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(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械磨損。對于期望小速度較低、切削溫度不高的高速鋼刀具時(如拉刀、板牙、絲錐等),是主要的磨損原因。
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)生化學反應,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
刀具的發(fā)展在人類進步的歷史上占有重要的地位。中國早在公元前28~前20世紀,就已出現(xiàn)黃銅錐和紫銅的錐、鉆、刀等銅質(zhì)刀具。戰(zhàn)國后期(公元世紀),由于掌握了滲碳技術,制成了銅質(zhì)刀具。當時的鉆頭和鋸,與現(xiàn)代的扁鉆和鋸已有些相似之處。然而,刀具的快速發(fā)展是在18世紀后期,伴隨蒸汽機等機器的發(fā)展而來的。1783年,法國的勒內(nèi)制出銑刀。1792年,英國的莫茲利制出絲錐和板牙。有關麻花鉆的發(fā)明早的文獻記載是在1822年,但直到1864年才作為商品生產(chǎn)。那時的刀具是用整體高碳工具鋼制造的,許用的切削速度約為5米/分。1868年,英國的穆舍特制成含鎢的合金工具鋼。1898年,美國的泰勒和.懷特發(fā)明高速工具鋼。1923年,德國的施勒特爾發(fā)明硬質(zhì)合金。在采用合金工具鋼時,刀具的切削速度提高到約8米/分,采用高速鋼時,又提高兩倍以上,到采用硬質(zhì)合金時,又比用高速鋼提高兩倍以上,切削加工出的的工件表面質(zhì)量和尺寸精度也大大提高。由于高速鋼和硬質(zhì)合金的價格比較昂貴,刀具出現(xiàn)焊接和機械夾固式結構。1949~1950年間,美國開始在車刀上采用可轉(zhuǎn)位刀片,不久即應用在銑刀和其他刀具上。1938年,德國德古薩公司取得關于陶瓷刀具的專利。1972年,美國通用電氣公司生產(chǎn)了聚晶人造金剛石和聚晶立方氮化硼刀片。這些非金屬刀具材料可使刀具以更高的速度切削。1969年,瑞典山特維克鋼廠取得用化學氣相沉積法,生產(chǎn)碳化鈦涂層硬質(zhì)合金刀片的專利。1972年,美國的邦沙和拉古蘭發(fā)展了物理氣相沉積法,在硬質(zhì)合金或高速鋼刀具表面涂覆碳化鈦或氮化鈦硬質(zhì)層。表面涂層方法把基體材料的高強度和韌性,與表層的高硬度和耐磨性結合起來,從而使這種復合材料具有更好的切削性能
標準草案規(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。在刀具直徑與高速切削范圍關系圖,曲線以上區(qū)域為該標準規(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
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,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)點是綜合了天然金剛石的硬度和硬質(zhì)合金的強度及斷裂韌性;但是在國內(nèi)金剛石涂層技術還處于起步階段,還有成本的投入都是很大的,所以金剛石涂層暫時不會有太大發(fā)展。不過我們可以在普通刀具的基礎上,優(yōu)化刀具的角度,選材等方面和改善普通涂層的結構,在某種程度上是可以在石墨加工當中應用的。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,所以在設計金剛石涂層刀具時,由于石墨加工的特殊性,其幾何角度可適當放大,容削槽也變大,也不會降低其刀具鋒口的耐磨性;對于普通的TiAlN涂層,雖然比無涂層的刀具其耐磨有顯著的提高,但比起金剛石涂層來說,在加工石墨時它的幾何角度應適當放小,以增加其耐磨性。刀具表面處理技術又有了新發(fā)展,移動菠菜發(fā)布的國外新消息:利用固態(tài)的納米結構硼原子團對刀具表面進行改性處理,可較大幅度提高刀具壽命。對金剛石涂層來說,世界上眾多的涂層公司均投入大量的人力和物力來研究開發(fā)相關涂層技術,但是為止,國外成熟而又經(jīng)濟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對刀具進行表面處理,以確保加工壽命的同時,刀具的經(jīng)濟實用。
滾壓刀能在常溫下利用金屬的塑性變形,使工件表面的微觀不平度輾平從而達到改變表層結構、機械特性、形狀和尺寸的目的。因此這種方法可同時達到光整加工及強化兩種目的,是磨削、車削無法做到的。無論用何種金屬加工刀具加工,在零件表面總會留下微細的凸凹不平的刀痕,出現(xiàn)交錯起伏的峰谷現(xiàn)象,一定的壓力,使工件表層金屬產(chǎn)生塑性流動,填入到原始殘留的低凹波谷中,而達到工件表面粗糙值降低。由于被滾壓的表層金屬塑性變形,使表層組織冷硬化和晶粒變細,形成致密的纖維狀,并形成殘余應力層,硬度和強度提高,從而改善了工件表面的耐磨性、耐蝕性和配合性。滾壓是一種無切削的塑性加工方法。 [1]