怎样认识金属加工刀具的寿命？

 

一般以每个刀刃连续加工15-20分钟为刀具的使用寿命。刀具寿命由每个公司在实验室中相对理想的状态下测算出来。根据不同的工件材质、不同的切削深度和进给量，按每个刀刃连续加工15-20分钟进行计算，算出相应的线速度与进给的关系，即构成了相应的切削参数表，所以每家公司的切削参数表也都不相同。

 

一、刀具寿命能否提高？

 

刀具寿命仅为15-20分钟，能否进一步提高刀具寿命？显然，刀具寿命可以很容易得到提高，但只能以牺牲线速度为前提。线速度越低，刀具寿命增加相应更明显（但线速度过低，会导致加工时产生振动，会降低刀具寿命）。

 

二、提高刀具寿命有没有实际意义？

 

在工件的加工成本中，刀具成本所占的比例非常少。线速度降低，即使刀具寿命增加，但由于工件加工时间也相应增加，刀具加工的工件数量不一定会增加，反而工件加工成本会增加。

 

需要正确理解的是，在尽可能保证刀具加工寿命的情况下，尽可能多的提高工件加工数量，这才是有意义的。

 

三、影响刀具寿命的因素

 

1. 线速度

 

线速度对刀具寿命的影响最大。如果线速度高于样本规定线速度的20％，刀具寿命将降低为原来的1/2；如果提高到50％，刀具寿命将只有原来的1/5。要提高刀具的使用寿命，必须要知道每种被加工工件的材质、状态以及选用刀具的线速度范围。每家公司的刀具，线速度都不相同，可从该公司提供的相关样本中进行初步查找，再在加工时根据具体情况进行调整，即可达到一个比较理想的效果。线速度在粗加工和精加工时的数据并不一致，粗加工以去余量为主，线速度要低；精加工以保证尺寸精度和粗糙度为主，线速度要高。

 

2. 切深

 

切深对刀具寿命的影响没有线速度大。每种槽型都有一个比较大的切深范围。粗加工时，切深尽量加大，保证最大的余量去除率；精加工时，切深尽量小，保证工件的尺寸精度和表面质量。但切深不能超过槽型的切削范围。如果切深过大，刀具无法承受切削力，导致刀具崩刃；如果切深过小，刀具只是在工件表面进行刮削和挤压，导致后刀面严重磨损，从而降低刀具寿命。

 

3. 进给

 

相比较线速度和切深，进给对刀具寿命的影响最小，但对工件的表面质量影响最大。粗加工时，加大进给可以提高余量的去除率；精加工时，降低进给可以提高工件的表面粗糙度。在粗糙度允许的情况下，可以尽量加大进给，提高加工效率。

 

4. 振动

 

振动是除三大切削要素外，对刀具寿命影响最大的因素。振动产生的原因很多，包括机床刚性、工装刚性、工件刚性、切削参数、刀具槽型、刀尖圆弧半径、刀片后角、刀杆悬伸长度等，但主要是由于系统刚性不够，不能抵抗加工时的切削力，导致加工时刀具在工件表面不停的振动所致。要消除或减小振动必须要综合考虑。刀具在工件表面振动可以理解为刀具与工件之间不停地进行敲击，而不是正常的切削，会使刀尖产生一些微小的裂纹和崩刃，而这些裂纹和崩刃又导致切削力加大，使振动进一步加剧，反过来进一步增大裂纹和崩刃的程度，使刀具寿命大幅度降低。

 

5. 刀片材质

 

工件加工时，我们主要考虑的是工件材质、热处理要求以及是否断续加工等。例如：加工钢件的刀片和加工铸铁的刀片、加工硬度为HB215和HRC62的刀片都不一定相同；断续加工和连续加工用的刀片也不会相同。加工钢件要用到钢件刀片，加工铸件要用到铸件刀片，加工淬硬钢要用到CBN刀片等等。对于同一种工件材质，如果是连续加工，要用到硬度更高的刀片，可以提高工件切削速度，降低刀尖磨损，减少加工时间；如果是断续加工，要用到韧性更好的刀片，可以有效减少崩刃等非正常磨损，提高刀具使用寿命。

 

6. 刀片使用次数

 

刀具使用过程中会产生大量的热量，使刀片温度大幅度升高，而不加工时或用冷却水冷却，又会使刀片温度降低，因此刀片一直处于一种较高的温度变化范围内，使刀片不停地热胀冷缩，导致刀片出现细小的裂纹。在刀片用第一个刃加工时，刀具寿命正常；但随着刀刃使用的增加，裂纹会扩展到其他刀刃，导致其他刀刃的寿命降低。

 

四、在刀具寿命范围内，能否提高工件的加工数量？

 

由于刀具寿命只有15-20分钟，因此，在刀具寿命范围内，刀具有效切削工件的长度就决定了实际加工工件的件数。要提高工件的加工数量，意味着减少单个工件的加工时间和切削长度。可通过适当调整刀具切削参数来减少工件的加工时间：

 

1. 在合理的线速度范围内，适当提高线速度不能减少工件的加工长度，但能缩短工件加工时间；

 

2. 切削深度的加大可减少粗加工次数，降低工件的有效切削长度，从而缩短加工时间；

 

3. 适当加大进给也可以有效降低切削长度，缩短加工时间。