刀具失效分析淺談(三)

1. 刀具防止破損的方法

1)針對被加工材料和零件的特點,合理選擇刀具材料的各類和牌號。在具備一定硬度和耐磨性的前提下,必須保證刀具材料具有必要的韌性;

2)合理選擇刀具幾何參數。通過調整前後角,主副偏角,刃傾角等角度;

保證切削刃和刀尖有較好的強度。在切削刃上磨出負倒稜,是防止崩刀的有效措施;

3)保證焊接和刃磨的質量,避免因焊接、刃磨不善而帶來的各種疵病。關鍵工序所用的刀具,其刀而應經過研磨以提高表面質量,並檢查有無裂紋;

4)合理選擇切削用量,避免過大的切削力和過高的切削溫度,以防止刀具破損;

5)儘可能保證工藝系統具有較好的剛性,減小振動;

6)採取正確的操作方法,儘量使刀具不承受或少承受突變性的負荷。

刀具崩刃的原因及對策

1)刀片牌號、規格選擇不當,如刀片的厚度太薄或粗加工時選用了太硬太脆的牌號。

對策:增大刀片厚度或將刀片立裝,選用抗彎強度及韌性較高的牌號。

2) 刀具幾何參數選擇不當(如前後角過大等)。

對策:可從以下幾方面著手重新設計刀具。① 適當減小前、后角。② 採用較大的負刃傾角。③ 減小主偏角。④ 採用較大的負倒稜或刃口圓弧。⑤ 修磨過渡切削刃,增強刀尖。

3)刀片的焊接工藝不正確,造成焊接應力過大或焊接裂縫。

對策:①避免採用三面封閉的刀片槽結構。②正確選用焊料。③避免採用氧炔焰加熱焊接,並且在焊接後應保溫,以消除內應力。④儘可能改用機械夾固的結構

4)

刃磨方法不當,造成磨削應力及磨削裂紋;對PCBN銑刀刃磨後刀齒的振擺過大,使個別刀齒負荷過重,也會造成打刀。

對策:①採用間斷磨削或金剛石砂輪磨削。②選用較軟的砂輪,並經常修整保持砂輪鋒利。③注意刃磨質量,嚴格控制銑刀刀齒的振擺量。

5) 切削用量選擇不合理,如用量過大,便機床悶車;斷續切削時,切削速度過高,進給量過大,毛坯餘量不均勻時,切削深度過小;切削高錳鋼等加工硬化傾向大的材料時,進給量過小等。

對策:重新選擇切削用量。

6) 機械夾固式刀具的刀槽底面不平整或刀片伸出過長等結構上的原因。

對策:①修整刀槽底面。②合理佈置切削液噴嘴的位置。③淬硬刀杆在刀片下面增加硬質合金墊片。

7) 刀具磨損過度。

對策:及時換刀或更換切削刃。

8) 切削液流量不足或加註方法不正確,造成刀片驟熱而裂損。

對策:① 加大切削液的流量。② 合理佈置切削液噴嘴的位置。③ 採用有效的冷卻方法如噴霧冷卻等提高冷卻效果。④ 採用慢切削減小對刀片的衝擊。

9) 刀具安裝不正確,如:切斷車刀安裝過高或過低;端面銑刀採用了不對稱順銑等。

對策:重新安裝刀具。

10) 工藝系統剛性太差,造成切削振動過大。

對策:① 增加工件的輔助支承,提高工件裝夾剛性。② 減小刀具的懸伸長度。③ 適當減小刀具的后角。④ 採用其它的消振措施。

11) 操作不慎,如:刀具由工件中間切入時,動作過猛;尚未退刀,即行停車。

對策:注意操作方法。

積屑瘤

1) 形成原因

在靠近切削刃的一部分,刀-屑接觸區內,由於下壓力很大,使切屑底層金屬嵌入前刀面上的微觀不平的峰谷內,形成無間隙的真正的金屬間接觸而產生粘結現象,這部分刀-屑接觸區被稱為粘結區。在粘結區內,切屑底層將有一薄層金屬材料層積滯留在前刀面上,這部分切屑的金屬材料經過了劇烈的變形,在適當的切削溫度下發生強化。隨著切屑的連續流出,在後繼切削的流動所作推擠下,這層滯積材料便與切屑上層發生相對滑移而離開來,成為積屑瘤的基礎。隨後,在它的上面又會形成第二層滯積切削材料,這樣不斷地層積,就形成了積屑瘤。

2) 特點及對切削加工的影響

① 硬度比工件材料高1.5~2.0倍,可代替前刀面進行切削,有保護切削刃、減小前刀面磨損的作用,但積屑瘤脫落時的碎片流經刀具-工件接觸區會造成刀具後刀面磨損。

② 在積屑瘤形成後刀具的工作前角明顯增大,對減小切屑變形及降低切削力起了積極作用。

③ 由於積屑瘤突出於切削刃之外,使實際切削深度增大,影響工件的尺寸精度。

④ 積屑瘤會在工件表面造成“犁溝”現象,影響工件表面粗糙度。⑤積屑瘤的碎片會粘結或嵌入工件表面造成硬質點,影響工件已加工表面的質量。

由上述分析可知,積屑瘤對切削加工,特別對精加工是不利的。

3) 控制措施

不使切屑底層材料與前刀面發生粘結或變形強化,即可避免積屑瘤的產生為此日的可採取如下措施。

① 減小前刀面的粗糙度。

② 增大刀具的前角。

③ 減小切削厚度。

④ 採用低速切削或高速切削,避開容易形成積屑瘤的切削速度。

⑤ 對工件材料進行適當的熱處理提高其硬度,減小塑性。

⑥ 採用抗粘結髮性能好的切削液(如含硫、氯的極壓切削液)。

刀具失效分析淺談(三)


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