數(shù)控刀片的磨損,磨料磨損切屑或工件表面的一些微小硬質(zhì)點(diǎn)(如碳化物、氧化物等)和雜質(zhì)(如砂粒、氧化皮等),以及粘附的積屑瘤碎片等,在數(shù)控刀片表面刻劃出溝紋面造成的一種機(jī)械磨損。對(duì)于期望小速度較低、切削溫度不高的高速鋼刀具時(shí)(如拉刀、板牙、絲錐等),是主要的磨損原因。
粘結(jié)磨損在數(shù)控刀片后刀面與工件表面和數(shù)控刀片前刀面與切屑之間正壓力及切削溫度的作用下,形成新鮮表面接觸。當(dāng)接觸表面達(dá)到原子間距離時(shí),就會(huì)產(chǎn)生吸附粘結(jié)現(xiàn)象。站結(jié)點(diǎn)逐漸地被工件或切屑剪切、撕裂而帶走,數(shù)控刀片表面就產(chǎn)生粘結(jié)磨損。粘結(jié)磨損是硬質(zhì)合金在以中等偏低的切削速度切削時(shí)磨損的主要原因之一。
刀具材料是決定刀具切削性能的根本因素,對(duì)于加工效率、加工質(zhì)量、加工成本以及刀具耐用度影響很大。刀具材料越硬,其耐磨性越好,硬度越高,沖擊韌性越低,材料越脆。硬度和韌性是一對(duì)矛盾,也是刀具材料所應(yīng)克服的一個(gè)關(guān)鍵。對(duì)于石墨刀具,普通的TiAlN涂層可在選材上適當(dāng)選擇韌性相對(duì)較好一點(diǎn)的,也就是鈷含量稍高一點(diǎn)的;對(duì)于金剛石涂層石墨刀具,可在選材上適當(dāng)選擇硬度相對(duì)較好一點(diǎn)的,也就是鈷含量稍低一點(diǎn)的
石墨刀具選擇合適的幾何角度,有助于減小刀具的振動(dòng),反過(guò)來(lái),石墨工件也不容易崩缺;1.前角,采用負(fù)前角加工石墨時(shí),刀具刃口強(qiáng)度較好,耐沖擊和摩擦的性能好,隨著負(fù) 前角值的減小,后刀面磨損面積變化不大,但總體呈減小趨勢(shì),采用正前角加工時(shí),隨著前角的增大,刀具越鋒利,但刀具刃口強(qiáng)度被削弱,反而導(dǎo)致后刀面磨損加劇。負(fù)前角加工時(shí),切削阻力大,增大了切削振動(dòng),采用大正前角加工時(shí),刀具磨損嚴(yán)重,切削振動(dòng)也較大。一般粗加工應(yīng)選擇較小前角刀具或負(fù)前角刀具。2.后角,如果后角的增大,則刀具刃口強(qiáng)度降低,后刀面磨損面積逐漸增大。刀具后角過(guò)大后,切削振動(dòng)加強(qiáng)。后角越小,彈性恢復(fù)層同后刀面的摩擦接觸長(zhǎng)度越大,它是導(dǎo)致切削刃及后刀面磨損的直接原因之一。從這個(gè)意義上來(lái)看,增大后角能減小摩擦,可以提高已加工表面質(zhì)量和刀具使用壽命。3.螺旋角,螺旋角較小時(shí),同一切削刃上同時(shí)切入石墨工件的刃長(zhǎng)長(zhǎng),切削阻力大,刀具承受的切削沖擊力大,因而刀具磨損、銑削力和切削振動(dòng)都是大的。當(dāng)螺旋角去較大時(shí),銑削合力的方向偏離工件表面的程度大,石墨材料因崩碎而造成的切削沖擊加劇,因而刀具磨損、銑削力和切削振動(dòng)也都有所增大。因此,刀具角度變化對(duì)刀具磨損、銑削力和切削振動(dòng)的影響是前角、后角及螺旋角綜合產(chǎn)生的,所以在選擇方面一定要多加注意。通過(guò)對(duì)石墨材料的加工特性做了大量的科學(xué)測(cè)試,PARA刀具優(yōu)化了相關(guān)刀具的幾何角度,從而使得刀具的整體切削性能大大提高。
金剛石涂層刀具的硬度高、耐磨性好、摩擦系數(shù)低等優(yōu)點(diǎn),現(xiàn)階段金剛石涂層是石墨加工刀具的選擇,也能體現(xiàn)石墨刀具的使用性能;金剛石涂層的硬質(zhì)合金刀具的優(yōu)點(diǎn)是綜合了天然金剛石的硬度和硬質(zhì)合金的強(qiáng)度及斷裂韌性;但是在國(guó)內(nèi)金剛石涂層技術(shù)還處于起步階段,還有成本的投入都是很大的,所以金剛石涂層暫時(shí)不會(huì)有太大發(fā)展。不過(guò)我們可以在普通刀具的基礎(chǔ)上,優(yōu)化刀具的角度,選材等方面和改善普通涂層的結(jié)構(gòu),在某種程度上是可以在石墨加工當(dāng)中應(yīng)用的。金剛石涂層刀具和普通涂層刀具的幾何角度有本質(zhì)的區(qū)別,所以在設(shè)計(jì)金剛石涂層刀具時(shí),由于石墨加工的特殊性,其幾何角度可適當(dāng)放大,容削槽也變大,也不會(huì)降低其刀具鋒口的耐磨性;對(duì)于普通的TiAlN涂層,雖然比無(wú)涂層的刀具其耐磨有顯著的提高,但比起金剛石涂層來(lái)說(shuō),在加工石墨時(shí)它的幾何角度應(yīng)適當(dāng)放小,以增加其耐磨性。刀具表面處理技術(shù)又有了新發(fā)展,移動(dòng)菠菜發(fā)布的國(guó)外新消息:利用固態(tài)的納米結(jié)構(gòu)硼原子團(tuán)對(duì)刀具表面進(jìn)行改性處理,可較大幅度提高刀具壽命。對(duì)金剛石涂層來(lái)說(shuō),世界上眾多的涂層公司均投入大量的人力和物力來(lái)研究開(kāi)發(fā)相關(guān)涂層技術(shù),但是為止,國(guó)外成熟而又經(jīng)濟(jì)的涂層公司僅于歐洲;PARA作為一款的石墨加工刀具,同樣采用世界的涂層技術(shù)對(duì)刀具進(jìn)行表面處理,以確保加工壽命的同時(shí),刀具的經(jīng)濟(jì)實(shí)用。
1、刃口磨損。改進(jìn)辦法:提高進(jìn)給量;降低切削速度;使用更耐磨的刀片材質(zhì);使用涂層刀片。2、崩碎。改進(jìn)辦法:使用韌性更好的材質(zhì);使用刃口強(qiáng)化的刀片;檢查工藝系統(tǒng)的剛性;加大主偏角。3、熱變形。改進(jìn)辦法:降低切削速度;減少進(jìn)給;減少切深;使用更具熱硬性的材質(zhì)。4、切深處破損。改進(jìn)辦法:改變主偏角;刃口強(qiáng)化;更換刀片材質(zhì)。5、熱裂紋。改進(jìn)辦法:正確使用冷卻液;降低切削速度;減少進(jìn)給;使用涂層刀片。6、積屑。改進(jìn)辦法:提高切削速度;提高進(jìn)給;使用涂層刀片或金屬陶瓷刀片;使用冷卻液;使刃口更鋒利。7、月牙洼磨損。改進(jìn)辦法:降低切削速度;降低進(jìn)給;使用涂層刀片或金屬陶瓷刀片;使用冷卻液。8、斷裂。改進(jìn)辦法:使用韌性更好的材質(zhì)或槽型;減少進(jìn)給;減少切深;檢查工藝系統(tǒng)的剛性。注意:通常當(dāng)后刀面磨損達(dá)0.7毫米時(shí),應(yīng)更換刀片刃口;精加工時(shí)大磨損量為0.04毫米。