刀具的失效模式及应对办法

　　刀具的失效方法各不雷同。雷同的切削刃应用于两种差别的工艺进程时，大概会出现两种完全差别的失效类别。虽然刀具提供商对种种刀具失效模式举行了大量切磋，但相关刀具失效模式的知识应该真实与实际生产关联起来。对付刀具的利用者来说，最感喜好的是想知道刀具将在什么时间失效，以及精确鉴定刀具是怎样失效的。  
  
　　明白某种加工工艺中某一特定刀具的失效模式好坏常有效的。此中一个好处是议决诊断刀具的某些磨损类别，可以显现出某些加工标题，教导怎样对刀具或工艺举行改革，以延伸刀具寿命，进步切削性能。别的一个好处与一概性相关。刀具的失效有其差别的根本作用机理，包括磨损、热打击、机器打击和化学作用。这些作用机理导致了差别的刀具失效模式。但是，有一种作用机理及其相干的刀具失效模式优于别的全部的模式，这种失效模式便是磨粒磨损。这种磨损类别证明加工进程稳固而可靠。磨粒磨损的渐次性和可猜测性通常可以或许对进步加工效果起到杠杆作用。 

　　确定刀具的失效模式并不非常困难——只需取下刀具(特别是在刀具如今猜测寿命的约30%和70%时取下刀具)，检测该加工阶段的切削刃状态，并与本文给出的刀具磨损照片以及对失效模式的形貌举行比拟。 

　　1．刀具的磨粒磨损

　　再重复一遍，磨粒磨损是一种抱负的失效模式。磨粒磨损是由于工件质料磨擦划过刀具的主后刀面而造成的，在给定的加工中，对付某一特定刀具制造商提供的肯定命目标刀片，其磨粒磨损趋势于具有重复性，因此也就具有可猜测性。 

　　磨粒磨损成为首选失效模式的另一个因为是其可以呈现磨损的成长进程。通常，切削中出现的某些表象可以证明磨粒磨损正在加大。这些表象有的能查看到(如工件上出现毛刺、被加工外貌光洁度产生变化等)，有的能听到(如切削噪声渐渐变化等)。议决这些加工表象，可以很容易地确定何时必要调换刀片。 

　　由于磨粒磨损是一种抱负的磨损式样，因此当加工中刀具出现磨粒磨损时，通常无需变化加工工艺。虽然，某些刀具牌号和涂层确实可以或许提供更高的耐磨性(尤其在高速切削时)，倘若刀具出现磨粒磨损，改用这些刀具牌号或涂层则可以延伸刀具寿命。 

　　2．刀具的月牙洼磨损

　　平常来说，月牙洼的产生大概同工件质料与刀片前刀面相互作用引起的任何磨损式样相关。最多见的月牙洼磨损是由钢制工件与硬质合金刀具之间的化学作用(即刀具前刀面排泄的碳溶进切屑中)引起的。不外，月牙洼磨损也有大概是由高速切削铸铁时切屑划过刀具前刀面的磨蚀作用所引起。 

　　月牙洼磨损的危急性在于切削刃通常仍然完备无损，刀具也能保留相对平常的切削状态，直至刀具出乎料想地突然失效。 

　　为保卫刀具前刀面禁止月牙洼磨损，可采纳的应对办法包括： 

　　减小切削速率以低落切削刃温度； 

　　减小进给率以减小刀片遭受的应力； 

　　选用涂层刀具牌号以加强对前刀面的保卫； 

　　改革刀具多少外形以减小直接作用于前刀面上的切削力。

　　3．刀具的沟槽磨损

　　刀具产生沟槽磨损的因为通常是在全切深环境下被加工工件外貌某处的切削条件与别的局部相比产生恶化造成的。导致工件外貌切削条件出现差别的因为大概与工件外貌剥落相关；也大概由冷作应力或加工硬化所引起；另有大概与某些好像无关紧急的因素——比方油漆——相关，工件外貌的油漆有大概对切进工件不太深的切削刃起到一种淬火作用。 

　　对付刀具的沟槽磨损，采纳何种应对办法与沟槽磨损是否由崩刃或磨粒磨损引起相关。根据磨损的类别，可以调换一种具有更高抗机器打击性或更高耐磨性的刀片牌号。另一种可供选择的办理方案是增大刀具的余偏角，以增大剪切作用和减薄切屑；大概增大切削刃的钝化尺寸，以增长切削刃的强度。另有一种办理要领不必要变化刀具，而是在各次走刀时采取差别的切深，从而使磨损作用于切削刃的差别局部。 

　　4．刀具的热裂纹

　　大多数机床用户都将热裂纹与冷却液关联起来。当倾注到切削刃上的冷却液不匀称时，切削刃的温度就会产生颠簸，引起刀片扩张和紧缩，从而导致切削刃出现裂纹。 

　　但是，在不利用冷却液时同样大概产生热裂纹。比方，在干式铣削中，切削刃在切进和切出工件质料时也大概引起足以产生疲倦裂纹的温度颠簸。对付这种非冷却液引起的热裂纹，刀片上的裂纹是直而平行的；与此雷同，由冷却液引起的热裂纹，由于温度的颠簸随机性较大，所产生的非平行裂纹更容易导致崩刃。 

　　对付热裂纹可采纳的应对办法包括： 

　　减小切削速率以低落切削刃温度； 

　　中断利用冷却液，以减小温度崎岖颠簸幅度； 

　　选用抗热打击性能较好的刀片牌号； 

　　选用涂层刀片牌号，特别是PVD涂层可以或许有效制止裂纹的天生，由于用于抗裂纹的涂层可对刀片外貌施加压缩应力。

　　5．刀具的崩刃和破裂

　　与热裂纹一样，崩刃或破裂在品质上并不属于“磨损”，这种失效模式是由于切削刃的脆性过大，难以遭受切削打击而产生碎片倒塌。必要阐明，它既与切削打击相关，也与切削刃相关。 

　　应对崩刃和破裂可采纳的办法包括： 

　　选用抗机器打击性能(即刚性)较好的刀片牌号； 

　　增大刀具余偏角以减薄切屑和增大剪切作用； 

　　改革工艺体系的刚性，包括进步机构的稳固性或改进机床的维护程度； 

　　增大切削刃的钝化尺寸以增长切削刃强度。 

　　6 ．刀具的切削刃熔焊

　　在某种程度上，切削刃熔焊是一个可以圆满办理的标题，要领是进步切削速率，如许还可以进步生产率。 

　　切削刃熔焊是因工件质料被熔焊到刀具上而产生的。加工时切屑温度举高到足以使其软化发粘，然后又快速冷却，就会黏附在刀片上。办理要领是防备切屑变得过热，大概增长切屑温度使其在离开刀具之前不会立刻冷却。 

　　为了防备切屑加热到足以产生熔焊的温度，可实行利用冷却液。别的大概采取的要领还包括采取较大的径向或轴向正前角，以减小切削力。别的还可以选用涂层刀片牌号。涂层可以减小刀具与工件之间的摩擦和相互产生反响的大概性。 

　　与此雷同的要领是使切屑温度进一步举高。议决进步切削速率和(或)进给率，可起到对切屑特别加热的作用，从而防备切屑因软化发粘而产生熔焊表象。 

　　7．刀具的变形

　　刀具的变形是指刀片在切削热和切削压力的作用下产生软化和扭曲变形。 

　　硬质合金这种坚固的刀具质料也会产生变形听起来好像有些不可思议，但实际上如今刀具变形的环境正日益增长。曾经有一段时期，硬质合金的耐热性能远远超出当时的机床性能，以致机床在实用的加工条件下实际上并不会造成刀具变形的危急。但随着机床性能的连续进步，如今的高性能机床可以或许在足以使硬质合金刀具变形的高切削参数下举行加工，而机床的高稳固性又足以使硬质合金刀具不会产生破裂失效。

　　当存在刀具变形危急时，可采纳的应对办法如下： 

　　低落切削速率以裁减切削热； 

　　低落进给率以减小刀具遭受的切削压力； 

　　选用具有高耐热性或高耐磨性的刀具牌号； 

　　减小切削刃钝化尺寸或采取更大的正多少刃形，以减小作用于切削刃上的应力和切削热。 

　　选用涂层刀具牌号，尤其可选用氮铝钛涂层或氧化铝涂层，这两种涂层中的任一种均可有效隔尽切削热，保卫刀片不产生变形。

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