一、刀具磨損
切削金屬時,刀具一方(fāng)麵切下切屑,另一方麵刀具本身也要發生損(sǔn)壞。刀具損壞的形式主要有磨損和破損兩類。前者是連續的逐漸磨損, 屬正常磨損;後者(zhě)包括脆性破損(如崩刃(rèn)、碎斷、剝落、裂紋破損等)和塑性破損兩種,屬非正常磨損。
刀具磨(mó)損後,使工(gōng)件加工精度降低,表(biǎo)麵粗糙度增大,並導(dǎo)致切削力加大、切削(xuē)溫度升高(gāo),甚至產(chǎn)生振動,不能繼(jì)續正常切削(xuē)。因此,刀具磨損直接影響加工效率、質(zhì)量(liàng)和成本。
刀具正常磨損的形式有以下幾種:
1. 前刀麵磨(mó)損(sǔn) 2. 後刀麵磨損 3. 邊界磨損( 前、後刀麵同時磨(mó)損)
從(cóng)對溫度的依賴程度來看,刀具正常磨損的原因主(zhǔ)要是機(jī)械磨損和熱、化學磨損。機(jī)械磨(mó)損是由工件材料中硬質點的刻劃作用(yòng)引起的,熱、化學磨損則(zé)是由(yóu)粘(zhān)結(刀具與工件材料接觸到原子間距離時產生(shēng)的結合現象) 、擴(kuò)散(刀具與工件兩摩擦麵的化學元素互相向對方(fāng)擴散(sàn)、腐蝕) 等(děng)引起的。
(1) 磨粒磨損
在切削過程中,刀具上經常被一些硬質點刻出深淺不一的溝痕。磨粒磨(mó)損對高速鋼作用較明顯。
(2) 粘結磨損
刀具與工件材料接觸到原子間距離時產(chǎn)生的結合現象, 稱粘結。粘(zhān)結磨(mó)損就是由於接觸麵滑動在(zài)粘結處產生(shēng)剪切破壞造成(chéng)。低(dī)、中速(sù)切削(xuē)時,粘結磨損是硬質合金刀具的主要磨損原因。
(3) 擴散(sàn)磨損
切削時在高溫作用(yòng)下,接觸麵間(jiān)分子活動能量大,造成了合金元素相互擴散置(zhì)換,使刀具材料機械性能降低,若再(zài)經摩擦作用,刀具容易被磨損。擴散磨損是一種化學性質的磨(mó)損。
(4) 相變磨損
當刀(dāo)具上最高溫度超過材料(liào)相便溫度時,刀具表麵金相組織發生變化。如馬氏體組(zǔ)織轉變為奧氏體,使硬度下降,磨損加劇。因此,工具鋼刀具在高溫時均用此類磨(mó)損。
(5) 氧(yǎng)化磨損
氧化磨損是一種化學(xué)性質(zhì)的磨損。
刀具磨損是由機械摩擦和熱效應兩方麵因素(sù)作用造成的。
1 )在低、中(zhōng)速範(fàn)圍內磨粒磨損和粘結磨損是刀具磨損的主要原因。通常拉削(xuē)、鉸孔和攻絲加工時(shí)的刀具磨損主要屬於這類磨損。
2)在中(zhōng)等(děng)以上切削速度(dù)加工時,熱效應使高速鋼刀具產生相(xiàng)變磨損、使硬質合金刀具產生粘結、擴散和氧化磨(mó)損。
二、刀具磨損過程、磨鈍標準及刀具壽命
1、刀具磨損過程
隨著切削(xuē)時間的延長, 刀具(jù)磨損增加。
刀具磨損過程可分為三個階段:
1. 初期磨損階段(duàn) 2. 正常磨損階段 3. 急劇磨損(sǔn)階段
2、刀具磨鈍標準
刀具磨損到一定(dìng)限度就不(bú)能繼續使用。這個磨損限度稱為磨鈍標準。規定後刀麵(miàn)上均勻磨損區的高度VB值作為刀具的(de)磨(mó)鈍標(biāo)準。
3、刀具的(de)耐用度(刀具壽命)
一把新刀(dāo)(或重新刃磨過的刀具(jù)) 從開始切削至磨損量達到磨鈍標準為止所經曆的實際切削時間,稱為刀具的耐用度,用T 分鍾表示(shì)。又稱為刀具壽(shòu)命。
三、刀具的破損
刀具破損和(hé)刀具磨損一樣, 也是刀具失效的一種形式。刀具在一定的切削條件下(xià)使用時, 如果它經受不住強大的應力(切削力或熱應力) ,就可能發生突然損(sǔn)壞,使刀具(jù)提前失去切削(xuē)能力,這種情況就稱為刀具(jù)破(pò)損。破損是相對於磨損而言(yán)的(de)。從某種意義上講,破損可認為是一種非正常的磨損。刀具(jù)的破損有早期和後期(加(jiā)工到一定的時間後的破(pò)損)兩種。刀具破損的形(xíng)式分脆性破損和塑性破損兩種。硬質合金和陶瓷刀具在切削時(shí), 在機械和熱衝擊作用下,
經常發生(shēng)脆性破損。
脆性破損又分為:
1. 崩刀 2. 碎斷3. 剝落 4. 裂紋破損。
四、刀具壽命( 刀具耐用度) 的(de)選擇原則
切削用量與刀具壽命有密(mì)切關係。在製(zhì)定切削用量時, 應首先選擇合(hé)理的刀具壽命,而合理(lǐ)的刀具壽命則應根據優化的目標而定。一般分最高生產率刀具壽命和最低成本刀具壽命兩種,前者根據單件工時最少的目標確定,後者根據工序成本最低的目標確定。
比較最(zuì)高生產率耐用度(dù)Tp 與最低生產成(chéng)本耐用度Tc 可知: Tc>Tp。生產中常根據最(zuì)低成本來確定耐用度,但有時需完成緊(jǐn)急任務或提高生產率且對成本(běn)影響不大的情況(kuàng)下,也選用最高生產率耐用度。刀具耐用(yòng)度的具體數值(zhí),可參考有關資料(liào)或手冊選用。
選擇刀具壽命時可(kě)考慮如下幾點(diǎn):
(1)根據刀具複雜程度、製造和磨刀成本來選擇。複(fù)雜和精度高的刀(dāo)具壽命應選得比單(dān)刃刀具高些。
(2)對於機夾可轉位刀(dāo)具, 由於換刀(dāo)時間短, 為了充分發(fā)揮其切削性能,提(tí)高生產效(xiào)率(lǜ),刀具壽命可選得低些(xiē),一般(bān)取15—30min。
(3)對於裝刀、換刀(dāo)和調刀比較複雜的多刀機床、組合機床與自動化加工刀具, 刀具壽命應選得高(gāo)些,尤應保證刀具(jù)可靠性。
(4)車(chē)間內某一工序的生(shēng)產率限製了整個車間的生產率(lǜ)的提高(gāo)時, 該工序的刀(dāo)具壽命要選得低些(xiē);當某工序單(dān)位時(shí)間內所分擔到的(de)全廠開支 M 較大時,刀具壽命也(yě)應選得低(dī)些。
(5)大件精加工時,為保證至少完成一次走刀, 避免切削時中(zhōng)途換(huàn)刀(dāo),刀具壽命應按零件精(jīng)度和表麵粗糙度來確定。
五、影響刀具耐用度T因素
1、切削用量
切削用(yòng)量(liàng)對刀具耐用度T的影響規律如(rú)同對切削溫度的影響(xiǎng)。切削速度vc、背吃(chī)刀量(切削深(shēn)度) ap、進給量增大,使(shǐ)切削溫度提高,刀具耐用(yòng)度(dù)T下降(jiàng)。Vc 影響最大、進給(gěi)量f 其(qí)次,ap 影響最小。( 刀具耐用度T計算公式)根據刀具耐用(yòng)度合(hé)理數值T 計算的切削(xuē)速度稱為刀具耐用度(dù)允許的切削速度,用VT表示。低成本允許的切削速度低於高生產率允許的切削速度。
2、工件材料
(1)硬度或強(qiáng)度(dù)提高,使(shǐ)切削溫(wēn)度提高(gāo),刀具磨損加大,刀具耐用度(dù)T下降。
(2)工(gōng)件材料的延伸率越大或導熱係數越小,切削溫度越(yuè)高, 刀具耐用度T下降。
3、刀具(jù)幾何角度
(1)前角對刀(dāo)具耐用度的影(yǐng)響呈“駝峰形”。
(2)主偏(piān)角Κr 減小時,使(shǐ)切削寬度bD增大,散熱條件改善,故切削溫度下(xià)降,刀具耐(nài)用度T提高。
4、刀具材料
刀具材料的高溫硬度越高、越耐磨,刀具耐用度T越高。加工材料的(de)延伸率越大或導熱係數越小, 均能使切削溫度升高因而使刀具耐用度T 降低。