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加工中心刀具的磨損

日期：2009年12月17　來源：沈陽第一機(jī)床廠　關(guān)鍵字：加工中心
    (一)刀具磨損的概念
    新刃磨好的刀具經(jīng)過一定時(shí)間切削后，會(huì)發(fā)生磨損。刀具的磨損是一種連續(xù)、逐漸的破壞形式，當(dāng)?shù)毒吣�損到一定程度時(shí)，必須重磨或更換新刀，加工中心否則，不但影響工件的加工精度和表面質(zhì)量，搖臂鉆床而且還會(huì)使刀具磨損得更快，甚至崩刃，造成重磨困難和刀具材料浪費(fèi)。
    1．刀具的磨損方式
    (1)后刀面磨損。磨損的部位主要發(fā)生在后刀面。這種磨損一般發(fā)生在切削脆性金屬或以較小的(o，<0．1mm)切削塑性金屬的條件下。此時(shí)前刀面上的機(jī)械摩擦較小溫度較低，而后刀面上與過渡表面之間存在著強(qiáng)烈的磨損。
    (2)前刀面磨損。磨損的部位主要發(fā)生在前刀面上。當(dāng)切削速度較高、切削厚度較大及加工塑性金屬時(shí)，切屑會(huì)在前刀面上刃口后方磨出一個(gè)月牙洼，當(dāng)月牙洼逐漸加深加寬，接近刃口時(shí)，會(huì)因切削刃強(qiáng)度降低而使刀刃損壞。
    (3)邊界磨損。切削鋼料時(shí)，常在主切削刃靠近工件外表皮處以及副切削刃靠近刀尖處的后刀面上，磨出較深的溝紋。此兩處分別在主、副切削刃與工件待加工或已加工表面接觸的地方。
    發(fā)生邊界磨損的主要原加工中心因：①切削時(shí)，在刀刃附近的前、后刀面上，壓應(yīng)力和剪應(yīng)力很大，但在工件外表面處的切削刃上應(yīng)力突然下降，形成很高的應(yīng)力梯度，引起很大的剪應(yīng)力，搖臂鉆床同時(shí)前刀面上切削溫度最高，而與工件外表面接觸點(diǎn)由于受空氣或切削液冷卻，造成很高的溫度梯度，也引起很大的剪應(yīng)力，因而在主后刀面發(fā)生邊界磨損；②由于加工硬化作用，靠近刀尖部分的副切削刃處的切削厚度減小至零，引起這部分刀刃打滑，使副后刀面上發(fā)生邊界磨損；
    ③加工鑄、鍛件等工件時(shí)外皮太粗糙，而發(fā)生邊界磨損。
    2．刀具磨損的原因
    (1)磨粒磨損。又稱為機(jī)械擦傷磨損，是工件或切屑上的硬質(zhì)點(diǎn)，將刀具表面上刻劃出深淺不一的溝痕而造成的磨損。
    (2)粘結(jié)磨損。在切削塑性金屬材料時(shí)，切屑與前刀面，工件與后刀面在較大的壓力和適當(dāng)?shù)那邢鳒囟茸饔孟�，�?huì)產(chǎn)生材料分子之間的吸附作用，使加工中心刀具表面局部強(qiáng)度較低的微粒被切屑或工件粘結(jié)帶走，從而使刀具磨損。
    (3)擴(kuò)散磨損。在高溫切削時(shí)，刀具與工件之間的合金元素相互擴(kuò)散，搖臂鉆床使刀具材料的物理、力學(xué)性能降低，從而加劇刀具的磨損。
    (4)相變磨損。當(dāng)?shù)毒呱献罡邷囟瘸�過材料相變溫度時(shí)，刀具表面金相組織發(fā)生變化。如馬氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，使硬度下降，磨損加劇并使刀具迅速失去切削能力。
    (二)刀具磨損過程及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)
    1．刀具的磨損過程
    刀具的磨損過程一般可分為三個(gè)階段。通常所說的刀具磨損主要指后刀面的磨損，因?yàn)榇蠖鄶?shù)情況下后刀面都有磨損，后刀面磨損量佃大小對加工精度和表面粗糙度影響較大，而且測量也較方便，故一般都用后刀面上的磨損量來反應(yīng)刀具磨損的程度。
    (1)初期磨損階段(OA段)。加工中心新刃磨的刀具后刀面存在著粗糙不平之處及顯微裂紋、搖臂鉆床氧化或脫碳層等缺陷，表層組織較不耐磨，且因切削刃較鋒利，后刀面與加工表面接觸面積較小，壓應(yīng)力較大，所以這一階段磨損較快。
    (2)正常磨損階段(AB段)。經(jīng)初期磨損后，刀具的粗糙不耐磨表面已經(jīng)磨平，形成一個(gè)穩(wěn)定區(qū)域，刀具的磨損變得緩慢而均勻，這是正常磨損階段。這一階段是刀具工作的有效時(shí)間，使用刀具時(shí)，不應(yīng)超過這一階段。
    (3)急劇磨損階段(BC段)。當(dāng)磨損量增加到一定限度后，加工表面粗糙度增加，后刀面與工件的接觸狀況惡化，摩擦加劇，切削力與切削溫度迅速升高，磨損速度增加很快，甚至伴有刺耳的噪聲、振動(dòng)及崩刃出現(xiàn)，以致刀具損壞而失去切削能力。生產(chǎn)中為了合理使用刀具，保證加工質(zhì)量，應(yīng)當(dāng)避免達(dá)到這個(gè)磨損階段，應(yīng)在這一階段到來之前就及時(shí)換刀或更換刀刃。
    2．刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)
    刀具磨損到一定限度就不能再繼續(xù)使用加工中心，即對刀具規(guī)定一個(gè)允許磨損量的最大限度，搖臂鉆床這一磨損限度稱為磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。國際標(biāo)準(zhǔn)ISO統(tǒng)一規(guī)定，以1／2處后刀面上測定的磨損量佃作為刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。自動(dòng)化生產(chǎn)中用的精加工刀具，常以沿工件徑向的刀具磨損尺寸作為衡量刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)，稱為刀具徑向磨損量NB。
    加工條件不同，磨鈍標(biāo)準(zhǔn)也有變化。例如，精加工的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)較小，粗加工則取較大值。工件的可加工性、刀具制造及刃磨難易程度等都是確定磨鈍標(biāo)準(zhǔn)時(shí)應(yīng)考慮的因素。
    推薦車刀的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)：
    (1)高速鋼或陶瓷車刀。后刀面是有規(guī)則的磨損，取陽二0．3mm；后刀面是無規(guī)則磨損、劃傷、剝落或有嚴(yán)重溝痕，取佃。。：0．6mm。
    (2)硬質(zhì)合金車刀。后刀面是有規(guī)則的磨損，取Vg：0．3mm；后刀面無規(guī)則磨損，則佃。。二0．6mm；前刀面磨損量KT：0．06+0．3／，其中／為進(jìn)給量。
    生產(chǎn)實(shí)際中，不能經(jīng)常卸下刀具測量磨損量，操作者可根據(jù)直覺來判斷刀具是否達(dá)到工藝磨鈍標(biāo)準(zhǔn)，搖臂鉆床如已加工表面粗糙度值增大、切屑發(fā)毛變色、加工中心切削溫度急劇上升、發(fā)生振動(dòng)或噪聲增大等都說明刀具已經(jīng)磨鈍，需要及時(shí)換刀。在大量生產(chǎn)和自動(dòng)線上應(yīng)根據(jù)工件的精度要求用統(tǒng)計(jì)方法來制定磨鈍標(biāo)準(zhǔn)，定時(shí)換刀。
    (三)刀具耐用度
    刀具耐用度是刀具磨損的另一種表示方法，指一把新刃磨后的刀具從開始切削到磨損量達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為止的切削時(shí)間稱為刀具耐用度，以廠表示，單位是min。刀具耐用度指的是純切削的時(shí)間，搖臂鉆床即刀具在兩次重磨之間的純切削時(shí)間的總和。在實(shí)際生產(chǎn)中，用耐用度來控制磨損量陽的大小比其他方法更為方便。

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