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【问题解答】刀具磨损的原因以及预防办法

浏览次数:106504/26/2021  

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很大。


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。



3. 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。

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