TiN、Si3N4等)、氧化物(如Si02、A12O3等)和金屬間化合物。,一、磨料磨損,二、冷焊磨損,切削時(shí)，切屑、工件與前、后刀面之間，存在很大的壓力和強(qiáng)烈的摩擦，因而它們之間會(huì)發(fā)生冷焊。由于摩擦副之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，冷焊結(jié)特產(chǎn)生破裂被一方帶定，從而造成冷焊磨損。,.,擴(kuò)散磨損在高溫下產(chǎn)生。切削金屬時(shí)，切屑、工件與刀具接觸過(guò)程中，雙方的化學(xué)元素 在固態(tài)下相互擴(kuò)散，改變了材料原來(lái)的成分與結(jié)構(gòu)，使刀具表層變得脆弱，從而加劇了刀具的磨損。例如用硬質(zhì)合金切鋼時(shí)，從800開(kāi)始，硬質(zhì)合

3、金中的鈷便迅速地?cái)U(kuò)散到切屑、工件中去，WC分解為鎢和碳后擴(kuò)散到鋼中.,當(dāng)切削溫度達(dá)700800時(shí)，空氣中的氧便與硬質(zhì)合金中的鈷及碳化鎢、碳化鈦等發(fā)生氧化作用，產(chǎn)生較軟的氧化物(如Co304、Co0、W03、TiO2等)被切屑或工件擦掉而形成磨損，這稱為氧化磨損.,三、擴(kuò)散磨損,四、氧化磨損,.,工件、切屑與刀具由于材料不同，切削時(shí)在接觸區(qū)電勢(shì)，這種熱電勢(shì)有促進(jìn)擴(kuò)散的作用而加速刀具磨損。這種熱電勢(shì)的作用下產(chǎn)生的擴(kuò)散磨損，稱為“熱電磨損”。,返回,五、熱電磨損,.,在前刀面上相應(yīng)于產(chǎn)生月牙洼的地方，其切削溫度最高，因此磨損也最大，從而形成一個(gè)凹窩(月牙洼)。,前刀面磨損 (月牙洼磨損 ),在,切削

4、速度較高、,切削厚度較大,的情況下加工,塑性,耐熱性和耐磨性稍有不足時(shí),切屑在前刀面上經(jīng)常,當(dāng)?shù)毒叩?會(huì)磨出一個(gè)月牙洼。,月牙洼和切削刃之間有一條小棱邊。在磨損的過(guò)程中，月牙洼寬度逐漸擴(kuò)展。當(dāng)月牙洼擴(kuò)展到使棱邊變得很窄時(shí)，切削刃的強(qiáng)度大為削弱，極易導(dǎo)致崩刃。月牙洼磨損量以其深度KT表示,金屬,.,前刀面的月牙洼磨損,前刀面上過(guò)高的切削溫度引起擴(kuò)散磨損,過(guò)度的月牙洼磨損會(huì)降低切削刃強(qiáng)度。,改進(jìn)方法,降低切削速度,減小走刀量,采用正前角槽形刀片，更耐磨的刀片,材料或涂層,避免積屑瘤,原因,影響,.,由于加工表面和后刀面間存在著強(qiáng)烈的摩擦，在后刀面上毗鄰切削刃的地方很快被磨出后角為零的小棱面，這種磨

5、損形式叫做后刀面磨損。,后刀面磨損,何為后刀面磨損,在切削速度較低、切削厚度較小的情況下切削塑性金屬以及加工脆性金屬時(shí)，一般不產(chǎn)生月牙洼磨損，但都存在著后刀面磨損,在刀尖部分(即圖a中的C區(qū))由于強(qiáng)度和散熱條件較差，因此磨損較為劇烈，其最大值為VC 。,在參與切削的切削刃中部(B區(qū))，其磨損比較均勻。在B區(qū)，以VB表示平均磨損值，以VBmax表示最大磨損值。,.,降低切削速度,切削速度太高 進(jìn)給量太低 刀具耐磨性不好,快速的后刀面磨損會(huì)使表面質(zhì)量 變差,后 刀 面 磨 損,影響,原因,改進(jìn)方法,采用順銑的方法,充足的冷卻液,采用更耐磨的刀片材料或涂層,逐步加大走刀量,.,這是一種兼有上述兩種情

6、況的磨損形式。在切削塑性 金屬時(shí)，經(jīng)常會(huì)發(fā)生這種磨損。,前刀面和后刀面同時(shí)磨損,.,積 屑 瘤,低速切削，負(fù)前角切削,過(guò)度的月牙洼磨損會(huì)降低切削刃強(qiáng)度。,影響,積屑瘤引起表面質(zhì)量變差，當(dāng)積屑瘤脫落時(shí)會(huì)引起切削刃破損,產(chǎn)生原因：,改進(jìn)方法,提高切削速度,逐步加大走刀量致最佳切屑厚度,采用物理涂層的刀片材料,充足的高壓冷卻液或空氣 防止二次切屑,采用順銑的方法,正前角銑刀體和刀片,.,溝 槽 磨 損,降低切削速度,加工淬硬材料 表面硬皮和氧化皮,溝槽磨損引起表面 質(zhì)量變差或者崩刃,改 進(jìn) 方 法,原 因,影 響,選擇韌性更好的牌號(hào),.,塑性變形,切削刃塌下或后刀面凹陷，倒致切削控制差和表面質(zhì)量差。

7、后刀面磨損會(huì)導(dǎo)致刀片崩刃。,切削溫度太高 并且壓力太大,切屑刃塌下：降低切削速度,塑性變形原因,方法,影 響,選用更高的抗塑性變形能力的硬牌號(hào),后刀面凹陷：降低進(jìn)給,.,刃口的破損,切削刃的細(xì)小破損導(dǎo)致表面質(zhì)量變差和過(guò)度的后刀面磨損,積屑瘤 牌號(hào)太脆 刀片槽形強(qiáng)度太低,原因,影 響,改進(jìn)方法,刃口被擠碎則提高切削速度,排除振動(dòng)的因素,工件材質(zhì)不均降低切削速度并且加大走刀量順銑,刀體是否退火失效，刀墊是否破碎，刀片螺釘需要更換,采用韌性更好的刀片材料,換刃口強(qiáng)壯的刀片,冷硬鑄鐵工件需負(fù)前角銑刀,圓刀片銑刀最耐沖擊,.,刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn),刀具磨損后將影響切削力、切削溫度和加工質(zhì)量，因此必須根據(jù)加工情況

8、規(guī)定一個(gè)最大的允許磨損值，這就是刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。,一般刀具的后刀面上都有磨損，它對(duì)加工精度和切削力的影響比前刀面磨損顯著，同時(shí)后刀面磨損量比較容易測(cè)量，因此在刀具管理和金屬切削的科學(xué)研究中多按后刀面磨損尺寸來(lái)制定磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。通常所謂磨鈍標(biāo)準(zhǔn)是指后刀面磨損帶中間部分平均磨損量允許達(dá)到的最大值，以VB表示。,表示方法,.,車(chē)削剛性差的工件時(shí)，應(yīng)控制在VB0.3mm左右；而車(chē)削剛性好的工件時(shí)，磨鈍標(biāo)準(zhǔn)可取得大一些。,在切削難加工材料時(shí)，一般應(yīng)選用較小的磨鈍標(biāo)推；加工一般材料，磨鈍標(biāo)準(zhǔn)可以大一些。,加工精度及表面質(zhì)量要求較高時(shí)，應(yīng)當(dāng)減小磨鈍標(biāo)準(zhǔn)，以確保加工質(zhì)量。例如在精車(chē)時(shí)，應(yīng)控制VB0.10.3mm的

9、范圍內(nèi)。,磨鈍標(biāo)準(zhǔn)的選擇,.,合理磨鈍標(biāo)準(zhǔn),工藝磨鈍標(biāo)準(zhǔn),粗加工時(shí)，應(yīng)取磨損過(guò)程曲線中正常磨損階段終點(diǎn)處的磨損量B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的磨損量（VB)作為磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。,精加工時(shí)，必須保證工件表面粗糙度和尺寸精度，因此要根據(jù)表面粗糙度和精度來(lái)制定刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。,.,刀具使用壽命的定義,刃磨后的刀具自開(kāi)始切削直到磨損量達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為止的切削時(shí)間，稱為刀具使用壽命，以T表示。,它是指凈切削時(shí)間，不包括用于對(duì)刀、測(cè)量、快進(jìn)、回程等非切削時(shí)間。,也有用達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)前的切削路程lm。來(lái)定義刀具使用壽命的。lm等于切削速度Vc和刀具使用壽命(時(shí)間)T的乘積，即 lm=VcT,一把新刀(如焊接車(chē)刀或麻花鉆等)用到報(bào)廢之前的總切削時(shí)間，其中包括多次重磨。因此刀具使用壽命等于刀具耐用度乘以重磨次數(shù)，但按現(xiàn)行的推薦標(biāo)準(zhǔn)精神，應(yīng)稱為刀具總使用壽命。,.,影響刀具壽命的因素,工件,切削用量,刀具幾何角度,潤(rùn)滑液,.,切削速度、切削路程與刀尖磨損量的關(guān)系,工件：HT250 刀具：PCBN,.,進(jìn)給量與表面粗糙度的關(guān)系,工件：HT250 刀具：PCBN,., g0=-3-5