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)接觸表面達到原子間距離時,就會產(chǎn)生吸附粘結(jié)現(xiàn)象。站結(jié)點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磨損的主要原因之一。
擴散磨損在高溫、高壓下、數(shù)控刀片材料與工件材料中某些化學(xué)元素在固態(tài)小互相擴散,即硬質(zhì)合金中的Ti、w、Co等元素想鋼中擴散,而工件中的Fe、C等元素向數(shù)控刀片擴散、導(dǎo)致刀面的硬度、強度下降、脆性增加,刀具磨損加劇。此即擴散磨損,擴散磨損是硬質(zhì)合金刀具早高溫(800"900°C)下切削產(chǎn)生磨損的主要原因之一。
一般W、Co的擴散速度較Ti、Ta快,所以YT類硬質(zhì)合金的高溫切削性能比YG類好。相變磨損用高速鋼刀具切削時,當(dāng)切削溫度超過其相變溫度(550"600°C)時,數(shù)控刀片的金相組織就會發(fā)生變化,使硬度下降,磨損加快,故相變磨損是高速鋼數(shù)控刀片磨損的主要原因之一。化學(xué)磨損在一定溫度下,切削區(qū)周圍介質(zhì)、如空氣、切削液等、與刀具材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng),形成一些疏松脆弱的化合物。這些化合物容易被切削與工件擦傷帶走而造成數(shù)控刀片磨損
高速銑削工藝在汽車、飛機和模具制造業(yè)中應(yīng)用廣泛。由于銑刀高速旋轉(zhuǎn)時刀具各部分承受的離心力已遠遠超過切削力本身的作用而成為刀具的主要載荷,而離心力達到一定程度時會造成刀具變形甚至破裂,因此研究高速銑刀的安全性技術(shù)對發(fā)展高速銑削技術(shù)有著極其重要的意義
對刀具進行涂層是機械加工行業(yè)前進道路上的一大變革,它是在刀具韌性較高的基體上涂覆一層、二層乃至多層具有高硬度、高耐磨性、耐高溫材料的薄層(如TiN、TiC等),使刀具具有全面、良好的綜合性能。未涂層高速鋼的硬度僅為62~68HRC(760~960HV),硬質(zhì)合金的硬度僅為89~93.5HRA(1300~1850HV);而涂層后的表面硬度可達2000~3000HV以上。在工業(yè)生產(chǎn)中,使用涂層刀具可以提高加工效率、加工精度、延命、降低成本。近30余年來,刀具涂層技術(shù)迅速發(fā)展,涂層刀具得到了廣泛應(yīng)用。涂層高速鋼刀具和涂層硬質(zhì)合金刀具已占全部刀具使用總量的50%以上。在西歐,由于資源匱乏和機械加工的化,以及數(shù)控技術(shù)進步及難加工材料增多,涂層刀具正以驚人的發(fā)展速度被動式向前挺進。西方工業(yè)發(fā)達國家使用的涂層刀具占可轉(zhuǎn)位刀片的比例已由1978年的26%上升到2005年的90%,新型的數(shù)控機床所用的刀具中80%左右是涂層刀具
石墨刀具選擇合適的幾何角度,有助于減小刀具的振動,反過來,石墨工件也不容易崩缺;1.前角,采用負前角加工石墨時,刀具刃口強度較好,耐沖擊和摩擦的性能好,隨著負 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,采用正前角加工時,隨著前角的增大,刀具越鋒利,但刀具刃口強度被削弱,反而導(dǎo)致后刀面磨損加劇。負前角加工時,切削阻力大,增大了切削振動,采用大正前角加工時,刀具磨損嚴重,切削振動也較大。一般粗加工應(yīng)選擇較小前角刀具或負前角刀具。2.后角,如果后角的增大,則刀具刃口強度降低,后刀面磨損面積逐漸增大。刀具后角過大后,切削振動加強。后角越小,彈性恢復(fù)層同后刀面的摩擦接觸長度越大,它是導(dǎo)致切削刃及后刀面磨損的直接原因之一。從這個意義上來看,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,同一切削刃上同時切入石墨工件的刃長長,切削阻力大,刀具承受的切削沖擊力大,因而刀具磨損、銑削力和切削振動都是大的。當(dāng)螺旋角去較大時,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、銑削力和切削振動也都有所增大。因此,刀具角度變化對刀具磨損、銑削力和切削振動的影響是前角、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。通過對石墨材料的加工特性做了大量的科學(xué)測試,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。
1、刃口磨損。改進辦法:提高進給量;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。改進辦法:使用韌性更好的材質(zhì);使用刃口強化的刀片;檢查工藝系統(tǒng)的剛性;加大主偏角。3、熱變形。改進辦法:降低切削速度;減少進給;減少切深;使用更具熱硬性的材質(zhì)。4、切深處破損。改進辦法:改變主偏角;刃口強化;更換刀片材質(zhì)。5、熱裂紋。改進辦法:正確使用冷卻液;降低切削速度;減少進給;使用涂層刀片。6、積屑。改進辦法:提高切削速度;提高進給;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。改進辦法:降低切削速度;降低進給;使用涂層刀片或金屬陶瓷刀片;使用冷卻液。8、斷裂。改進辦法:使用韌性更好的材質(zhì)或槽型;減少進給;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0.7毫米時,應(yīng)更換刀片刃口;精加工時大磨損量為0.04毫米。