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机床切削刀具磨损的原因有哪些?

http://www.b2b.hc360.com 中国金属加工网 信息来源:Author发布时间:2018年10月22日浏览:652

  由于数控机床的主轴、进给系统等功能部件设计制造技术的突破,数控机床的主轴转速和进给速度均大幅度提高,高速切削加工对刀具提出了一系列新的要求。研究表明,高速切削时,造成刀具损坏的主要原因是在切削力和切削温度作用下因机械摩擦、粘结、化学磨损、崩刃、破碎以及塑性变形等的引起的磨损和破损。

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  一、高速切削刀具的磨损形态

  高速切削时刀具的主要磨损形态为后刀面磨损、微崩刃、边界磨损、片状剥落、前刀面月牙洼磨损、塑性变形等。

  (1)后刀面磨损是高速切削刀具最经常发生的磨损形式,可看作是刀具的正常磨损。

  (2)微崩刃是在刀具切削刃上产生的微小缺口,通过选用韧性好的刀具材料、减小进给量、改变刀具主偏角以增加稳定性等措施,均可减小微崩刃的发生概率。

  (3)边界磨损发生在刀具后刀面的刀工接触边缘处,形状通常为狭长沟槽,因此也称为沟槽磨损。

  (4)片状剥落多发生在刀具的前、后刀面上,其原因是刀—屑或刀—工接触区的接触疲劳或热应力疲劳所致。

  (5)前刀面月牙洼磨损最常出现在塑性金属的高速切削加工中。塑性变形多发生在切削温度较高而刀具红硬性较差的切削条件下,超硬刀具材料在切削速度很高时也可能发生塑性变形现象。

  二、切削刀具的磨损机理

  前刀面与切屑间的摩擦副和后刀面与已加工表面间的摩擦副,其中前者影响刀具前刀面的磨损,后者影响刀具后刀面的磨损,前、后刀面的磨损均影响刀具寿命。

  (1)陶瓷刀具

  陶瓷刀具具有硬度高、耐磨性能及高温力学性能优良、化学稳定性好、不易与金属发生粘结等特点。陶瓷刀具的磨损是机械磨损与化学磨损综合作用的结果,其磨损机制主要包括磨料磨损、粘结磨损、化学反应、扩散磨损、氧化磨损等。

  (2)立方氮化硼刀具

  立方氮化硼是氮化硼的致密相,具有一致的耐磨性和抗冲击性,并有很高的硬度和耐热性、优良的化学稳定性和导热性以及低摩擦系数。但由于切削过程中的高温、高压、切屑与前刀面间的摩擦以及工件材料中有关化学元素与之发生粘结、亲和发生化学磨损,导致前刀面出现月牙洼磨损。

  (3)金刚石刀具

  金刚石材料可分为天然金刚石和人造金刚石,天然金刚石具有自然界物质中最高的硬度和导热系数。近年来开发的多种采用化学机理研磨金刚石刀具的方法和保护气氛钎焊金刚石技术使天然金刚石刀具的制造变得相对容易,从而使天然金刚石刀具在超精密镜面切削领域得到广泛应用。

  (4)金属陶瓷刀具

  金属陶瓷的硬度、强度、韧性、抗塑性变形和抗崩刃性能等均有显著改善,尤其是高温强度、高温硬度、导热性、抗氧化性和抗热震性能得到提高,与钢的亲和力小,摩擦系数小,抗月牙洼磨损和抗粘结能力强,但抗塑性变形能力较差,在对高硬材料进行高速切削时常因刀刃的塑性变形而导致刀刃损坏。

  (5)涂层刀具

  涂层刀具具有很强的抗氧化性能和抗粘结性能,因而具有良好的耐磨性和抗月牙洼磨损能力。涂层的摩擦系数较低,能有效降低切削时的切削力及切削温度,因而可大大提高刀具耐用度。涂层刀具用于高速切削时,由于切削温度较高,可使涂层与基体的结合强度削弱,容易产生剥落、崩碎等损伤。

  三、根据工件材质选用刀具

  影响切削刀具磨损寿命的因素较多,如工件材料与刀具材料的匹配、切削方式、刀具几何形状、切削用量、切削油、振动等对刀具磨损寿命都有显著影响。

  (1)铸铁的高速切削

  铸铁的高速切削加工在铸铁的高速切削加工中,正确选择刀具材料是提高加工效率的关键。适用于高速切削铸铁零件的刀具材料主要有超细晶粒硬质合金、金属陶瓷、陶瓷、立方氮化硼和涂层刀具等。

  (2)淬硬钢的高速切削

  硬质合金刀具的工作寿命最低,这是由于工件材料硬度很高,导致加工时的切削力和切削温度较高,造成硬质合金刀具迅速磨损、剥离乃至断裂破损。陶瓷刀具和立方氮化硼刀具的工作寿命随着切削速度的提高而增加,当达到最大临界值后则开始降低。

  四、选用切削油减少刀具磨损

  (1)硅钢是比较容易切削的材料,一般为了工件成品的易清洗性,在防止毛刺产生的前提下会选用低粘度的切削油。

  (2)碳钢在选用切削油时应根据加工的难易及脱脂条件来决定较佳粘度。

  (3)镀锌钢因为和氯系添加剂会发生化学反应,所以在选用切削油时应注意可能发生白锈的问题,而使用亿达渤润硫型专用切削油可以避免生锈问题,但加工后应尽早脱脂。

  (4)不锈钢一般使用含有硫氯复合型添加剂的切削油,在保证极压加工性能的同时,避免工件出现毛刺、破裂等问题。

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  以上就是机床刀具磨损的常见原因,通过对工件原料、设备工艺、切削参数等全面分析选用合适的刀具可以有效延长刀具的使用寿命,提高生产效率。亿达渤润石化是国内最大的高端金工助剂基地,自主研发的切削油具有优异的极压抗磨性能,可以有效的提高工件的精度和效率,并且对人体、工件、设备、环境没有危害,是国内众多金属加工企业的指定合作伙伴,在实际应用中得到国内外客户的一致好评。


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