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金屬機(jī)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
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根據(jù)工件材料選擇合適的刀具材料，是解決刀具破損的主要措施之一。
對于刀具的塑料破損：因?yàn)榘l(fā)生塑性破損的條件是刀具的硬度小于切屑的硬度，所以當(dāng)?shù)毒卟牧虾颓行疾牧系挠捕缺仍礁邥r(shí)，就越不容易發(fā)生塑性破損。比如：淬火鋼的硬度可高達(dá)HRC60以上，若使用普通的硬質(zhì)合金如YT15，YT30，只能在很低的切削速度下工作；若采用具有更高硬度和強(qiáng)度的超細(xì)晶粒的硬質(zhì)合金或含Ta，Nb，等稀土元素的硬質(zhì)合金，可得到較好效果；若使用立方氮化硼刀具加工淬火鋼，則效果更好。
發(fā)生塑性破損的安全系數(shù)n可用下式計(jì)算：
HVt ¬—刀具材料的硬度
HVo —切屑的硬度
因此，近代刀具材料創(chuàng)新的一個(gè)重要方向就是提高刀具材料的硬度。如涂層刀具，陶瓷刀具，金剛石刀具以及立方氧化硼刀具。
對于刀具的脆性破損：由于切削刃是受到很大的沖擊和振動(dòng)而發(fā)生脆性破損的，所以刀具材料應(yīng)有足夠的韌性，以利于在沖擊負(fù)荷下可能較多地吸收斷裂前的能量，和進(jìn)行充分的塑性變形。
在WC—TiC—Co硬質(zhì)合金中添加TaC，能顯著提高抗疲勞強(qiáng)度，減少對熱裂的敏感性�，F(xiàn)在我國已生產(chǎn)的WC—TiC—TaC—Co專用銑削硬質(zhì)合金刀片，例如YTM30就是其中之一，它除了韌性好、抗熱裂外，還有耐磨性好，抗氧化及抗塑性變形能力強(qiáng)的特點(diǎn)。
（二）選擇合適的刀具角度：
如前所述，減小前角或采用負(fù)前角，能改善刀具內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)，提高刀具抗破損能力。例如端面銑刀，為了減小沖擊和保證刀齒的鋒利性，常采用如圖1-3所示的帶負(fù)倒棱的前刀面，倒棱寬度br1的最佳值約為每齒進(jìn)給量的1.5倍。
（三）選擇合適的切削用量
對耐熱性差的刀具材料，不宜用高速切削，否則，刀具將圖1-3 帶有負(fù)倒棱的端面銑刀刀齒 會(huì)產(chǎn)生塑性破損。例如高速鋼的耐熱性為500~600℃，在中等切削厚度（0.3~0.4mm）下車削普通鋼，其塑性破損的切削速度為0.6~1.00m/s；而硬質(zhì)合金的耐熱性為1000~1200℃，則切削速度可達(dá)5.8~8.3m/s是高速鋼的6-8倍，
對脆性大的刀具材料，如硬質(zhì)合金等，切削速度過低，易崩刀；而切削速度過高，易熱裂；切削截面過大，刀具容易過載，易擠碎，可以從切削深度和進(jìn)給量兩個(gè)方面控制切削截面。
斷續(xù)切削時(shí)，在每一個(gè)切入和切出的循環(huán)中，如果能減少空行程占的比例，也可以減小刀具的熱應(yīng)力變化，進(jìn)而減少刀具的熱裂疲勞。如端面銑削：狹的工件加工時(shí)，刀具空行程時(shí)間長，刀齒表面冷卻相對比較充分，故溫度易降低，而與切入后的切削溫度相差大；而寬的工件加工時(shí)，刀具空行程時(shí)間短，刀齒表面冷卻相對不充分，故刀齒再次切入前溫度較高，在切入過程中，溫度變化也就小一些。顯然前一種情況熱應(yīng)力要大于后一種，當(dāng)超過疲勞極限，刀具就會(huì)產(chǎn)生裂紋，使脆性破損發(fā)生。
為了減少刀具空行程比例，加工時(shí)，常把窄工件疊加起來加工。
（四）對于硬質(zhì)合金焊接式刀具，要防止驟熱驟冷引起的刀具裂紋：
1．控制加熱溫度和加熱速度 焊接車刀，以高頻焊為最好。也可用電阻焊，但常用的是氧—乙炔焊，在用氧—乙炔焰加熱時(shí)，不能加熱太快、溫度過高，要避免用火焰高溫度區(qū)直接噴射刀片，因?yàn)榛鹧娓邷貐^(qū)的溫度高達(dá)3000℃，加熱太快，會(huì)使刀片產(chǎn)生裂紋。應(yīng)先加熱刀桿底部，把熱量逐漸傳到刀片上，使刀片得到預(yù)熱，隨后用外焰加熱刀片，使焊料熔解并滲入縫隙，便可獲得良好的焊接效果。
2．控制冷卻速度 焊后刀具的冷卻要緩慢，焊后應(yīng)立即放人220~250℃的 爐中保溫6~8小時(shí)，并隨爐冷卻，或放人石灰粉中緩冷，以消除焊接應(yīng)力，防止刀片產(chǎn)生裂紋。
3．注意刀槽形狀 刀槽形狀應(yīng)根據(jù)車刀類型，刀片型號(hào)來選擇，選擇的原則應(yīng)該是；在保證焊接強(qiáng)度前提下，盡量減少焊接面數(shù)及焊接面面積。目的在于盡量減小焊接應(yīng)力，防止刀片產(chǎn)生熱裂紋。
刀桿上支撐刀片部分的厚度H1與刀片厚度C的比例，對能否出現(xiàn)焊接裂紋有很大影響。其原因是碳鋼的線膨脹系數(shù)大于硬質(zhì)合金，冷卻時(shí)由于碳鋼比硬質(zhì)合金收縮多。在焊接面上，碳鋼刀體受拉伸，硬質(zhì)合金刀片受壓縮，對刀片來說受偏心壓縮，在刀片上表面就會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力。刀片厚度C大時(shí)，拉應(yīng)力也大，易出現(xiàn)裂紋。實(shí)踐證明，當(dāng)H1/c﹥3時(shí),刀片上表面的拉應(yīng)力不顯著,不易產(chǎn)生裂紋。
刀槽形狀不正確或不平整，都會(huì)使刀片產(chǎn)生裂紋或在受力后損壞。
4．根據(jù)刀具工作時(shí)承受的負(fù)荷及切削溫度，合理選擇焊料和焊劑,確保刀片與刀桿工作時(shí)的結(jié)合強(qiáng)度。
（五）刀具刃磨時(shí)的注意事項(xiàng)
刀具刃磨時(shí),對于工具鋼,高速鋼材料的刀具，要防止燒傷或退（未完，下一頁）
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