關(guān)于加工中心來說，刀具歸于一種消耗品工具，在加工過程中它會產(chǎn)生破損、磨損、崩刃等現(xiàn)象。這些現(xiàn)象不可防止，但也有如操作不科學(xué)不規(guī)范、維護(hù)保養(yǎng)不妥等可控原因，找到根本原因才干更好地解決問題。

01

刀具破損的表現(xiàn)

1） 切削刃微崩

當(dāng)工件資料安排、硬度、余量不均勻，前角偏大導(dǎo)致切削刃強(qiáng)度偏低，工藝體系剛性缺乏產(chǎn)生振蕩，或進(jìn)行斷續(xù)切削，刃磨質(zhì)量欠佳時(shí)，切削刃容易產(chǎn)生微崩，即刃區(qū)呈現(xiàn)細(xì)小的崩落、缺口或掉落。呈現(xiàn)這種狀況后，刀具將失掉一部分切削才能，但還能持續(xù)作業(yè)。持續(xù)切削中，刃區(qū)損壞部分或許敏捷擴(kuò)大，導(dǎo)致更大的破損。

2） 切削刃或刀尖崩碎

這種破損方式常在比構(gòu)成切削刃微崩更為惡劣的切削條件下產(chǎn)生，或者是微崩的進(jìn)一步的發(fā)展。崩碎的尺度和范圍都比微崩大，使刀具完全損失切削才能，而不得不終止作業(yè)。刀尖崩碎的狀況常稱為掉尖。

3） 刀片或刀具折斷

當(dāng)切削條件極為惡劣，切削用量過大，有沖擊載荷，刀片或刀具資料中有微裂，因?yàn)楹附?、刃磨在刀片中存在剩余?yīng)力時(shí)，加上操作不慎等因素，或許構(gòu)成刀片或刀具產(chǎn)生折斷。產(chǎn)生這種破損方式后，刀具不能持續(xù)運(yùn)用，以致作廢。

4） 刀片表層掉落

關(guān)于脆性很大的資料，如TiC含量很高的硬質(zhì)合金、陶瓷、PCBN等，因?yàn)楸韺影才胖杏腥毕莼驖撛诹鸭y，或因?yàn)楹附?、刃磨而使表層存在著剩余?yīng)力，在切削過程中不行安穩(wěn)或刀具外表接受交變觸摸應(yīng)力時(shí)極易產(chǎn)生表層掉落。掉落或許產(chǎn)生在前刀面，刀或許產(chǎn)生在后刀面，掉落物呈片狀，掉落面積較大。涂層刀具掉落或許性較大。刀片輕微掉落后，尚能持續(xù)作業(yè)，嚴(yán)峻掉落后將損失切削才能。

5） 切削部位塑性變型

具鋼和高速鋼因?yàn)閺?qiáng)度小硬度低，在其切削部位或許產(chǎn)生塑性變型。硬質(zhì)合金在高溫和三向壓應(yīng)力狀態(tài)直作業(yè)時(shí)，也會產(chǎn)生表層塑性活動(dòng)，甚至使切削刃或刀尖產(chǎn)生塑性變形面構(gòu)成陷落。陷落一般產(chǎn)生在切削用量較大和加工硬資料的狀況下。TiC基硬質(zhì)合金的彈性模量小于WC基硬質(zhì)合金，故前者抗塑性變形才能加快，或敏捷失效。PCD、PCBN根本不會產(chǎn)生塑性變形現(xiàn)象。

6） 刀片的熱裂

當(dāng)?shù)毒呓邮芙蛔兊臋C(jī)械載荷和熱負(fù)荷時(shí)，切削部分外表因反復(fù)熱脹冷縮，不可防止的產(chǎn)生交變的熱應(yīng)力，然后使刀片產(chǎn)生疲勞而開裂。例如，硬質(zhì)合金銑刀進(jìn)行高速銑削時(shí)，刀齒不斷遭到周期性地沖擊和交變熱應(yīng)力，而在前刀面產(chǎn)生梳狀裂紋。有些刀具盡管并沒有顯著的交變載荷與交變應(yīng)力，但因表層、里層溫度不一致，也將產(chǎn)生熱應(yīng)力，加上刀具資料內(nèi)部不可防止地存在缺陷，，故刀片也或許產(chǎn)生裂紋。裂紋構(gòu)成后刀具有時(shí)還能持續(xù)作業(yè)一段時(shí)間，有時(shí)裂紋敏捷擴(kuò)展導(dǎo)致刀片折斷或刀面嚴(yán)峻掉落。

02

刀具磨損的原因

1）磨料磨損

被加工資料中常有一些硬度極高的細(xì)小顆粒，能在刀具外表劃出溝紋，這就是磨料磨砂損。磨料磨損在各個(gè)面都存在，前刀面最顯著。并且各種切削速度下都能產(chǎn)生麻料磨損，但關(guān)于低速切削時(shí)，因?yàn)榍邢鳒囟容^低，其它原因產(chǎn)生的磨損都不顯著，因而磨料磨損是其首要原因。另處刀具硬度越低磨料麻損越嚴(yán)峻。

2）冷焊磨損

切削時(shí)，工件、切削與前后刀面之間，存在很大的壓力和強(qiáng)烈的沖突，因而會產(chǎn)生冷焊。因?yàn)闆_突副之間有相對運(yùn)動(dòng)，冷焊將產(chǎn)生決裂被一方帶走，然后構(gòu)成冷焊磨損。冷焊磨損一般在中等切削速度下比較嚴(yán)峻。根據(jù)試驗(yàn)標(biāo)明，脆性金屬比塑性金屬的抗冷焊才能強(qiáng)；多相金屬比單向金屬??；金屬化合物比單質(zhì)冷焊傾向?。换瘜W(xué)元素周期表中B族元素與鐵的冷焊傾向小。高速鋼與硬質(zhì)合金低速切削時(shí)冷焊比較嚴(yán)峻。

3）分散磨損

在高溫下切削、工件與刀具觸摸過程中，雙方的化學(xué)元素在固態(tài)下彼此分散，改動(dòng)刀具的成分結(jié)構(gòu)，使刀具表層變得脆弱，加劇了刀具的磨損。分散現(xiàn)象總是保持著深度梯度高的物體向深度梯度低物體持續(xù)分散。

例如硬質(zhì)合金在800℃時(shí)其間的鈷便敏捷地分散到切屑、工件中去，WC分解為鎢和碳分散到鋼中去；PCD刀具在切削鋼、鐵資料時(shí)當(dāng)切削溫度高于800℃時(shí)，PCD中的碳原子將以很大的分散強(qiáng)度轉(zhuǎn)移到工件外表構(gòu)成新的合金，刀具外表石墨化。鈷、鎢分散比較嚴(yán)峻，鈦、鉭、鈮的抗分散才能較強(qiáng)。故YT類硬質(zhì)合金耐磨性較好。陶瓷和PCBN切削時(shí)，當(dāng)溫度高達(dá)1000℃-1300℃時(shí)，分散磨損尚不顯著。工件、切屑與刀具因?yàn)橘Y料的同，切削時(shí)在觸摸區(qū)將產(chǎn)生熱電勢，這種熱電勢有促進(jìn)分散的作用而加速刀具的磨損。這種在熱電勢的作用下的分散磨損，稱為“熱電磨損”。

4）氧化磨損

當(dāng)溫度升高時(shí)刀具外表氧化產(chǎn)生較軟的氧化物被切屑沖突而構(gòu)成的磨損稱為氧化磨損。如：在700℃~800℃時(shí)空氣中的氧與硬質(zhì)合金中的鈷及碳化物、碳化鈦等產(chǎn)生氧化反應(yīng)，構(gòu)成較軟的氧化物;在1000℃時(shí)PCBN與水蒸氣產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。

03

刀片的磨損方式

1）前刀面損

在以較大的速度切削塑性資料時(shí)，前刀面上接近切削力的部位，在切屑的作用下，會磨損成月牙凹狀，因而也稱為月牙洼磨損。在磨損初期，刀具前角加大，使切削條件有所改善，并有利于切屑的卷曲折斷，但當(dāng)月牙洼進(jìn)一步加大時(shí)，切削刃強(qiáng)度大大削弱，最終或許會構(gòu)成切削刃的崩碎毀損的狀況。在切削脆性資料，或以較低的切削速度及較薄的切削厚度切削塑性資料時(shí)，一般不會產(chǎn)生月牙洼磨損。

2）刀尖磨損

刀尖磨損為刀尖圓弧的后刀面及附近的副后刀面上的磨損，它是刀具上后刀面的磨損的延續(xù)。因?yàn)榇颂幍纳釛l件差，應(yīng)力集中，故磨損速度要比后刀面快，有時(shí)在副后刀面上還會構(gòu)成一系列距離等于進(jìn)給量的小溝，稱為溝紋磨損。它們首要因?yàn)橐鸭庸ね獗淼挠不瘜蛹扒邢骷y理構(gòu)成的。在切削加工硬化傾向大的難切削資料時(shí)，最易引起溝紋磨損。刀尖磨損對工件外表粗糙度及加工精度影響最大。

3）后刀面磨損

在很大切削厚度切削塑性資料時(shí)，因?yàn)榉e屑瘤的存在，刀具的后刀面或許不與工件觸摸。除此之外，一般后刀面都會與工件產(chǎn)生觸摸，而在后刀面上構(gòu)成一道后角為0的磨損帶。一般在切削刃作業(yè)長度的中部，后刀面磨損比較均勻，因而后刀面的磨損程度可用該段切削刃的后刀面磨損帶寬度VB來衡量。

因?yàn)楦鞣N類型的刀具在不同的切削狀況下幾乎都會了產(chǎn)生后刀面磨損，特別是切削脆性資料或以較小的切削厚度切削塑性資料時(shí)刀具的磨損首要是后刀面磨損，并且磨損帶的寬度VB的丈量比較簡潔，因而一般都用VB來表明刀具的磨損程度。VB愈大，不但會使切削力增大，引起切削振蕩，并且會影響刀尖圓弧處的磨損，然后影響加工精度及加工外表質(zhì)量。

04

刀具防止破損的辦法

1）針對被加工資料和零件的特色，合理挑選刀具資料的各類和商標(biāo)。在具備一定硬度和耐磨性的前提下，必須確保刀具資料具有必要的耐性。

2）合理挑選刀具幾許參數(shù)。通過調(diào)整前后角，主副偏角，刃傾角等視點(diǎn)；確保切削刃和刀尖有較好的強(qiáng)度。在切削刃上磨出負(fù)倒棱，是防止崩刀的有用措施。

3）確保焊接和刃磨的質(zhì)量，防止因焊接、刃磨不善而帶來的各種疵病。關(guān)鍵工序所用的刀具，其刀而應(yīng)經(jīng)過研磨以進(jìn)步外表質(zhì)量，并檢查有無裂紋。

4）合理挑選切削用量，防止過大的切削力和過高的切削溫度，以防止刀具破損。

5）盡或許確保工藝體系具有較好的剛性，減小振蕩。

6）采取正確的操作辦法，盡量使刀具不接受或少接受突變性的負(fù)荷。

05

刀具崩刃的原因及對策

1. 刀片商標(biāo)、規(guī)格挑選不妥，如刀片的厚度太薄或粗加工時(shí)選用了太硬太脆的商標(biāo)。

對策：增大刀片厚度或?qū)⒌镀⒀b，選用抗彎強(qiáng)度及耐性較高的商標(biāo)。

2. 刀具幾許參數(shù)挑選不妥（如前后角過大等）。

對策：

可從以下幾方面著手從頭設(shè)計(jì)刀具。

1）恰當(dāng)減小前、后角。

2）選用較大的負(fù)刃傾角。

3） 減小主偏角。

4）選用較大的負(fù)倒棱或刃口圓弧。

5） 修磨過渡切削刃，增強(qiáng)刀尖。

3. 刀片的焊接工藝不正確，構(gòu)成焊接應(yīng)力過大或焊接裂縫。

對策：

1）防止選用三面封閉的刀片槽結(jié)構(gòu)。

2）正確選用焊料。

3）防止選用氧炔焰加熱焊接，并且在焊接后應(yīng)保溫，以消除內(nèi)應(yīng)力。

4）盡或許改用機(jī)械夾固的結(jié)構(gòu)

4. 刃磨辦法不妥，構(gòu)成磨削應(yīng)力及磨削裂紋；對PCBN銑刀刃磨后刀齒的振擺過大，使單個(gè)刀齒負(fù)荷過重，也會構(gòu)成打刀。

對策：

1）選用間斷磨削或金剛石砂輪磨削。

2）選用較軟的砂輪，并常常修整保持砂輪尖利。

3）留意刃磨質(zhì)量，嚴(yán)格控制銑刀刀齒的振擺量。

5. 切削用量挑選不合理，如用量過大，便機(jī)床悶車；斷續(xù)切削時(shí)，切削速度過高，進(jìn)給量過大，毛坯余量不均勻時(shí)，切削深度過小；切削高錳鋼等加工硬化傾向大的資料時(shí)，進(jìn)給量過小等。

對策：從頭挑選切削用量。

6. 機(jī)械夾固式刀具的刀槽底面不平整或刀片伸出過長等結(jié)構(gòu)上的原因。

對策：

1）修整刀槽底面。

2）合理安置切削液噴嘴的位置。

3）淬硬刀桿在刀片下面添加硬質(zhì)合金墊片。

7. 刀具磨損過度。

對策：及時(shí)換刀或更換切削刃。

8. 切削液流量缺乏或加注辦法不正確，構(gòu)成刀片驟熱而裂損。

對策：

1）加大切削液的流量。

2）合理安置切削液噴嘴的位置。

3）選用有用的冷卻方法如噴霧冷卻等進(jìn)步冷卻作用。

4）選用*切削減小對刀片的沖擊。

9. 刀具安裝不正確，如：切斷車刀安裝過高或過低；端面銑刀選用了不對稱順銑等。

對策：從頭安裝刀具。

10. 工藝體系剛性太差，構(gòu)成切削振蕩過大。

對策：

1）添加工件的輔佐支承，進(jìn)步工件裝夾剛性。

2）減小刀具的懸伸長度。

3）恰當(dāng)減小刀具的后角。

4）選用其它的消振措施。

11. 操作不慎，如：刀具由工件中間切入時(shí)，動(dòng)作過猛；尚未退刀，即行泊車。

對策：留意操作辦法。

06

積屑瘤的構(gòu)成原因、特色及控制措施

1. 構(gòu)成原因

在接近切削刃的一部分，刀-屑觸摸區(qū)內(nèi)，因?yàn)橄聣毫艽?，使切屑底層金屬嵌入前刀面上的微觀不平的峰谷內(nèi)，構(gòu)成無空隙的真實(shí)的金屬間觸摸而產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象，這部分刀-屑觸摸區(qū)被稱為粘結(jié)區(qū)。在粘結(jié)區(qū)內(nèi)，切屑底層將有一薄層金屬資料層積停留在前刀面上，這部分切屑的金屬資料經(jīng)過了劇烈的變形，在恰當(dāng)?shù)那邢鳒囟认庐a(chǎn)生強(qiáng)化。隨著切屑的連續(xù)流出，在后繼切削的活動(dòng)所作推擠下，這層滯積資料便與切屑上層產(chǎn)生相對滑移而離開來，成為積屑瘤的根底。隨后，在它的上面又會構(gòu)成**層滯積切削資料，這樣不斷地層積，就構(gòu)成了積屑瘤。

2. 特色及對切削加工的影響

1）硬度比工件資料高1.5~2.0倍，可代替前刀面進(jìn)行切削，有維護(hù)切削刃、減小前刀面磨損的作用，但積屑瘤掉落時(shí)的碎片流經(jīng)刀具-工件觸摸區(qū)會構(gòu)成刀具后刀面磨損。

2）在積屑瘤構(gòu)成后刀具的作業(yè)前角顯著增大，對減小切屑變形及降低切削力起了積極作用。

3） 因?yàn)榉e屑瘤突出于切削刃之外，使實(shí)踐切削深度增大，影響工件的尺度精度。

4）積屑瘤會在工件外表構(gòu)成“犁溝”現(xiàn)象，影響工件外表粗糙度。

5）積屑瘤的碎片會粘結(jié)或嵌入工件外表構(gòu)成硬質(zhì)點(diǎn)，影響工件已加工外表的質(zhì)量。

由上述分析可知，積屑瘤對切削加工，特別對精加工是不利的。

3. 控制措施

不使切屑底層資料與前刀面產(chǎn)生粘結(jié)或變形強(qiáng)化，即可防止積屑瘤的產(chǎn)生為此日的可采取如下措施。

1）減小前刀面的粗糙度。

2）增大刀具的前角。

3）減小切削厚度。

4）選用低速切削或高速切削，避開容易構(gòu)成積屑瘤的切削速度。

5）對工件資料進(jìn)行恰當(dāng)?shù)臒崽幚磉M(jìn)步其硬度，減小塑性。

6）選用抗粘結(jié)發(fā)性能好的切削液（如含硫、氯的極壓切削液）。