现代机械制造业中的刀具失效形式分析
微径钻铣刀具的失效形式及抑制措施分析

微径钻铣刀具的失效形式及抑制措施分析马利杰1,郭长永2,武民1,苏建修1(1.河南科技学院机电学院,河南新乡453003;2.南阳技师学院数控工程系,河南南阳 473008)摘要:由于具有刃口半径效应、径向刚度差、旋转速度高、切削稳定性差等特性,微径钻、铣刀具具有不同于常规尺度钻、铣刀具的失效特征。
基于大量钻削和立铣削试验,在对常规尺度麻花钻、平头立铣刀的一般失效形式简要分析的基础上,研究了微径麻花钻和平头立铣刀的特殊失效形式及原因,提出了抑制微径钻、铣刀具失效的基本方法。
结果表明:容屑空间堵塞、塑性变形、断齿是微径钻、铣刀具常见的失效形式;随着刀具直径减小、转速增高,整体断裂成为微径钻、铣刀具的最主要失效形式;改善材料切削性能、提高切削液作用效果、优选刀具材料及结构、优化切削工艺是抑制微径钻、铣刀具失效的根本措施。
关键词:微细切削;微径麻花钻;微径端铣刀;刀具失效;失效原因;抑制措施1 引言微细切削是为了适应机电产品微小型化的发展趋势而出现的一种精密加工技术,它是采用线度尺寸微小的刀具对毫米级总体尺度零件进行微米级切削层去除的加工工艺[1-2]。
微细切削不是常规切削尺度上的简单缩小,从原理上讲它属于介观尺度加工的范畴,刃口半径效应、最小切削厚度、切削负前角、耕犁现象增强等都是微细切削不同于常规尺度切削的独特机理[2-3]。
正因为切削机理不同,微细切削刀具的失效机理与常规切削刀具也有所不同,因此,研究微细切削刀具的失效形式、失效原因和抑制措施,对于提高微细切削质量、抑制刀具失效、提高加工效率具有重要的理论意义和应用价值。
微细钻削和微细立铣削是两种最主要的微细切削工艺,除具有微细切削的基本特征之外,刀具直径小、径向刚度差、转速高、载荷分布不均等工艺特征也使微径钻、铣刀具的失效机理与其它切削刀具有所不同[4-5]。
微径麻花钻和平头立铣刀是微细钻削和立铣削中最常用的两种刀具,主要对这两种微径刀具的失效形式、失效原因及其抑制措施进行分析。
刀具失效分析

车削培训
3
积屑瘤
加工过程中温度过高时,工件的颗粒黏附在刀片上形成积屑瘤。当积屑瘤脱落时, 会造成刀刃局部破损。 补救措施: 补救措施: 改变切削速度,采用冷却液,扩大前角。
车削培训
4
条纹状磨损
主种磨损现象主要是由于切削速度太高或工件太硬而引起的严重摩擦。 补救措施: 降低切削速度,选择更耐磨的硬质合金。
车削培训
5
梳状裂纹
由于温度变化,尤其是在断续切削时,会在刀刃上出现裂纹。 补救措施: 补救措施: 选择一种耐热性能更好的材料,使用冷却液要么不间断并且足量,要么干脆不使用。
车削培训
6
崩刃
崩刃产生的原因有积屑瘤,颤动,出屑冲击或切削中断。 补救措施: 补救措施: 参见积屑瘤,在振动时使用正型前角和倾斜角,使用较小的刀尖圆角,刀杆调到刀 具中间位置,减小悬臂长度,采用较大的主偏角(90度)。 选用比较稳定的刀刃几 何形状来防止出屑冲击, 通过改变切削值或改变 排屑槽来改变排屑方向, 选择较硬的硬质合金材 料。
车削培训
9
车刀中心高度不正确
车刀中心高度太高会 引起车刀实际后角 的减小。在车削端 面接近中心处由于 车端面本身的原因 又导致后角的进一 步减小,从而会引 起崩刃。 补救措施:
检查刀具中心高 降低在接近中心 时的进给量
车削培训
10
车削中常见问题的解决
解决办法 切削速度 切削深度 用途代码 刀尖半径 进给量 前角
补救措施:
降低切削速度 选择更耐磨的硬质合金 检查刀尖高训
2
月牙洼磨损
切削速度过高,进给速度过高,或切削前角太小都是产生月牙洼磨损的原因。流出 的高温切屑在硬质合金刀片的切削表面产生月牙洼磨损。过量的月牙洼磨损回削 弱切削刃,导致切屑变形以及切削力增大,增加刀刃破损的危险。 补救措施: 补救措施:
刀具模具失效模式分析

PVD涂层刀具、模具失效分析郭 硕摘要:1、阐述了刀具、模具的基本失效模式;2、失效模式与原因分析的方法;3、刀具、模具经过PVD (物理气相沉积)处理后,失效模式的分析与改善方法。
关键字:PVD、ALTiN、TiCN、TiN、磨损、失效模式1、概述1.1失效:即产品丧失规定功能。
(国标GB3187-82中定义)比如刀具刃口磨损变钝,不能继续切削使用。
1.2失效模式:是指失效的外在宏观表现形式和过程规律,一般可理解为失效的性质和类型。
1.3失效分析:是指判断产品失效模式,查找失效机理和原因,提出改善和预防措施的活动。
2、失效模式2.1 主要的失效模式(针对模具、刀具、机械零件等)2.1.1 磨损2.1.2 断裂2.1.3 变形2.1.4 腐蚀2.2 磨损2.2.1 磨损过程(如下图所示)(1)磨合阶段(Ⅰ区,O~A)(2)正常磨损阶段(Ⅱ区,A~B)(3)快速磨损阶段,也称严重磨损阶段(Ⅲ区,B~C)图1 磨损过程示意图z磨损是一定会发生的,我们的分析与研究只是为了尽可能延长“正常磨损阶段”(即Ⅱ区)的时间,并能对B点的到来作出准确的预测。
2.2.2 磨损的分类(1)粘着磨损:相对运动的物体,接触表面发生了固相粘着,使材料从一个表面转移到另一个表面的现象。
粘着磨损情况严重时会出现“咬死”“卡死”现象。
z产生原因:①表面粗糙,表面凸起来的部分在摩擦过程中,受到很大压力发生塑性变形,进而彼此粘着。
②接触的两种材料之间物理、化学特性接近,有粘着在一起的可能,比如金属之间可能发生粘着,而金属和木材之间就不可能发生粘着。
z对于刀具、模具而言,轻微的情况就是粘料、积屑,以及进而形成的擦伤、拉毛等。
比如五金拉伸模具,模具表面粘料后,产品将出现拉毛、擦伤等异常。
(2)磨粒磨损:又称磨料磨损或研磨磨损,是指两物体接触时,一方硬度比另一方大得多时,或接触面之间存在着硬质颗粒时,所产生的磨损。
z此类磨损,在我们涂层的模具或零件应用中极为常见。
数控刀具的失效形式及对策

数控刀具的失效形式及对策
切削过程,刀具磨损到一定限度,刀刃崩刃或破损,刀刃卷刃(塑变)时,刀具丧失其切削能力或无法保障加工质量,称之为刀具失效。
刀具破损主要形式及产生原因对策如下:
1、后刀面磨损
由机械应力引起出现后刀面上摩擦磨损。
由于刀具材料过软,刀具后角偏小,加工过程切削速度太高,进给量太小,造成后刀面磨损过量,使得加工表面尺寸精度降低,增大摩擦力。
应该选择耐磨性高刀具材料,同时降低切削速度,提高进给量,增大刀具后角。
这样才能避免或减少后刀面磨损现象发生。
2、边界磨损
主切削刃上边界磨损常见于与工件接触面处。
主要原因工件表面硬化、锯齿状切屑造成摩擦,影响切屑流向并导致崩刀。
只有降低切削速度进给速度,同时选择耐磨刀具材料并增大前角使切削刃锋利。
3、前刀面磨损(月牙洼磨损)
前刀面上由摩擦扩散导致磨损。
前刀面磨损主要由切屑工件材料接触以及对发热区域扩散引起。
另外刀具材料过软,加工过程切削速度太高,进给量太大,也前刀面磨损产生原因。
前刀面磨损会使刀具产生变形、干扰排屑、降低切削刃强度。
主要采用降低切削速度进给速度,同时选择涂层硬质合金材料,可以减少前刀面磨损。
4、塑性变形
切削刃高温或高应力作用下产生变形。
切削速度、进给速度太高以及工件材料硬质点作用,刀具材料太软切削刃温度很高等现象产生塑性变形主要原因。
它将影响切屑形成质量,有时也可导致崩刀。
可以采取降低切削速度进给速度,选择耐磨性高导热系数高刀具材料等对策,以减少塑性变形磨损产生。
【数控刀具的失效形式及对策】。
刀具失效形式

车床类刀具知识(三)刀具失效形式3)数控车床刀具失效形式数控车床刀具在切削过程中将逐渐产生磨损。
当刀具磨损量达到一定程度时,可以明显地发现切削力加大,切削温度上升,切屑颜色改变,数控车床甚至产生振动。
同时,工件尺寸可能会超出公差范围,车床电器已加工表面质量也明显恶化。
此时,必须对刀具进行重磨或更换新刀。
打时刀具也可能在切削过程中会突然损坏而失效,造成刀具破损。
刀具的磨损、破损及其使用寿命(也称耐用度)关系到切削加工的效率、质量和成本,因此它是切削加工中极为重要的问题之一。
①刀具磨损的方式。
a.前刀面磨损(月牙洼磨损)。
在切削速度较高、切削厚度较大的情况下加工塑性金属,当刀具的耐热性和耐磨性稍有不足时,切屑在前刀面上经常会磨出一个月牙洼。
在前刀面上相应于产生月牙洼的地方,其切削温度最高,因此磨损也最大,从而形成一个凹窝(月牙洼)。
月牙洼和切削刃之间有一条小棱边。
在磨损的过程中,月牙洼宽度逐渐扩展。
当月牙洼扩展到使棱边变得很窄时,切削刃的强度大为削弱,极易导致崩刃。
月牙洼磨损量以其深度KT表示。
b.后刀面磨损。
由于加工表面和后刀面间存在着强烈的摩擦,在后刀面上毗邻切削刃的地方很快被磨出后角为零的小棱面,这种磨损形式叫做后刀面磨损。
在切削速度较低、数控车床切削厚度较小的情况下切削塑性金属以及加工脆性金属时,一般不产生月牙洼磨损,但都存在着后刀面磨损。
c.前刀面和后刀面同时磨损。
车床电器这是一种兼有上述两种情况的磨损形式。
在切削塑性金属时,经常会发生这种磨损。
②刀具磨损的原因。
为了减小和控制刀具的磨损,为了研制新的刀具材料,必须研究刀具磨损的原因和本质。
切削过程中的刀具磨损具有下列特点:刀具与切屑、工件间的接触表面经常是新鲜表面;接触压力非常大,有时超过被切削材料的屈服强度;接触表面的温度很高,对于硬质合金刀具可达800~1000~C,对于高速钢刀具可达300~600~C。
在上述条件下工作,刀具磨损经常是机械的、热的、化学的三种作用的综合结果,可以产生磨料磨损、冷焊磨损(有的文献称为黏结磨损)、扩散磨损和氧化磨损等。
数控刀具失效原因及预防措施

数控刀具失效原因及预防措施在切削过程中,刀具磨损到一定限度,刀刃崩刃或破损,刀刃卷刃(塑变)时,刀具丧失其切削能力或无法保障加工质量,称之为刀具失效。
数控刀具的失效模式分为8种:1.后刀面磨损产生原因:由机械应力引起的出现在后刀面上的摩擦磨损。
由于刀具材料过软,刀具的后角偏小,加工过程中切削速度太高,进给量太小,造成后刀面磨损过量。
预防措施:应该选择耐磨性高的刀具材料,同时降低切削速度,提高进给量,增大刀具后角。
2.边界磨损产生原因:主要是工件表面硬化、锯齿状切屑造成的摩擦,影响切屑的流向并导致崩刀。
预防措施:只有降低切削速度和进给速度,同时选择耐磨刀具材料并增大前角使切削刃锋利。
3、前刀面磨损(月牙洼磨损)产生原因:(1)前刀面磨损主要由切屑和工件材料的接触以及对发热区域的扩散引起;(2)另外刀具材料过软,加工过程中切削速度太高,进给量太大,也是前刀面磨损产生的原因。
影响:前刀面磨损会使刀具产生变形、干扰排屑、降低切削刃强度。
预防措施:主要采用降低切削速度和进给速度,同时选择涂层硬质合金材料,可以减少前刀面的磨损。
4.塑性变形产生原因:切削刃在高温或高应力作用下产生的变形。
切削速度、进给速度太高以及工件材料中硬质点的作用,刀具材料太软和切削刃温度很高等现象是产生塑性变形的主要原因。
它将影响切屑的形成质量,有时也可导致崩刀。
预防措施:可以采取降低切削速度和进给速度,选择耐磨性高和导热系数高的刀具材料等对策,以减少塑性变形磨损的产生。
5.积屑瘤产生原因:工件材料在刀具上的粘附造成的。
影响:积屑瘤降低加工表面质量并会改变切削刃形状最终导致崩刃。
预防措施:采取的对策有提高切削速度,选择涂层硬质合金或金属陶瓷等与工件材料亲和力小的刀具材料,并使用冷却液。
6.刃口剥落切削刃上出现一些很小的缺口,而非均匀的磨损。
产生原因:主要由于断续切削,切屑排除不流畅造成。
预防措施:应该在开始加工时降低进给速度的刀具材料和切削刃强度高的刀片,就可以避免刃口剥落现象的产生。
【精品完整版】盾构机刀具刀盘的失效形式分析及预防措施

毕业设计文件设计题目:盾构机刀具刀盘的失效形式分析及预防措施摘要:近年来,随着科学与技术的不断发展,人们对空间需求已经从地上逐步发展到地下,开发利用地下空间最主要的工具就是隧道挖掘机。
盾构机是一种专门用于开挖地下隧道的大型成套施工设备,在城市隧道的开挖中得到越来越广泛的应用。
刀具作为盾构机上最重要的部件,国内对它的设计研究尚处起步阶段。
而刀盘是全断面隧道掘进机的设计关键,是影响其掘进性能的决定性因素。
本论文对盾构机刀具和刀盘的选型以及失效形式分析及预防措施进行了研究,具体内容如下:研究了刀具的形式及配置分析,详细的阐述了刀具的磨损与耐用度,分析了刀具的失效形式与管理。
并对刀盘的型式、结构、功能与失效形式及预防措施进行了分析。
关键词:刀具刀盘失效形式刀具磨损Abstract:In recent yeas,with scientific and technical progress,people’s demand for spacehas been gradually developed from the ground to underground,the most importanttool to exploit and utilize underground space is shield machine. The shield machine is one kind uses in excavating the underground tunnel specially the large-scale complete set construction,Excavates in the city tunnel obtains the more and more widespread application. The cutting tool takes on the shield machine most important part, Domestic to its design research still place start stage. However,Being acrucial factor in influencing the performance of shield machine,the cutterhead designis one of the key issues of shield machine. The present paper has conducted the research to the shield machine cutting tool and the cutter head shaping as well as the expiration form analysis and the preventive measure, The concrete content is as follows: Has studied the cutting tool form and the disposition analysis, Detailed elaboration cutting tool attrition and abrasive resistance, Has analyzed the cutting tool expiration form and the management. Has analyzed the cutting tool expiration form and the management.And to the cutter head pattern, the structure, the function and the expiration form and the preventive measure has carried on the analysis.key words:Cutting tool cutter-head Failure forms Cutting tool at目录前言 (1)1盾构机刀具的失效形式分析及预防措施 (3)1.1盾构机的介绍 (3)1.2盾构机刀具的管理与维护 (4)1.2.1刀具的配置 (4)1.2.2刀具管理的主要内容 (6)1.2.3延长盾构机刀具使用寿命的措施 (8)1.3刀具的失效分类与刀具分布 (9)1.3.1刀具失效的分类 (9)1.3.2各种位置上刀具的分布情况 (10)1.4刀具失效的原因分析 (10)1.5预防刀具失效的技术措施 (12)1.6本章小结 (12)2盾构机刀具磨损及耐用度分析研究 (13)2.1刀具磨损问题 (13)2.2滚刀磨损状况和磨损相关因素 (13)2.2.1滚刀磨损的主要形式 (13)2.2.2与滚刀磨损相关的地质因素 (15)2.2.3刀盘形式与刀具组合因素 (16)2.2.4施工控制因素 (16)2.2.5工程设计因素 (16)2.3提高刀具耐用度的对策 (17)2.3.1与地质相匹配的刀具配置 (17)2.3.2改善刀具磨损情况的措施 (18)2.4本章小结 (19)3刀盘的型式、结构、功能与失效分析 (20)3.1刀盘的型式分析 (20)3.1.1常见的盾构刀盘型式 (20)3.2刀盘的结构分析 (22)3.2.1刀盘的主要结构 (22)3.3刀盘的功能分析 (23)3.4刀盘的失效分析 (23)3.5本章小结 (24)结束语 (25)参考文献 (26)。
刀具失效分析

保密资料,仅供内部使用
© 2013 Kennametal Inc. l All rights reserved. l Proprietary and Confidential l 19 of 34
机械失效
机械崩刃 (后刀面崩刃)定位不当,过长 切削力
保密资料,仅供内部使用
© 2013 Kennametal Inc. l All rights reserved. l Proprietary and Confidential l 20 of 34
(前刀面 )
(后刀面)
保密资料,仅供内部使用
© 2013 Kennametal Inc. l All rights reserved. l Proprietary and Confidential l 8 of 34
积屑瘤-前刀面
- 工件材料熔结到切削刀具前刀面。 - 使刀具微观几何形状(槽形)发生变化,引起切削力 的增大,最终导致刀具断裂。
保密资料,仅供内部使用
© 2013 Kennametal Inc. l All rights reserved. l Proprietary and Confidential l 15 of 34
热变形
• 刀刃上的折皱或者钝化
– 刀具软化使得硬质合金颗粒流动 – 由于高温高压引起
• 通常在高速下加工合金钢产生
认识刀具失效机理的重要性 哪个是后刀面崩刃?
A
B
C
D
保密资料,仅供内部使用
© 2013 Kennametal Inc. l All rights reserved. l Proprietary and Confidential l 29 of 34
认识刀具失效机理的重要性 哪个是切深处破损?
第6章-刀具磨损破损和刀具耐用度

• (3)急剧磨损阶段 当刀具磨损量增加到一定限度时,切削力、 切削温度将急剧增高,刀具磨损速度加快.直至丧失切削能 力,此阶段称为急剧磨损阶段。在急剧磨损阶段让刀具继续 工作是一件得不偿失的事倩,既保证不了加工质量,又加速 消耗刀具材料,如出现刀刃崩裂的情况,损失就更大。刀具 在进入急剧磨损阶段之前必须更换。
x、y、z—指数,分别表示各切削用量对刀具耐用度影响的程度。
用YTl5硬质合金车刀切削σb=0.637GPa的碳钢时, (f>0.7mm/r)切削 用量与刀具耐用度的关系为:
T
v5
f
CT
a 2.25
0.75 p
由上式看出,切削速度对刀具耐用度的影响最大,进给量f次之,切
削深度ap影响最小,这与三者对切削温度的影响顺序完全一致;
(1)合理选择刀具材料 用作断续切削的刀 具,刀具材料应具有一定的韧性。
(2)合理选择刀具几何参数 通过选择合适 的几何参数,使切削刃和刀尖有较好的强度。在 切削刃上磨出负倒棱是防止崩刃的有效措施。
(3)保证刀具的刃磨质量 切削刃应平直光 滑,不得有缺口,刃口与刀尖部位不允许烧伤。
(4)合理选择切削用量 防止出现切削力过大 和切削温度过高的情况。
• 精加工时磨钝标准取较小值,粗加工时取 较大值;工艺系统刚性差时,磨钝标准取 较小值;切削难加工材料时,磨钝标准也 要取较小值。
第四节 刀具耐用度的经验公式及刀具耐用度的分布
1.刀具耐用度定义
从刀具刃磨后开始切削,到其磨损量达到刀具磨钝标准所 经过的总切削时间。这实际上也是表示刀具切削性能的一个指 标,或刀具耐磨损性能的表示,以下用符号T表示。
数控刀具失效形式

3.进给量过大
4.切屑与前刀面损发热区域扩散
影响排屑
降低主切削刃强度
1.降低切削速度
2.降低进给量
3.选用涂层硬质合金刀具材料
边界磨损
主切削刃上的边界磨损
1.工件材料表面硬化
2.锯齿状切屑
影响切屑流向
导致崩刃
1.降低切削速度
2.降低进给量
3.选用耐磨刀具材料
4.增大前角
积屑瘤
粘附堆积在主切削刃旁的前刀面上的工件材料的微粒
数控刀具的失效形式
失效形式
失效理念
刀具失效的原因
产生的影响
控制失效方法与对策
后刀面磨损
机械应力导致摩擦磨损
1.刀具材料硬度不足
2.后角偏小
3.切削速度过高
4.进给量过大
降低加工尺寸精度
1.选用耐磨刀具材料
2.降低切削速度
3.减小进给量
4.增大后角
前刀面磨损
摩擦和扩散导致前刀面磨损
1.刀具材料硬度不足
1.工件材料塑性太大
2.中速切削(5-50)m/min
3.切削热
1.引起振动导致崩刃
2.降低表面质量
3.降低尺寸精度
1.改善工件材料的切削加工性能
2.选用亲和力小的涂层硬质合金和陶瓷刀具材料
3.使用合适的冷却液
刃口剥落
切削刃上出现小缺口
排屑不畅所致
降低加工表面质量
降低尺寸精度
1.选用强度高的刀具材料
2.改善刀具几何角度
崩刀
切削刃大片崩落
切削应力过大
刃口强度不足
刀具材料强度与韧度不足
切削不能进行
1.选用强度韧度高的刀具材料
2.降低切削负均匀导致
机械加工中的刀具磨损与寿命分析

机械加工中的刀具磨损与寿命分析引言:机械加工是一项重要的制造工艺,各种复杂的零件都需要通过机械加工技术来加工制造。
而在机械加工过程中,刀具是至关重要的工具之一,刀具的磨损与寿命对于机械加工的质量和效率起着至关重要的作用。
本文将着重探讨机械加工中刀具的磨损现象及其对刀具寿命的影响。
一、刀具磨损的类型及原因1. 切削刃磨损切削刃磨损是刀具磨损的主要形式,主要原因有切削温度过高、材料磨损、焊接现象等。
高温会使切削刃产生软化和烧蚀,从而降低刀具的硬度和耐磨性。
材料磨损则是由于材料附着在切削刃上形成切削力,造成切削刃的磨损。
焊接现象指的是由于高温和压力使金属材料熔化并粘附在切削刃上。
2. 刀柄磨损刀柄磨损是由于切削力和挠度引起的,挠度会导致刀柄产生弯曲,使刀具受到过大的压力,从而导致刀柄磨损。
此外,切削力的大小和方向也对刀柄磨损产生影响。
3. 刀具断裂刀具断裂是指刀具在加工过程中发生的破裂现象。
刀具断裂的原因通常有刀具强度不足、切削震动、刀具使用不当等。
高速切削时,刀具往往受到很大的冲击负载,如果刀具的强度不足,容易导致刀具断裂。
二、刀具磨损对于刀具寿命的影响1. 降低切削质量当刀具磨损严重时,切削质量会受到影响。
切削刃磨损会降低切削刃的锋利度,导致零件切削面的质量下降。
刀柄磨损则会引起刀具振动,进而使被加工材料产生切削面的波痕。
2. 减少刀具寿命刀具磨损会缩短刀具的寿命。
磨损会导致刀具的精度下降,切削刃磨损会使所需切削力增加,而刀柄磨损则会导致刀具断裂。
这些磨损现象都会使刀具的寿命缩短。
三、刀具寿命分析方法1. 根据刀具的外观和磨损程度进行判断人工观察刀具的外观和磨损程度可以初步判断刀具是否需要更换。
切削刃磨损严重、切削面的表面质量下降以及刀柄的磨损等都可以通过外观观察来进行判断。
2. 利用刀具振动信号进行刀具寿命评估利用传感器监测刀具振动信号,根据刀具振动特性来评估刀具的寿命。
当刀具磨损严重时,会引起切削过程中的振动,通过分析振动信号的频谱和最大振幅变化,可以评估刀具寿命的剩余程度。
铣削加工中的加工失效分析

铣削加工中的加工失效分析铣削加工是工业中常用的加工方法之一,广泛应用于航空、汽车、机床、模具等领域。
在铣削加工中,由于加工物料和刀具的不同,可能会出现加工失效的情况,这不仅会影响加工效率和质量,还会导致刀具磨损,加剧设备维修和更换的成本。
因此,对于铣削加工中的加工失效分析并采取预防措施就显得非常重要。
一、铣削加工中的加工失效铣削加工是一种高速切削的加工过程,所以加工中会产生高温和高压力,同时会有材料流动和机械应力等多种因素同时作用。
这些因素会导致加工表面粗糙、损坏等不良现象,一些常见的加工失效如下:1. 切削刃失效:这是指铣削刀具切削刃在加工中失效,通常分为断刃、磨损、塑性变形失效,其中最常见的是磨损。
2. 表面质量失效:主要表现为表面毛刺、硬化、脆性断裂等不良现象,常见原因是加工参数选择不当,刀具磨损严重等。
3. 刀具烧损:由于高温或者不良润滑等原因,刀具表面会出现氧化或者变色,进一步导致刀具寿命降低。
二、加工失效的分析方法在铣削加工过程中,如何快速有效地发现加工失效的原因,是加工质量的保障。
目前,有多种分析方法被广泛采用:1. 金属显微分析:通过显微镜观察加工后的样品切削区域的组织结构,分析加工中可能存在的问题。
2. 表面形貌分析:通过扫描电子显微镜观察被加工物体表面的细微结构,发现加工时的形貌变化和磨损状态等。
3. 刀具形貌分析:通过扫描电子显微镜或投射显微镜等设备,研究铣削刀具不同部位的磨损情况,包括刀尖、端部和侧面。
4. 实验模拟分析:采用数值仿真技术,模拟铣削加工过程中的热、力、流等因素的作用,分析加工过程中的动力学特性和机械性能。
5. 开发预警系统:通过高频检测和智能诊断技术,建立铣削加工设备的预警系统,及时发现加工失效并进行处理,从而避免设备的进一步损坏。
三、预防措施针对铣削加工中出现的加工失效问题,采取一定的预防措施可以有效降低加工成本,提高产品质量和工作效率:1. 合理的刀具选择:选择耐磨损的切削刃、刚性好的刀柄、散热性能好的刀具材料,根据加工物料的不同选择合适的刀具切入角度和切削速度等参数。
刀具涂层失效分析报告模板

刀具涂层失效分析报告模板1. 概述该报告旨在对刀具涂层失效的原因进行分析和探讨,并针对分析结果提出相应的解决措施。
此次失效分析的刀具种类为 XXX,并且涂层为 XXX。
2. 失效现象描述在生产过程中,我们发现该批次刀具涂层失效情况比较严重,其表现为:•切削力持续升高;•刀具寿命明显缩短;•刀具表面明显磨损。
3. 失效分析3.1 初步判断首先,通过对失效现象的观察和分析,我们可以初步判断该刀具的涂层失效原因可能是:•刀具本身的质量问题;•加工条件不合适。
3.2 细致分析针对该刀具失效现象,我们在实验室进行了细致分析。
实验结果如下:1.金相组织观察通过金相组织观察,我们发现该刀具涂层的结构变得粗糙,并出现明显的裂痕。
这可能是因为加工温度过高、涂层膜层间应力过大等原因引起的。
2.X射线衍射分析通过X射线衍射分析,我们发现该涂层中含有一些非晶态(或非晶态掺杂晶态)的结构,而这种结构会增大膜层应力,造成膜层的裂纹。
同时,我们还发现涂层的晶粒尺寸变大,这可能是由于加工温度过高所引起的。
3.摩擦系数实验通过摩擦系数实验,我们发现该涂层摩擦系数不稳定,并且存在明显的摩擦曲线波动,这与涂层表面的粗糙度增大有关。
3.3 失效原因分析综合实验结果,我们认为该刀具涂层失效的原因主要有:1.加工温度过高,导致涂层中非晶态结构形成,膜层应力增大,使膜层出现裂纹;2.涂层表面由于加工粗糙度过高,摩擦系数不稳定,导致切削时涂层表面发生过大的磨损;3.涂层层间结合力降低,导致涂层层间剥离。
4. 解决方案建议针对以上分析结果,我们提出以下解决方案建议:1.调整加工温度,控制在所选涂层的最适温度范围内;2.对刀具的涂层进行更加科学的处理以提高涂层表面的平滑度;3.避免使用粗糙的加工介质,尽量使用纯水冷却液;4.对涂层的制备工艺进行优化,使涂层层间结合力增强;5.加强对涂层刀具的检测和维护管理。
5. 总结本报告对刀具涂层失效进行了分析和探讨,并提出了相应的解决方案建议。
最全面的刀具失效分析,机械加工必读!

最全面的刀具失效分析,机械加工必读!一、刀具破损1、切削刃微崩当工件材料组织、硬度、余量不均匀,前角偏大导致切削刃强度偏低,工艺系统刚性不足产生振动,或进行断续切削,刃磨质量欠佳时,切削刃容易发生微崩,即刃区出现微小的崩落、缺口或剥落。
出现这种情况后,刀具将失去一部分切削能力,但还能继续工作。
继续切削中,刃区损坏部分可能迅速扩大,导致更大的破损。
2、切削刃或刀尖崩碎这种破损方式常在比造成切削刃微崩更为恶劣的切削条件下产生,或者是微崩的进一步的发展。
崩碎的尺寸和范围都比微崩大,使刀具完全丧失切削能力,而不得不终止工作。
刀尖崩碎的情况常称为掉尖。
3、刀片或刀具折断当切削条件极为恶劣,切削用量过大,有冲击载荷,刀片或刀具材料中有微裂,由于焊接、刃磨在刀片中存在残余应力时,加上操作不慎等因素,可能造成刀片或刀具产生折断。
发生这种破损形式后,刀具不能继续使用,以致报废。
4、刀片表层剥落对于脆性很大的材料,如TiC含量很高的硬质合金、陶瓷、PCBN 等,由于表层组织中有缺陷或潜在裂纹,或由于焊接、刃磨而使表层存在着残余应力,在切削过程中不够稳定或刀具表面承受交变接触应力时极易产生表层剥落。
剥落可能发生在前刀面,刀可能发生在后刀面,剥落物呈片状,剥落面积较大。
涂层刀具剥落可能性较大。
刀片轻微剥落后,尚能继续工作,严重剥落后将丧失切削能力。
5、切削部位塑性变型具钢和高速钢由于强度小硬度低,在其切削部位可能发生塑性变型。
硬质合金在高温和三向压应力状态直工作时,也会产生表层塑性流动,甚至使切削刃或刀尖发生塑性变形面造成塌陷。
塌陷一般发生在切削用量较大和加工硬材料的情况下。
TiC基硬质合金的弹性模量小于WC基硬质合金,故前者抗塑性变形能力加快,或迅速失效。
PCD、PCBN基本不会发生塑性变形现象。
6、刀片的热裂当刀具承受交变的机械载荷和热负荷时,切削部分表面因反复热胀冷缩,不可避免的产生交变的热应力,从而使刀片发生疲劳而开裂。
机床用刀具8种常见的失效模式!

机床用刀具8种常见的失效模式!刀片失效及其对生产设备的不利影响类似于运动员磨损一双优质的跑鞋。
正如鞋子承受运动员的体重一样,刀片反复承受着巨大应力,导致磨损和损耗。
如果不进行解决,磨损会使运动员感到疼痛,并会降低制造商的加工精度和生产率。
但是,制造商可以分析所用的刀具,以尽可能延长刀具寿命和预测刀具的使用,从而保持零件的精度并减少设备性能下降。
早期刀片检查对确定失效根源至关重要,因为此时易于观察和报告。
若不采取这些重要步骤,就有可能混淆不同类型的失效模式。
为了方便刀片检查,可以使用立体显微镜。
立体显微镜具有良好的光学特性、充足的照明和至少20 倍放大率,因此对识别导致刀片过早磨损的失效模式非常有利。
后刀面磨损任何类型的材料的正常磨损都可能导致刀片失效。
正常后刀面磨损是最受欢迎的磨损形式,因为它是最容易预见的刀具失效类型。
后刀面磨损一般很均匀,它随着加工材料磨损切削刃而逐渐显现出来,类似于刀刃变钝。
当工件中坚硬的细微夹杂物或加工硬化的材料切入刀片时,会出现正常后刀面磨损。
产生这种磨损的原因包括低速切削时的磨料磨损和高速切削时的化学反应。
识别正常后刀面磨损时,会发现沿着刀片的切削刃形成一个相对均匀的磨痕。
有时,工件上的金属会擦伤切削刃,夸大了刀片磨痕的表观尺寸。
为了减缓正常后刀面磨损,重要的是采用不会发生微崩的最硬刀片材质等级,并且使用最轻快的切削刃来减少切削力和摩擦。
另一方面,后刀面快速磨损是人们不希望见到的,因为这会降低刀具寿命,无法达到15 分钟的典型切削时间。
在切削耐磨材料,比如球墨铸铁、硅铝合金、高温合金、热处理后的沉淀硬化(PH) 不锈钢、铍铜合金及钨硬质合金,以及在切削非金属材料,例如玻璃纤维、环氧树脂、强化塑料和陶瓷时,常会出现快速磨损。
快速后刀面磨损的迹象类似于正常磨损。
为了纠正快速后刀面磨损,重要的是选择更耐磨、更坚硬或镀层硬质合金刀片材质等级, 并确保使用适当的冷却液。
降低切削速度也非常有效,但这不符合生产需要,因为这会对加工周期带来不利影响。
机械加工刀具磨损分析与寿命预测

机械加工刀具磨损分析与寿命预测在机械加工过程中,刀具磨损是不可避免的问题。
刀具磨损会导致加工质量下降、加工速度下降和刀具寿命缩短等一系列问题。
因此,磨损分析和寿命预测对于提高加工效率和降低成本具有重要意义。
一、磨损分析机械加工刀具磨损主要表现为刀具前角磨损、切削刃磨损和切削刃倔强磨损等形式。
其中,刀具前角磨损是最常见的问题之一。
刀具前角磨损会导致刀具进给力增大、切削温度升高和刀具寿命减少。
通过对磨损形貌的分析,可以确定刀具磨损的原因和机制。
常见的磨损原因包括切削材料的硬度、材料的切削性能、切削速度、进给速度等因素。
二、寿命预测刀具寿命预测是一项复杂的任务。
预测刀具的寿命需要考虑多种因素,如刀具材料、切削条件、磨损机制等。
目前,常用的寿命预测方法有经验公式法、统计学方法和数值模拟方法等。
经验公式法是根据实际加工经验总结出的一种刀具寿命计算方法。
这种方法简单易行,但准确度不高,适用性有一定限制。
统计学方法是通过大量的试验数据统计分析,得出刀具寿命和刀具参数之间的关系。
这种方法具有较高的精度和可靠性,但需要大量的实验数据支持。
数值模拟方法是利用计算机技术进行刀具寿命预测。
通过建立刀具磨损的数学模型,可以预测刀具的寿命。
这种方法可以提供更加准确的结果,但需要专业的软件和计算资源支持。
三、刀具寿命延长措施为了延长机械加工刀具的寿命,可以采取以下措施:1. 选择合适的刀具材料:刀具材料的硬度和抗磨性直接影响刀具的寿命。
选择合适的刀具材料可以显著延长刀具的使用寿命。
2. 优化切削条件:通过调整切削速度、进给速度和切削深度等参数,可以降低刀具的磨损速度,延长刀具的寿命。
3. 合理的冷却润滑:在加工过程中,及时提供冷却润滑剂可以降低切削温度,减少刀具磨损。
4. 定期检查刀具状态:定期检查刀具磨损状态,及时更换磨损严重的刀具,可以减少因刀具磨损导致的加工质量问题。
综上所述,机械加工刀具磨损分析与寿命预测是机械加工过程中重要的研究方向。
机械工程中的刀具磨损机制分析

机械工程中的刀具磨损机制分析刀具是机械加工中不可或缺的工具,它直接影响着加工质量和效率。
然而,由于长时间的使用和高速摩擦,刀具会出现磨损现象,降低了其工作性能。
因此,对刀具磨损机制进行深入分析,可以帮助我们更好地了解刀具的寿命和性能。
一、刀具磨损的分类刀具磨损可以分为刀尖磨损、刀面磨损和刀柄磨损三种类型。
1. 刀尖磨损:刀尖磨损是指刀具刀尖部分由于长时间的摩擦和冲击而导致的磨损现象。
刀尖磨损会使刀具的切削力增大,加工质量下降。
常见的刀尖磨损形式有刀尖磨耗、刀尖断裂和刀尖烧蚀等。
2. 刀面磨损:刀面磨损是指刀具刀面部分由于加工材料的摩擦和冲击而导致的磨损现象。
刀面磨损会使刀具的切削力增大,加工表面粗糙度增加。
常见的刀面磨损形式有刀面磨耗、刀面剥落和刀面粘着等。
3. 刀柄磨损:刀柄磨损是指刀具刀柄部分由于长时间的振动和冲击而导致的磨损现象。
刀柄磨损会使刀具的刚性降低,加工精度下降。
常见的刀柄磨损形式有刀柄磨耗和刀柄断裂等。
二、刀具磨损的原因刀具磨损的原因主要包括材料疲劳、热磨损和化学磨损三个方面。
1. 材料疲劳:刀具在高速摩擦和冲击下,由于材料的疲劳导致刀具表面的微小裂纹逐渐扩展,最终形成磨损。
材料疲劳是刀具磨损的主要原因之一。
2. 热磨损:高速切削时,刀具与加工材料之间的摩擦会产生大量的热量,导致刀具表面温度升高。
当温度超过刀具材料的耐热极限时,刀具表面就会发生热磨损现象。
3. 化学磨损:加工材料中的化学成分会与刀具表面的材料发生化学反应,形成化学磨损。
化学磨损主要发生在高温和高压的工况下。
三、刀具磨损的预防和处理方法为了延长刀具的使用寿命和提高加工质量,我们可以采取以下措施来预防和处理刀具磨损。
1. 选择合适的刀具材料:根据不同的加工材料和工艺要求,选择具有良好耐磨性和耐热性的刀具材料,可以有效地减少刀具磨损。
2. 控制切削速度和进给量:合理控制切削速度和进给量,避免过高的切削速度和进给量导致刀具过度磨损。
刀具失效模式

确定刀具的失效模式并不十分困难——只需取下刀具(特别是在刀具目前预测寿命的约30%和70%时取下刀具),检测该加工阶段的切削刃状况,并对失效模式的描述进行对比。
(1)刀具的磨粒磨损再重复一遍,磨粒磨损是一种理想的失效模式。
磨粒磨损是因为工件材料磨擦划过刀具的主后刀面而造成的,在给定的加工中,对于某一特定刀具制造商提供的一定数量的刀片,其磨粒磨损趋向于具有重复性,因此也就具有可预测性。
磨粒磨损成为首选失效模式的另一个原因是其可以显示磨损的发展进程。
通常,切削中出现的某些现象可以表明磨粒磨损正在加大。
这些现象有的能观察到(如工件上出现毛刺、被加工表面光洁度发生变化等),有的能听到(如切削噪声逐渐变化等)。
通过这些加工现象,可以很容易地确定何时需要更换刀片。
由于磨粒磨损是一种理想的磨损形式,因此当加工中刀具出现磨粒磨损时,通常无需改变加工工艺。
当然,某些刀具牌号和涂层确实能够提供更高的耐磨性(尤其在高速切削时),如果刀具出现磨粒磨损,改用这些刀具牌号或涂层则可以延长刀具寿命。
(2)刀具的月牙洼磨损一般来说,月牙洼的产生可能同工件材料与刀片前刀面相互作用引起的任何磨损形式有关。
最常见的月牙洼磨损是由钢制工件与硬质合金刀具之间的化学作用(即刀具前刀面渗出的碳溶入切屑中)引起的。
不过,月牙洼磨损也有可能是由高速切削铸铁时切屑划过刀具前刀面的磨蚀作用所引起。
月牙洼磨损的危险性在于切削刃通常仍然完好无损,刀具也能保持相对正常的切削状态,直至刀具出人意料地突然失效。
为保护刀具前刀面避免月牙洼磨损,可采取的应对措施包括:①减小切削速度以降低切削刃温度;②减小进给率以减小刀片承受的应力;③选用涂层刀具牌号以加强对前刀面的保护;④改进刀具几何形状以减小直接作用于前刀面上的切削力。
(3)刀具的沟槽磨损刀具产生沟槽磨损的原因通常是在全切深情况下被加工工件表面某处的切削条件与其余部分相比发生恶化造成的。
导致工件表面切削条件出现差异的原因可能与工件表面剥落有关;也可能由冷作应力或加工硬化所引起;还有可能与某些似乎无关紧要的因素——例如油漆——有关,工件表面的油漆有可能对切入工件不太深的切削刃起到一种淬火作用。
机械加工刀具磨损特征分析

机械加工刀具磨损特征分析随着现代制造业的不断发展,机械加工刀具的使用日益广泛。
机械加工刀具是将原材料加工成所需形状和尺寸的一种重要工具。
然而,随着使用时间的增加,机械加工刀具的磨损会使其性能下降,影响加工质量。
因此,对机械加工刀具的磨损特征进行分析有助于提高机械加工的效率和质量。
一、机械加工刀具的磨损分类机械加工刀具的磨损可以分为切削面磨损、切削刃磨损和刀身磨损。
切削面磨损是指切削面由于加工材料的高温和高压力,使刀具表面逐渐磨损和消耗。
切削刃磨损是指切削刃由于加工物料的磨损、切削力和热应力,使其边缘逐渐磨损和退化。
还有一种比较严重的磨损是由于冷却液质量不佳或冷却液的使用方法不当,造成刀身腐蚀、崩裂、变形等各种磨损的综合现象。
二、机械加工刀具的切削面特征分析对于刀具的切削面磨损,主要表现为以下特点:1.磨刃错误在使用过程中,由于切削刃的磨损不均匀或磨损过深,造成了磨刃形状失调的现象。
磨刃错误的表现是在切削表面上留下了多余的凸沟或凹槽。
2.磨痕和磨纹在加工高强度材料的时候,切削面与工件表面之间会出现严重的磨痕和磨纹,导致表面粗糙度增加和加工精度下降。
此外,磨痕和磨纹也会对工件的质量造成不良影响。
3.氧化和焊接高温和高压下,机械加工刀具表面的金属可能会发生氧化和焊接现象,导致表面光洁度下降,加工效率下降。
三、机械加工刀具的切削刃特征分析对于刀具切削刃的磨损,主要表现为以下几个特点:1.切削刃彻底消失在使用过程中,由于切削刃所处的位置过低或磨损过深,使得切削刃彻底消失,无法继续使用。
这时,需要及时对刀具进行更换。
2.切削刃后退由于材料的磨损、加工力和热应力的作用,切削刃的边缘会退后。
切削刃后退会导致切削力的增加,使机械加工过程变得不稳定,加工精度下降。
3.切削刃破损当切削刃遇到强力冲击或物料磨损较高时,严重时会导致切削刃破损,从而对加工质量产生不良影响。
四、机械加工刀具的刀身特征分析对于机械加工刀具刀身的磨损,主要表现为以下几个方面:1.破裂由于刀身的重复震动、材料过于脆弱或受到外力冲击,刀身可能会发生破裂。
刀具磨损的9种形式及应对措施

后刀面磨损原因:切削期间,与工件材料表面的摩擦会导致后刀面的刀具材料损耗。
磨损通常最初在刃线出现,并逐渐向下发展。
应对措施:降低切削速度,并同时增加进给,将可在确保生产率的情况下延长刀具寿命。
月牙洼磨损原因:切屑与刀片(刀具) 前刀面的接触导致出现月牙洼磨损,属于化学反应。
应对措施:降低切削速度,并选择具有正确槽型和更耐磨涂层的刀片(刀具) 将可延长刀具寿命。
塑性变形塑性变形是指切削刃形状永久改变,切削刃出现向内变形(切削刃凹陷) 或向下变形(切削刃下塌)。
原因:切削刃在高切削力和高温下处于应力状态,超出了刀具材料的屈服强度和温度。
应对措施:使用具有较高热硬度的材质可以解决塑性变形问题。
涂层可改进刀片(刀具) 的抗塑性变形能力。
涂层剥落涂层剥落通常发生在加工具有粘结特性的材料时。
原因:粘附负荷会逐渐发展,切削刃要承受拉应力。
这会导致涂层分离,从而露出底层或基体。
应对措施:提高切削速度,以及选择具有较薄涂层的刀片将可减少刀具的涂层剥落。
裂纹裂纹是狭窄裂口,通过破裂而形成新的边界表面。
某些裂纹仅限于涂层,而某些裂纹则会向下扩展至基体。
梳状裂纹大致垂直于刃线,通常是热裂纹。
原因:梳状裂纹是由于温度快速波动而形成。
应对措施:为防止出现这种情况,可以使用韧性更高刀片材质,并且应大量使用冷却液或者完全不用冷却液。
崩刃崩刃包括刃线的轻微损坏。
崩刃与断裂的区别在于刀片崩刃后仍可使用。
原因:有许多磨损状态组合可导致崩刃。
但是,最常见的还是热-机械以及粘附带来的。
应对措施:可以采取不同的预防措施来尽可能减轻崩刃,具体取决于导致其发生的磨损状态。
沟槽磨损沟槽磨损的特点是在最大切深出现过量的局部损坏,但这也可能发生在副切削刃上。
原因:这取决于化学磨损是否在沟槽磨损中占据主导地位,与粘着磨损或热磨损的不规则增长相比,化学磨损的发展更有规律。
对于粘着磨损或热磨损情况,加工硬化和毛刺形成是导致沟槽磨损的重要因素。
应对措施:对于加工硬化材料,选择较小的主偏角,改变切深。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
现代机械制造业中的刀具失效形式分析
作者:田育
来源:《价值工程》2011年第26期
The Analysis of the Cutting Tool Failure Mode in the Modern Mechanical Manufacturing Industry
Tian Yu
(Xi'an Technician College,Xi'an 710077,China)
摘要:本文分析了机械加工中刀具材料满足的基本条件,通过调查分析总结了不同材料刀具的主要失效形式,最后对刀具磨损的部位和刀具磨损的原因进行了深入的研究,为生产上提出减少刀具失效的措施提供了有利条件。
Abstract: The condition of cutting tool materials is pointed out, the main failure mode of cutting tools which are made with different materials is summed up. The thorough investigation is made on the cutting tool wear part and wear mechanism. It is very beneficial for putting forward measures to reduce cutting tool failure.
关键词:刀具材料失效形式磨损
Key words: cutting tool materials;failure mode;wear
中图分类号:TH161 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2011)26-0054-01
0引言
随着时代的进步,现代机械制造业蓬勃发展,为了适应更高的机械制造加工需求,新的机床不断地产生,同时新的切削刀具也不断地出现。
切削刀具在工艺系统中占有重要的地位,是保证加工质量、提高劳动生产率的一个重要因素。
由于机械零件的材质、形状、技术要求和加工工艺的多样性,客观上要求进行加工的刀具具有不同的结构和切削性能。
生产中使用的刀具的种类很多,按加工方式和具体用途,分为车刀、孔加工刀具、铣刀、拉刀、螺纹刀具、齿轮刀具、自动线及数控机床刀具和磨具等几大类型。
1刀具材料的选择
在切削时,由于变形与摩擦,刀具承受了很高的温度和很大的应力,同时还要受到冲击和振动,于是要求对制造刀具的材料满足以下几点基本条件[1-3]:①高的硬度和耐磨性,即比工件材料硬和具有良好的抗磨损能力;②足够的强度和韧性,以承受切削中的压力、冲击和振动,避免崩刃和折断;③高的耐热性,即在高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的能力;④良好的工艺性,如锻造性、热处理性、磨加工性等,以便于刀具的制造。
常用的刀具材料有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷、立方氮化硼、金刚石等。
2不同材料的刀具失效形式
由于刀具在机械加工制造工艺系统中起着举足轻得的作用,因此对刀具的质量提出了很高的要求。
刀具的失效形式主要有脆断、磨损、热变形等几种形式。
在对几个机械加工厂刀具失效形式的一次调查中,对不同材料的刀具的失效形式作了统计,统计结果见表1。
由表1可见,不同的刀具材料的失效形式不同,同时不同的加工条件、加工环境,也会产生不同的失效形式,因此在保证刀具质量的时候,既要合理选择刀具材料,还要根据不同的加工条件、加工环境选择刀具。
3刀具磨损
3.1 刀具磨损部位刀具若没有发生上述几种比较严重的失效形式的话,那么,影响刀具正常使用的主要失效形式便是刀具的磨损,磨损是在切削时刀具的前、后刀面在高温高压作用下,与切屑、工件发生接触与摩擦而产生的。
为了掌握刀具磨损时刀具的哪个部位磨损程度最大,对机械加工厂中的产生较大磨损的16把刀具进行了磨损部位的统计,结果如表2所示。
由表2可见,后刀面磨损是刀具磨损的主要部位。
3.2 刀具正常磨损因素与一般机械零件磨损不同,刀具磨损在高温、高压下进行,存在着机械、热、化学作用以及摩擦、粘结、扩散现象。
通过分析得出刀具磨损原因分析图,如图1所示。
由图1可以看出,刀具正常磨损主要由以下几种原因造成[4]:
3.2.1 磨料磨损是切屑或工件表面存在硬质点在刀具表面上划出沟纹造成的磨损,对低速切削的刀具而言,这种磨损是刀具磨损的主要原因;
3.2.2 粘结磨损是切削时切屑和工件材料沿刀具前、后刀面移动,破坏了刀具表面的氧化层和其它吸附膜,特别是刚从工件材料内部切削出的新鲜表面间形成强烈粘结造成的磨损。
这种磨损与切削速度有非常复杂的关系;
3.2.3 扩散磨损是由于切屑、工件与刀具前、后刀面在高温、高压下接触且有较大的化学活性,两摩擦表面上的化学元素有可能互相扩散到对方去,使两者的化学成分发生变化,从而削弱了刀具材料的性能,加速了刀具的磨损;
3.2.4 其它磨损如溶解磨损、氧化磨损等。
可见刀具磨损产生的原因非常复杂,牵涉到机械、热、化学、物理等各种因素,在不同的工件材料、刀具材料和切削条件下,磨损的原因和磨损程度是不同的,对于一定的工件材料与刀具材料组合,切削温度对刀具磨损具有决定性的影响。
4总结
总之,刀具失效的影响因素、失效形式及产生机理都是非常复杂的,生产上,可从观察刀具失效形式入手,分析其失效机理,找出影响因素,提出相应的减少刀具失效的措施。
参考文献:
[1]梅沢三造.硬质合金刀具常识及使用方法[M].北京:机械工业出版社,2009.
[2]王启仲.金属切削原理与刀具[M].北京:机械工业出版社,2008.
[3]吴兰柱.数控车床切削用刀具的选择[J].宁夏机械,2002,(2):35-36.
[4]王晓琴,艾兴等.硬质合金刀具车削Ti6Al4V切削力及刀具磨损研究[J].机械工程师,2008,(3):22-24.。