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,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(kuò)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(kuò)散,即硬質(zhì)合金中的Ti、w、Co等元素想鋼中擴(kuò)散,而工件中的Fe、C等元素向數(shù)控刀片擴(kuò)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(kuò)散磨損,擴(kuò)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(kuò)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
刀具是機械制造中用于切削加工的工具,又稱切削工具。 絕大多數(shù)的刀具是機用的,但也有手用的。由于機械制造中使用的刀具基本上都用于切削金屬材料,所以“刀具”一詞一般就理解為金屬切削刀具。切削木材用的刀具則稱為木工刀具。還有特別應(yīng)用的一類刀具,用于地質(zhì)勘探、打井、礦山鉆探,稱為礦山刀具
標(biāo)準(zhǔn)草案規(guī)定了高速切削的速度界限,超過該速度后離心力將成為銑刀的主要載荷,采用安全技術(shù)。在刀具直徑與高速切削范圍關(guān)系圖,曲線以上區(qū)域為該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的銑刀經(jīng)過安全檢驗的高速切削范圍:對于直徑d1≤32mm的單件刀具(整體或焊接刀具),其切削速度超過10000m/mm為高速切削范圍;對于直徑d1>32mm的裝配式機夾刀具,高速切削范圍為線段BC以上區(qū)域。高速銑刀的安全失效形式有兩種:變形和破裂。不同類型銑刀的安全試驗方法也不同。對于機夾可轉(zhuǎn)位銑刀,有兩種安全試驗方法:一種方法是在1.6倍大使用轉(zhuǎn)速下進(jìn)行試驗,刀具的性變形或零件的位移不超過0.05mm;另一種方法是在2倍于大使用轉(zhuǎn)速下試驗,刀具不發(fā)生破裂(包括夾緊刀片的螺釘被剪斷、刀片或其他夾緊元件被甩飛、刀體的爆裂等)。而對于整體式銑刀,則在2倍于大使用轉(zhuǎn)速條件下試驗而不發(fā)生彎曲或斷裂
制造刀具的材料具有很高的高溫硬度和耐磨性,必要的抗彎強度、沖擊韌性和化學(xué)惰性,良好的工藝性(切削加工、鍛造和熱處理等),并不易變形。通常當(dāng)材料硬度高時,耐磨性也高;抗彎強度高時,沖擊韌性也高。但材料硬度越高,其抗彎強度和沖擊韌性就越低。高速鋼因具有很高的抗彎強度和沖擊韌性,以及良好的可加工性,現(xiàn)代仍是應(yīng)用廣的刀具材料,其次是硬質(zhì)合金。聚晶立方氮化硼適用于切削高硬度淬硬鋼和硬鑄鐵等;聚晶金剛石適用于切削不含鐵的金屬,及合金、塑料和玻璃鋼等;碳素工具鋼和合金工具鋼只用作銼刀、板牙和絲錐等工具。硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片已用化學(xué)氣相沉積涂覆碳化鈦、氮化鈦、氧化鋁硬層或復(fù)合硬層。正在發(fā)展的物理氣相沉積法不僅可用于硬質(zhì)合金刀具,也可用于高速鋼刀具,如鉆頭、滾刀、絲錐和銑刀等。硬質(zhì)涂層作為阻礙化學(xué)擴(kuò)散和熱傳導(dǎo)的障壁,使刀具在切削時的磨損速度減慢,涂層刀片的壽命與不涂層的相比大約提高1~3倍以上。
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(fù)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(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,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(fù)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(yán)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(fù)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。