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    金屬機床切削刀具破損產(chǎn)生的原因及對策

    資源天下 2013/12/29 12:32:13

       摘要:在金屬切削加工中,刀具破損是最常見的異,F(xiàn)象。本文從刀具破損的形式、產(chǎn)生原因及解決措施等方面分別作了闡述。
       關(guān)鍵字:刀具破損 產(chǎn)生原因 解決措施
      
       刀具破損是指刀具的非正常磨損而造成的損壞。如:打刀、崩刀、鉆頭折斷等。
       在金屬切削過程中,當(dāng)?shù)毒哌沒有達到磨鈍標準甚至在刀具尚未產(chǎn)生明顯磨損時,因刀具破損常使切削工作不能正常進行。特別是加工高硬度材料或?qū)Υ嘈暂^大的材料進行斷續(xù)切削時,這種現(xiàn)象就更多。據(jù)有關(guān)資料介紹,硬質(zhì)合金刀具大約有50~60%因破損使切削工作不能正常進行,至于陶瓷刀具,這個比例數(shù)就更高了。
       刀具破損,不僅使刀具過早地喪失了切削能力,而且破損的刀具重新刃磨困難,有時甚至不能修復(fù)。
       一、刀具破損的形式
       刀具破損按其在切削過程中發(fā)生的時期,可分為早期破損和后期破損。所謂早期破損,是指在切削剛開始或開始不久,刀具的前、后刀面尚未發(fā)現(xiàn)明顯的磨損(一般VB≤0.1mm)時,發(fā)生的刀具破損,切削高硬度材料或?qū)Υ嘈暂^大的材料進行斷續(xù)切削時,最常出現(xiàn)的就是早期破損。而所謂后期破損,則是在切削加工進行了一定時間后,刀具因疲勞等原因產(chǎn)生的破損。刀具早期破損比后期破損對正常切削的影響更大。
       刀具破損按其破損性質(zhì)分為塑性破損和脆性破損兩大類,下面就介紹一下這兩類破損的表現(xiàn)形式:
       (一)、刀具的塑性破損
       在金屬切削過程中,由于前、后刀面受到高溫高壓的作用,使其與切屑和加工表面的接觸表層發(fā)生較嚴重的塑性變形,當(dāng)這種塑性變形超出了正常磨損范圍,而使刀具喪失了切削能力,這圖1-1 刀具塑性破損示意圖 就是刀具的塑性破損。
       最常見的塑性破損是卷刃、刀尖塌陷。
       刀具塑性破損過程,可以用圖1-1的示意圖說明:在切削剛開始的瞬間,由于切削刃處的強度最弱,首先產(chǎn)生鈍圓,隨后,鈍圓半徑逐漸增大,致使后刀面接觸層發(fā)生塑性流動,導(dǎo)致實際后角發(fā)生變化,并在某一區(qū)段上等于零,使后刀面上的接觸面積增大,刀具材料從接觸區(qū)向后刀面流動,細顆粒從流動的刀具材料上脫落,被已加工表面帶走,刀具因此而失去切削能力。
       刀具的塑性破損與工件材料、刀具材料及切削條件(如切削用量、切削溫度等)有關(guān)。由于刀具材料不同和工件材料的不同,刀具塑性破損則會在不同的切削用量下發(fā)生。例如:用碳素鋼刀具車削普通鋼,在中等切削厚度(ac=0.3~0.4mm)時,其塑性破損的切削速度v=0.17~0.25m/s,切削溫度為300℃;當(dāng)用高速鋼刀具時,則切削速度v=0.60~1.00m/s,切削溫度達700℃;而用硬質(zhì)合金刀具時,則切削速度v=5.8~8.3m/s,切削溫度達1100~1200℃。如果被車削的材料改為耐熱鋼,則由于其負載應(yīng)力增加及材料導(dǎo)熱性差,發(fā)生塑性破損的切削速度和切削溫度會更低些。
       (二)刀具的脆性破損
       當(dāng)使用象硬質(zhì)的合金、陶瓷這樣硬度高脆性大的刀具材料進行切削加工時,刀具上常出現(xiàn)的崩刀、碎裂、斷裂、剝落和裂紋而使刀具破損,便是刀具的脆性破損。
       1.崩刀:是指在刀具切削刃上產(chǎn)生的較小尺寸的缺口,其缺口尺寸與進給量的大小相當(dāng)或稍大些。產(chǎn)生崩刀的刀具還能繼續(xù)使用一段時間。崩刀一般多發(fā)生在切削初期,因此屬早期破損,比如用陶瓷刀具切削工件時,最常發(fā)生的就是這種崩刀,用硬質(zhì)合金刀具斷續(xù)切削時,也常出現(xiàn)崩刀現(xiàn)象。
       2.碎裂:是指在刀具切削刃上產(chǎn)生較大尺寸的缺口,比如切削刃產(chǎn)生較大的斷刃或在切削刃上產(chǎn)生小塊崩碎。產(chǎn)生碎裂的刀具,不能繼續(xù)進行切削工作了,但經(jīng)過修磨之后,還可以再用。當(dāng)用硬質(zhì)合金或陶瓷刀具進行斷續(xù)切削時,常常出現(xiàn)這種切削刃的碎裂,它有時發(fā)生在切削初期,有時在切削一段時間后發(fā)生,以早期破損較多。
       3.?dāng)嗔眩菏侵冈诘毒咔邢魅猩袭a(chǎn)生的大塊崩碎或整個切削刃的破斷。刀具發(fā)生切削刃的斷裂之后,便不能繼續(xù)進行切削工作,也很難修磨再用。這種斷裂可能發(fā)生在斷續(xù)切削的初期,但多數(shù)發(fā)生在切削較長一段時間之后。
       4.剝落:是指在切削過程中,從刀具前刀面或后刀面上剝下一層碎片,有時連刀刃一起剝落。這種剝落多發(fā)生在斷續(xù)切削的初期,比如用陶瓷刀具端銑淬硬鋼時,最常發(fā)生這種剝落。硬質(zhì)合金刀具低速斷續(xù)切削時也可能發(fā)生這種剝落,尤其是當(dāng)切屑粘結(jié)在前刀面上再次切入時,最容易發(fā)生剝落。另外,當(dāng)積屑瘤脫落時,也能使前刀面剝?nèi)ヒ粚铀槠。?dāng)剝落層的厚度較大時,刀具便難以重磨再用了。
       5.裂紋:是指刀具進行較長時間的斷續(xù)切削后,由于熱沖擊而產(chǎn)生的熱裂紋,或由于機械沖擊產(chǎn)生的疲勞裂紋。這些裂紋不斷擴展合并,便會引起切削刃的破裂或斷裂。
       二、刀具破損的原因分析
     (未完,下一頁

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