一、刀具磨損
切削金(jīn)屬時,刀具一方麵切下切屑(xiè),另一方麵(miàn)刀具本身也要發生損壞。刀具損壞的形式主要有磨損和破損兩類。前者(zhě)是連續的逐漸磨損, 屬正常磨損;後者包括脆性破損(如崩刃、碎斷、剝落、裂(liè)紋破損等)和塑性破損兩種,屬非正常磨損。
刀具磨損後,使工件加工精度降低,表麵粗糙度(dù)增大,並導致切削力加大、切削溫度升高(gāo),甚至產生振動,不能繼續正常切削。因此,刀具磨損(sǔn)直接影響加工效率、質(zhì)量和成本。
刀具正常磨(mó)損的形式有以下幾種:
1. 前刀麵磨損 2. 後刀麵磨損(sǔn) 3. 邊界(jiè)磨損( 前、後刀(dāo)麵同時磨(mó)損)
從對溫度的依賴程度來看,刀具正常磨損的原因主要是機械磨損和熱、化學磨損。機械(xiè)磨(mó)損是由工件材料中硬質點的刻劃作用引起的,熱、化學磨損則是由(yóu)粘結(刀具(jù)與工件材料(liào)接觸到原子間距離時產生的結合現象) 、擴散(刀具與工(gōng)件兩摩擦麵的化學元素互相向對方擴散、腐蝕) 等引起的。
(1) 磨粒磨損
在切(qiē)削過程中(zhōng),刀具(jù)上經常被一些硬質點刻(kè)出深淺不(bú)一的溝痕。磨粒磨損對高速鋼作用較明顯。
(2) 粘結磨損
刀具(jù)與工件材料接觸到原子間距離時產生的結合現象, 稱粘結(jié)。粘結磨損就是由於接(jiē)觸麵滑動在粘結(jié)處產生剪切破壞造(zào)成。低、中速切削時,粘結磨損是硬質合金刀具的主要磨損原因(yīn)。
(3) 擴散磨損
切削時在高溫作用下(xià),接觸麵間分子活(huó)動(dòng)能量大,造成了合金元(yuán)素(sù)相互擴(kuò)散置換,使刀具材料機械性能降低,若再經摩擦作用,刀具容易被磨損。擴散磨損是一種化學性質的(de)磨損(sǔn)。
(4) 相變磨損
當刀具上(shàng)最高溫(wēn)度超過材料相便溫(wēn)度(dù)時,刀具表麵(miàn)金相組織發生變化。如馬氏體組織轉變為奧氏體,使硬度下降,磨損加劇。因此,工具(jù)鋼刀具(jù)在高溫時均(jun1)用此類磨損。
(5) 氧化(huà)磨損
氧化磨損是一種化學(xué)性質的磨損。
刀具磨損是由機械摩擦和熱(rè)效應兩方麵(miàn)因素作(zuò)用造成的(de)。
1 )在低、中速範圍內磨粒磨(mó)損和粘結磨損是刀具磨損的主要原因。通常拉削、鉸孔和攻絲加工時的(de)刀具磨損主要屬於這類磨損。
2)在中等以上切削速度加工時,熱效應使高速鋼刀具產生相變磨損、使硬質合金刀具產生粘結、擴散(sàn)和氧化磨損。
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(zhe)切(qiē)削時間的延長, 刀具磨損增加。
刀具磨損過程可分為三個階段:
1. 初期磨損階段 2. 正常磨損階段 3. 急劇磨損(sǔn)階段
2、刀具磨(mó)鈍標準
刀(dāo)具磨損到一定限度就不(bú)能繼續使用。這(zhè)個磨損(sǔn)限度(dù)稱為磨鈍標準(zhǔn)。規定後刀麵上均勻磨損區(qū)的高度VB值作為刀具的(de)磨鈍(dùn)標準。
3、刀具的耐用度(刀具(jù)壽命)
一把新刀(或重新刃(rèn)磨過的刀具) 從開始切削至(zhì)磨損(sǔn)量達(dá)到磨鈍標(biāo)準為止所經(jīng)曆的(de)實際切削(xuē)時間,稱為刀具(jù)的耐用度,用T 分鍾表示。又稱為刀具(jù)壽命。
三、刀具的破損
刀具破損和刀具磨損一樣, 也是刀具(jù)失效的(de)一種形式。刀具在一定的切削條件下使用時, 如果它經受不住強(qiáng)大的應力(切削力(lì)或熱應力) ,就可能發生突然損壞,使刀具提前失去(qù)切削能力(lì),這種情況就稱為刀具破損。破(pò)損是相對於磨損而言的。從某(mǒu)種意義上講,破(pò)損可認為是一種非正常的磨損。刀具的破損有早(zǎo)期和後期(加工到一定的時間後的破損)兩種。刀具破損的形式分脆性破損和塑性破損兩種。硬質合(hé)金和陶瓷刀(dāo)具在切(qiē)削(xuē)時(shí), 在機(jī)械(xiè)和(hé)熱衝擊作用下,
經常發生脆性破損。
脆性破(pò)損又分為:
1. 崩刀(dāo) 2. 碎斷3. 剝落 4. 裂(liè)紋破損。
四、刀具(jù)壽(shòu)命( 刀具(jù)耐用度) 的選擇原則(zé)
切削用量與刀具壽命有密切關係。在製定切削用量時, 應首先選擇合理的刀具壽命,而(ér)合理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(jù)壽命(mìng)和最低成本刀具壽命兩種,前(qián)者根據單件工時最少(shǎo)的目標確定,後者根據工序成本最低的目標確定。
比較最高生產率耐用度Tp 與最低生產成本耐(nài)用度Tc 可知: Tc>Tp。生產中常根據最低成本來確定耐用度,但有時需完成緊急任務或提(tí)高生(shēng)產率且對成本影響不大的情況下,也(yě)選用最高生產率耐用度。刀具耐用度的具體數值,可參考有關(guān)資料或手冊選用。
選擇刀具壽命時(shí)可考慮如下幾(jǐ)點:
(1)根據刀具複雜程度、製造和磨刀成本來選擇。複雜和精度高的刀具壽命應選得比單(dān)刃刀具高些。
(2)對於機夾可轉位刀具, 由於換刀時間短, 為了充分發揮其切削性能(néng),提高生(shēng)產效率,刀具壽命可選得(dé)低些(xiē),一般取15—30min。
(3)對於裝刀、換刀和調刀比較複雜的多刀機床、組合機床與自動化(huà)加工刀具, 刀具(jù)壽命應選得高些,尤應保證刀具(jù)可靠性。
(4)車間內某一工序的生產率限製了整個車間的生產率的提高時(shí), 該工序的刀具壽(shòu)命要(yào)選得低些(xiē);當某工序單位時間內所分擔到的全廠(chǎng)開支 M 較大時,刀(dāo)具壽命也應選得低(dī)些。
(5)大件精加工時,為保證至少完成一次走刀, 避(bì)免切(qiē)削時中途換刀,刀具壽(shòu)命應按零件精度和表麵粗糙度來(lái)確(què)定。
五、影響刀具(jù)耐用度T因素
1、切削用量
切削用量對刀(dāo)具耐用度T的影響規律如同對切削溫度(dù)的影(yǐng)響。切削(xuē)速度vc、背吃刀量(切削深度) ap、進給量增大,使切(qiē)削溫度提高,刀具耐用度T下降。Vc 影(yǐng)響最大、進給量f 其次(cì),ap 影響最小。( 刀具耐用度T計算公式)根據刀具耐用度合理(lǐ)數值T 計算的切削速度稱為刀具耐用度允許的切削速度,用VT表(biǎo)示。低成(chéng)本允許的切削速度低於高生(shēng)產率允許的切削(xuē)速度。
2、工件材(cái)料(liào)
(1)硬度或(huò)強度提高,使切削溫度提高,刀具磨損加大,刀具(jù)耐用度T下降。
(2)工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(jù)耐用度T下降。
3、刀具幾何角度
(1)前角對刀具耐用度的影響呈“駝峰形”。
(2)主偏角Κr 減小時,使切削寬度bD增大,散熱條件改善(shàn),故切(qiē)削溫度(dù)下降,刀具耐(nài)用度(dù)T提高。
4、刀具材料(liào)
刀具材(cái)料的高溫硬(yìng)度越(yuè)高(gāo)、越耐磨,刀具耐用度T越高。加工材料的延伸率越大或導熱係(xì)數(shù)越小, 均能使切削溫度升高因而使刀具耐用度T 降低。