山高刀具:如何从根本上解决崩刃、积屑瘤?(一)

国际金属加工网 2018年11月30日

刀具失效是较为普遍的现象。刀具失效影响加工精度和生产率,操作员的安全,工件质量等。当观察到刀具破损时,应及时对加工过程进行认真分析以找出根本原因。

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1..后刀面磨损

后刀面磨损是指在切削刃下方并与其紧挨着的刀具后刀面的磨蚀损耗。

工件材料中的硬质合金颗粒或者是加工硬化的材料和刀片摩擦。小块的涂层剥落和刀片摩擦。刀片中的钴元素最终从晶格中脱离,降低硬质合金的黏着力因此剥落。

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如何判断

沿着切削刃相对均匀的磨损。有时会有剥落的工件材料粘着在切削刃上,使磨损看起来比实际夸大。Duratomic 刀片磨损后呈黑色,而普通刀片的磨损是闪亮的。黑色是表面涂层剥落后显示的底部涂层。

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对策:

切削速度

首先检查这方面。重新计算转速以确保其正确性。在不更改进给的前提下降低切削速度。

进给

提高每齿进给(进给必须高到足以避免由小铁屑厚度带来的纯磨损)

刀片材质

使用较为耐磨的刀片材质。

若使用的是未涂层材质刀片,则改用涂层材质刀片

刀片几何尺寸

检查刀片是否在相应形式的刀盘上使用

2.崩刃

后刀面崩刃

后刀面崩刃是指,在切削刃小颗粒剥落而非被后刀面磨损磨蚀时,发生的一种机械失效。后刀面剥落发生在有冲击负载变化的情况下,例如断续切削。后刀面崩刃往往是工件状况不稳定的结果,例如刀具过长或者工件支撑不足的时候。切屑的二次切削也容易造成崩刃。

对策:

将刀具伸出长度降低至其最小值。

选择具有较大后角的刀具。

使用刃口倒圆或者是倒棱的刀具。

为刀具选择更坚韧的切削刃材料。

降低进给速度。

增加工艺稳定性。

改善排屑效果。

前刀面剥落

粘性材料在切削后会产生材料回弹。这种回弹可能会超出刀具的后角并在刀具的后刀面和工件之间产生摩擦。这种摩擦会造成磨光效果,可能会导致工件的加工硬化。会增大刀具和工件之间的接触,这使得热量会导致热膨胀,导致前刀面膨胀,产生前刀面崩刃。

对策:

增加刀具前角。

减小刃口倒圆尺寸或增加刃口强度。

选用韧性好的材质。

3.前刀面积屑瘤

某些工件材料可能会在切屑和切削刃之间产生前刀面积屑瘤。当工件材料的连续层压接到切削刃上时会发生积屑瘤。积屑瘤是一个动态的结构。切削过程中积屑瘤的切面不断剥落并重新附着。

前刀面积屑瘤也往往在低加工温度和切削速度相对缓慢的情况下有所发生。发生前刀面积屑瘤的实际速度取决于被加工的材料。若是对加工硬化材料进行加工,例如奥氏体不锈钢,那么前刀面积屑瘤可导致在切深处迅速积聚,从而造成切深处破损这种次生失效模式。

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对策:

增加表面切削速度。
确保冷却液的正确应用
选择带有物理气相沉积(PVD) 涂层的刀具。

4.后刀面积屑瘤

积屑瘤也可能在刀具切削刃下方的后刀面产生。在切削较软的铝、铜、塑料等材料时。后刀面积屑瘤也是因工件和刀具之间的间隙不足而造成。但是,后刀面积屑瘤与不同的工件材料有关联。

每种工件材料都要求有足够的间隙量。某些工件材料,如铝、铜和塑料,在切削后会产生回弹。回弹可导致刀具和工件之间的摩擦,进而导致别加工材料粘接在切削刃后刀面。

对策:

增大刀具的主后角。
提高进给速度。
减小用于刃口预处理的刃口倒圆。

5.热裂纹

热裂纹是由于温度的极端变化所导致的。如果作业涉及铣削等断续切削,那么切削刃会多次进入和退出工件材料。这会增加和减少刀具吸收的热量。温度反复变化会导致刀具表面层的膨胀和收缩,因为它们在切削中变热而在切削间隙又变冷。如果没有正确应用冷却液,那么冷却液实际上可能会造成更大的温度变化,加速热裂纹,并导致更快的刀具失效。

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温度在刀具寿命和刀具失效中有着重要的影响作用。热裂纹是切削刃前刀面和后刀面开裂的表现,其走向与切削刃成直角。裂纹从前刀面最热的点开始,通常是离切削刃有些许距离的地方,然后向前刀面延伸,在后刀面向上延伸。前刀面和后刀面的热裂纹最终连在一起导致切削刃后刀面崩刃。

对策:

选择含有碳化钽(TAC) 基材的切削材料。
正确使用冷却液或者不使用。
选择更坚韧的切削刃材料。

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(山高刀具)

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