切削时,由于摩擦的作用,刀具逐渐被磨损。刀具磨损会使工件的精度和表面质量降低,增大切削力和消耗机床的动力,降低刀具的寿命。因此,提高刀具的寿命,在切削加工中不可忽视。
1、刀具的磨损
在切削过程中,刀具磨损到一定程度而失去切削性能的现象称为钝化。钝化的方式有卷刃、崩刃和磨损三种。卷刃是指刃口受挤压后发生塑性变形;崩刃是指切削刃的脆性破裂;磨损是指刀具与工件或切屑的接触面上,刀具材料的微粒被工件或切屑带走的现象。在刀具正常使用的条件下,刀具钝化的主要原因是磨损。
2、刀具磨损过程和磨损限度
根据实验,刀具磨损的过程,一般分为三个阶段:
(1)初磨损阶段:刀具刃磨后开始切削时,由于刀面微观粗糙不平或表层组织不耐磨,所以磨损较快。
(2)正常磨损阶段:刀具经过初磨损阶段后,在刀具表面上的高低不平以及不耐磨表层组织已被磨去,接触面增大,单位压力减小,磨损速度较前段缓慢。磨损量与切削时间基本上成正比,这一阶段占刀具寿命的90%—95%。
(3)急剧磨损阶段:刀具经正常磨损后,如果刀具不及时刃磨而继续使用,刀具很快钝化。 因为磨损量增大至某一数值后,刀具的切削条件会产生急剧的变化,使摩擦与温度急剧上升,磨损迅速增大。
硬质合金刀具没有急剧磨损阶段,当正常磨损量增到一定值后,即突然崩刃而钝化。
磨损限度是给磨损量规定的一个合理的限度。 当刀具的磨损量达到磨损限度时要重磨或换
刀。
3、刀具寿命:表示一把刀具从刃磨后投入切削起,到磨钝为止的实际切削时间。
4、影响刀具寿命的因素
(1)工件材料:工件材料的硬度越高,所含的硬质点越多,刨、插刀磨损越严重。
(2)刀具材料:刀具材料的组织均匀细密,硬度高,耐热性好,刨、插刀不易磨损。
(3)刨、刀的几何参数:若前、后角增大,刀具磨损下降, 但前、后角值增大过多,散条件差,刀具磨损反而急剧上升。主偏角增大,切削温度升高,刀具磨损增加。
(5)切削用量:切削用量中对刀具寿命影响最大的是切削速度,其次是进给量,背吃刀量的影响较小。
5、提高刀具寿命的方法
(1)合理选择刀具的几何参数。 前角在一定范围内增大,可以减少前面与切屑的磨损。后角在一定范围内增大,可以减少后面与工件的摩擦。主偏角在一定范围内减小,可以使切屑变薄,温度降低,改善刀尖角的散热条件,从而延长刀具的寿命。
(2)在刀具正常磨损阶段结束之前应及时刃磨。研磨刀具,刀具寿命可提高25%。
(3)改进刀具材料的切削性能和合理选择刀具材料的牌号。
(4)合理选择切削用量和切削液,控制切削温度和减少摩擦。