刀具磨損及對(duì)策

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1、數(shù)控刀具磨損控制刀具磨損機(jī)理：在金屬切削加工屮，產(chǎn)生的熱量和摩擦是能量的表現(xiàn)形式。由很高的表面負(fù)荷以及切屑沿刀具前刀面高速滑移而產(chǎn)生的熱雖和摩擦，使刀具處于一種極具挑戰(zhàn)性的加工環(huán)境中。切削力的大小往往會(huì)上下波動(dòng)，主要取決于不同的加工條件（如工件材料中存在硬質(zhì)成份，或進(jìn)行斷續(xù)切削）。因此，為了在切削高溫下保持其強(qiáng)度，要求刀具貝有一些基本特性,包括極好的韌性、耐懶性和高硬度。盡管刀具/工件界而處的切削溫度是決定幾乎所有刀具材料磨損率的關(guān)鍵要素，但要確定計(jì)算切削溫度所需的參數(shù)值卻十分困難。不過，切削試驗(yàn)

2、的測(cè)量結(jié)果可以為i些經(jīng)驗(yàn)性的方法奠定基礎(chǔ)。通?？梢约俣?，在切削中產(chǎn)生的能量被轉(zhuǎn)化為熱量，而通常這些熱量的80%都被切屑帶走（這-比例的變化取決于兒個(gè)要素——尤其是切削速度）。具余大約20%的熱量則傳入刀具之中。即使在切削硬度不太高的鋼件吋，刀具溫度也可能會(huì)超過550°C,這是髙速鋼在碾度不降低的前提下能夠承受的最高溫度。用聚晶立方氮化硼（PCBN）刀具切削淬硬鋼時(shí)，刀具和切屑的溫度通常將超過1000C。刀具磨損與刀具壽命：刀具磨損通常包括以下兒種類型：①后刀而磨損;②刻劃磨損;③月牙洼磨損;④切削

3、刃磨鈍;⑤切削刃崩刃;⑥切削刃裂紋;⑦災(zāi)難性失效。對(duì)于刀具壽命，并沒有被普遍接受的統(tǒng)一定義，通常取決于不同的工件和刀具材料，以及不同的切削工藝。定量分析刀具壽命終止點(diǎn)的一種方式是設(shè)定一個(gè)可以接受的最大后刀面懶損極限值（用VB或VBmax表示）。不斷發(fā)展的最佳刀具基體、涂層和切削刃制備技術(shù)對(duì)于限制刀具磨損和抵抗切削高溫至關(guān)重要。這些要素，加上在可轉(zhuǎn)位丿J片上采用的斷屑槽和轉(zhuǎn)角圓弧半徑，決定了每種刀具對(duì)于不同的工件和切削加工的適用性。所有這些婆素的最佳組合能夠延長(zhǎng)刀具壽命，便切削加工更經(jīng)濟(jì)、更可靠。改

4、變刀具基體：通過在l-5pm范用內(nèi)改變碳化鈣的粒度，刀具制造商可以改變硬質(zhì)合金刀具的基體性能?；w材料的粒度對(duì)于切削性能和刀具壽命起著重要作用。粒度越小，刀具的耐磨性越好。反Z,粒度越大，刀具的強(qiáng)韌性越好。細(xì)顆?；w主耍用丁?加工航空牌號(hào)材料（如鈦合金、Inconel合金和其他高溫合金）的刀丿h此外，將硬質(zhì)合金刀具材料的鉆含量提高6%-12%,可以獲得更好的韌性。因此，可以通過調(diào)整鉆含量來滿足特定切削加工的要求，無論這種要求是韌性還是耐磨性。刀具基體的性能還可以通過在接近外表面處形成富鉆層，或者通

5、過在硬質(zhì)合金材料中冇選擇性地添加其他合金元素（如鈦、鈕、銳、覘等）而獲得增強(qiáng)。富鉆層可以顯著提高切削刃強(qiáng)度，從而提高粗加工和斷續(xù)切削刀具的性能。此外，在選擇與工件材料和加工方式相匹配的丿J具基體時(shí)，還表現(xiàn)考慮另外5種基體特性——斷裂韌性、橫向斷裂強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、硬度和耐熱沖擊性能。例如，如果硬質(zhì)合金刀具出現(xiàn)沿切削刃崩刃的現(xiàn)象，就應(yīng)該選用具冇較高斷裂韌性的基體材料。而在刀具出現(xiàn)切削刃肓接失效或破損的情況下，可能采用的解決方案是選用具有較高橫向斷裂強(qiáng)度或較高抗壓強(qiáng)度的基體材料。対于切削溫度較高的加工場(chǎng)

6、合（如T式切削），通常應(yīng)該首選硬度較高的刀具材料。在可以觀察到刀具產(chǎn)生熱裂紋的加工場(chǎng)合（在銃削加工中最常見），建議選用耐熱沖擊性能較好的刀具材料。對(duì)刀具棊體材料的優(yōu)化改進(jìn)町以提高刀具的切削性能。例如，伊斯卡(Iscar)公司用于加工鋼件的SumoTec刀片牌號(hào)的基體材料貝-有較好的抗塑性變形能力，從而能減小硬脆的刀片涂層產(chǎn)牛微裂紋的可能性。通過對(duì)SumoTec刀片的二次加工，減小了其涂層的表面粗糙度和微裂紋，從而降低了刀片表而的切削熱以及由此引起的犁性變形和微裂紋。此外，一種加工鑄鐵用刀片的新型革

7、體具冇更好的耐熱性，從而可以采用更高的切削速度進(jìn)行加工。選擇正確的涂層涂層：也有助于提高刀具的切削性能。目前的涂層技術(shù)包括：①氮化鈦(TiN)涂層：這是一種通用型PVD和CVD涂層，對(duì)以提高刀具的硬度和氧化溫度。②碳氮化鈦仃iCN)涂層：通過在TiN屮添加碳元素，提高了涂層的硬度和表而光潔度。③氮鋁鈦(TiAIN)和氮鈦鋁(AITiN)涂層：氧化鋁(AI2O3)層與這些涂層的復(fù)合應(yīng)用可以提高高溫切削加工的刀具壽命。氧化鋁涂層尤其適合干式切削和近干切削。AITiN涂層的鋁含量較高，與鈦含量較高的Ti

8、AIN涂層相比，具冇更高的表面破度。AITiN涂層通常用于高速切削加工。④氮化儕(CrN)涂層：這種涂層具有較好的抗粘結(jié)性能，是對(duì)抗積網(wǎng)瘤的首選解決方案。⑤金剛石涂層：金剛石涂層可以顯著提高加工非鐵族材料刀具的切削性能，非常適合加工石墨、金屬基復(fù)合材料、高硅鋁合金和其他髙磨蝕性材料。但金剛石涂層不適合加工鋼件,因?yàn)樗c鋼的化學(xué)反應(yīng)會(huì)破壞涂層與基體的粘附性能。近年來，PVD涂層刀具的市場(chǎng)份額有所擴(kuò)人，其價(jià)格也與CVD涂層刀具不相上下。CVD涂層的厚度通常為5-15pm，而PVD涂層的