刀具在加工过程中的磨损以及应对策略(一)

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2018-10-16
【摘要】:刀具磨损是切削加工中最基本的问题之一。了解刀具磨损的情况和原因,可以帮助刀具制造商以及用户延长数控刀具寿命

 刀具磨损是切削加工中最基本的问题之一。了解刀具磨损的情况和原因,可以帮助刀具制造商以及用户延长数控刀具寿命。现在的数控刀具都会采用涂层技术(包括采用新的合金元素),这进一步有效的延长了刀具的使用寿命,同时可以显著提高生产率。

 

一、刀具磨损机理介绍:

在金属切削加工中,产生的热量和摩擦是能量的主要表现形式之一。由刀具前刀面高速移动切削而产生的热量和摩擦,会使得刀具处于一种高温加工环境中,这对刀具而言极具挑战性

切削力的大小往往会随着使用上下波动,这主要取决于不同的加工条件。因此,为了在切削高温下保持其强度,要求刀具具有一些基本特性,包括极好的韧性、耐磨性和高硬度。

尽管刀具/工件界面处的切削温度是决定所有刀具材料磨损率的关键要素,但要确定计算切削温度所需的参数值却十分困难。不过,切削试验的测量结果可以为一些经验性的方法奠定基础。

在一般情况下我们可以假定,在切削中产生的能量被转化为热量,而这些热量的80%都被废屑带走。剩下的大约20%的热量则传入刀具之中。即便是在切削硬度不太高的钢件时,刀具自身的温度也可能会超过550℃,这是高速钢在硬度不降低的前提下能够承受的最高温度。如果采用聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具切削淬硬钢时,刀具和切屑的温度通常将超过1000℃!

二、刀具磨损与刀具寿命

刀具磨损通常包括以下几种类型:①后刀面磨损;②刻划磨损;③月牙洼磨损;④切削刃磨钝;⑤切削刃崩刃;⑥切削刃裂纹;⑦灾难性失效。

对于刀具寿命,在行业中并没有被普遍接受的统一定义,这些都取决于不同的工件和刀具材料,以及不同的切削工艺。定量分析刀具寿命终止点的一种方式是设定一个可以接受的最大后刀面磨损极限值(用VB或VBmax表示)。刀具寿命可用预期刀具寿命的泰勒公式表示,即VcTn=C,该公式的一种更常用的形式为VcTn×Dxfy=C式中,Vc为切削速度;T为刀具寿命;D为切削深度;f为进给率;x和y由实验确定;n和C是根据实验或已发表的技术资料确定的常数,它们表示刀具材料、工件和进给率的特性。

不断发展的最佳刀具基体、涂层和切削刃制备技术对于限制刀具磨损和抵抗切削高温至关重要。这些要素,加上在可转位刀片上采用的断屑槽和转角圆弧半径,决定了每种刀具对于不同的工件和切削加工的适用性。所有这些要素的最佳组合能够延长刀具寿命,使切削加工更经济、更可靠。

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