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對(duì)于加工中心來說,，刀具屬于一種消耗品工具,，在加工過程中它會(huì)產(chǎn)生破損,、磨損、崩刃等現(xiàn)象,。這些現(xiàn)象不可避免,，但也有如 操作不科學(xué)不規(guī)范、維護(hù)保養(yǎng)不當(dāng)?shù)瓤煽?原因,，找到根本原因才能更好地解決問題,。
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01 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(dòng),，或進(jìn)行斷續(xù)切削,，刃磨質(zhì)量欠佳時(shí),，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,。 . l! p7 O# h6 T$ o3 E# r4 D5 _
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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,。 ) M& F1 L* M/ V! p
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(shí)，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(bào)廢,。 * ^' m. I; T1 k! e4 |; h) }
4） 刀片表層剝落 對(duì)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(shí)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,。
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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(shí),，也會(huì)產(chǎn)生表層塑性流動(dòng)，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(huì)發(fā)生塑性變形現(xiàn)象,。
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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(shí),，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)合金銑刀進(jìn)行高速銑削時(shí),，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(shí)還能繼續(xù)工作一段時(shí)間,，有時(shí)裂紋迅速擴(kuò)展導(dǎo)致刀片折斷或刀面嚴(yán)重剝落。 0 y1 a7 A2 s& {6 G5 A L U: f
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,，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(gè)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(duì)于低速切削時(shí),，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,。
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2）冷焊磨損 切削時(shí),，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(huì)發(fā)生冷焊。由于摩擦副之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng),，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)冷焊傾向小,；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(shí)冷焊比較嚴(yán)重。 * L3 G/ ]% u9 b1 N
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,。 例如硬質(zhì)合金在800℃時(shí)其中的鈷便迅速地?cái)U(kuò)散到切屑、工件中去,，WC分解為鎢和碳擴(kuò)散到鋼中去,；PCD刀具在切削鋼、鐵材料時(shí)當(dāng)切削溫度高于800℃時(shí),，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。鈷,、鎢擴(kuò)散比較嚴(yán)重,，鈦、鉭,、鈮的抗擴(kuò)散能力較強(qiáng),。故YT類硬質(zhì)合金耐磨性較好,。陶瓷和PCBN切削時(shí)，當(dāng)溫度高達(dá)1000℃-1300℃時(shí),，擴(kuò)散磨損尚不顯著,。工件、切屑與刀具由于材料的同,，切削時(shí)在接觸區(qū)將產(chǎn)生熱電勢(shì),，這種熱電勢(shì)有促進(jìn)擴(kuò)散的作用而加速刀具的磨損。這種在熱電勢(shì)的作用下的擴(kuò)散磨損,，稱為“熱電磨損”,。 5 _4 w! {: C- R) V
4）氧化磨損 當(dāng)溫度升高時(shí)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700℃~800℃時(shí)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),，形成較軟的氧化物;在1000℃時(shí)PCBN與水蒸氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
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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(shí),，前刀面上靠近切削力的部位,，在切屑的作用下，會(huì)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(shí),，切削刃強(qiáng)度大大削弱,，最終可能會(huì)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(shí),，一般不會(huì)產(chǎn)生月牙洼磨損。
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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(shí)在副后刀面上還會(huì)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(shí)，最易引起溝紋磨損,。刀尖磨損對(duì)工件表面粗糙度及加工精度影響最大,。 ' [/ Y! X4 v4 N3 d
3）后刀面磨損 在很大切削厚度切削塑性材料時(shí),，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(huì)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,。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(huì)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(shí)刀具的磨損主要是后刀面磨損，而且磨損帶的寬度VB的測(cè)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(huì)使切削力增大,，引起切削振動(dòng),，而且會(huì)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,。 1 F, A- [: l" x: g: m% I8 B
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04 刀具防止破損的方法 1）針對(duì)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(hào)。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(dòng),。 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,。
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05 刀具崩刃的原因及對(duì)策 1. 刀片牌號(hào),、規(guī)格選擇不當(dāng)，如刀片的厚度太薄或粗加工時(shí)選用了太硬太脆的牌號(hào),。 對(duì)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(hào)。
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2. 刀具幾何參數(shù)選擇不當(dāng)（如前后角過大等）,。 對(duì)策： 可從以下幾方面著手重新設(shè)計(jì)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。
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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(duì)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）避免采用氧炔焰加熱焊接,，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)
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4. 刃磨方法不當(dāng),，造成磨削應(yīng)力及磨削裂紋；對(duì)PCBN銑刀刃磨后刀齒的振擺過大,，使個(gè)別刀齒負(fù)荷過重,，也會(huì)造成打刀。 對(duì)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)格控制銑刀刀齒的振擺量,。 / y, }7 G& L: ?
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(shí)，切削速度過高,，進(jìn)給量過大,，毛坯余量不均勻時(shí),，切削深度過小,；切削高錳鋼等加工硬化傾向大的材料時(shí),，進(jìn)給量過小等。 對(duì)策：重新選擇切削用量,。
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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(duì)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,。
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7. 刀具磨損過度。 對(duì)策：及時(shí)換刀或更換切削刃,。 ; k/ y: \+ t& d+ s. B+ k* k( @
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(duì)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(duì)刀片的沖擊,。 8 F9 r/ R- f8 v2 U: x; ?! U0 A
9. 刀具安裝不正確,，如：切斷車刀安裝過高或過低；端面銑刀采用了不對(duì)稱順銑等,。 對(duì)策：重新安裝刀具,。
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10. 工藝系統(tǒng)剛性太差，造成切削振動(dòng)過大,。 對(duì)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。
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11. 操作不慎,，如：刀具由工件中間切入時(shí),，動(dòng)作過猛；尚未退刀,，即行停車,。 對(duì)策：注意操作方法。
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06 積屑瘤的形成原因,、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),，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(dòng)所作推擠下,，這層滯積材料便與切屑上層發(fā)生相對(duì)滑移而離開來,，成為積屑瘤的基礎(chǔ)。隨后,，在它的上面又會(huì)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,。 * I7 |0 [1 D# w9 a u
2. 特點(diǎn)及對(duì)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，有保護(hù)切削刃,、減小前刀面磨損的作用,，但積屑瘤脫落時(shí)的碎片流經(jīng)刀具-工件接觸區(qū)會(huì)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(duì)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(huì)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(huì)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(duì)切削加工,，特別對(duì)精加工是不利的。
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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,。 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。 5）對(duì)工件材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚硖岣咂溆捕�,，減小塑性,。 6）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）,。 |
發(fā)表于 2022-9-8 10:41:52
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伸手黨/灌水/看不懂
你也太厲害了吧
