刀具失效分析浅谈(三)

1. 刀具防止破损的方法

1)针对被加工材料和零件的特点,合理选择刀具材料的各类和牌号。在具备一定硬度和耐磨性的前提下,必须保证刀具材料具有必要的韧性;

2)合理选择刀具几何参数。通过调整前后角,主副偏角,刃倾角等角度;

保证切削刃和刀尖有较好的强度。在切削刃上磨出负倒棱,是防止崩刀的有效措施;

3)保证焊接和刃磨的质量,避免因焊接、刃磨不善而带来的各种疵病。关键工序所用的刀具,其刀而应经过研磨以提高表面质量,并检查有无裂纹;

4)合理选择切削用量,避免过大的切削力和过高的切削温度,以防止刀具破损;

5)尽可能保证工艺系统具有较好的刚性,减小振动;

6)采取正确的操作方法,尽量使刀具不承受或少承受突变性的负荷。

刀具崩刃的原因及对策

1)刀片牌号、规格选择不当,如刀片的厚度太薄或粗加工时选用了太硬太脆的牌号。

对策:增大刀片厚度或将刀片立装,选用抗弯强度及韧性较高的牌号。

2) 刀具几何参数选择不当(如前后角过大等)。

对策:可从以下几方面着手重新设计刀具。① 适当减小前、后角。② 采用较大的负刃倾角。③ 减小主偏角。④ 采用较大的负倒棱或刃口圆弧。⑤ 修磨过渡切削刃,增强刀尖。

3)刀片的焊接工艺不正确,造成焊接应力过大或焊接裂缝。

对策:①避免采用三面封闭的刀片槽结构。②正确选用焊料。③避免采用氧炔焰加热焊接,并且在焊接后应保温,以消除内应力。④尽可能改用机械夹固的结构

4)

刃磨方法不当,造成磨削应力及磨削裂纹;对PCBN铣刀刃磨后刀齿的振摆过大,使个别刀齿负荷过重,也会造成打刀。

对策:①采用间断磨削或金刚石砂轮磨削。②选用较软的砂轮,并经常修整保持砂轮锋利。③注意刃磨质量,严格控制铣刀刀齿的振摆量。

5) 切削用量选择不合理,如用量过大,便机床闷车;断续切削时,切削速度过高,进给量过大,毛坯余量不均匀时,切削深度过小;切削高锰钢等加工硬化倾向大的材料时,进给量过小等。

对策:重新选择切削用量。

6) 机械夹固式刀具的刀槽底面不平整或刀片伸出过长等结构上的原因。

对策:①修整刀槽底面。②合理布置切削液喷嘴的位置。③淬硬刀杆在刀片下面增加硬质合金垫片。

7) 刀具磨损过度。

对策:及时换刀或更换切削刃。

8) 切削液流量不足或加注方法不正确,造成刀片骤热而裂损。

对策:① 加大切削液的流量。② 合理布置切削液喷嘴的位置。③ 采用有效的冷却方法如喷雾冷却等提高冷却效果。④ 采用慢切削减小对刀片的冲击。

9) 刀具安装不正确,如:切断车刀安装过高或过低;端面铣刀采用了不对称顺铣等。

对策:重新安装刀具。

10) 工艺系统刚性太差,造成切削振动过大。

对策:① 增加工件的辅助支承,提高工件装夹刚性。② 减小刀具的悬伸长度。③ 适当减小刀具的后角。④ 采用其它的消振措施。

11) 操作不慎,如:刀具由工件中间切入时,动作过猛;尚未退刀,即行停车。

对策:注意操作方法。

积屑瘤

1) 形成原因

在靠近切削刃的一部分,刀-屑接触区内,由于下压力很大,使切屑底层金属嵌入前刀面上的微观不平的峰谷内,形成无间隙的真正的金属间接触而产生粘结现象,这部分刀-屑接触区被称为粘结区。在粘结区内,切屑底层将有一薄层金属材料层积滞留在前刀面上,这部分切屑的金属材料经过了剧烈的变形,在适当的切削温度下发生强化。随着切屑的连续流出,在后继切削的流动所作推挤下,这层滞积材料便与切屑上层发生相对滑移而离开来,成为积屑瘤的基础。随后,在它的上面又会形成第二层滞积切削材料,这样不断地层积,就形成了积屑瘤。

2) 特点及对切削加工的影响

① 硬度比工件材料高1.5~2.0倍,可代替前刀面进行切削,有保护切削刃、减小前刀面磨损的作用,但积屑瘤脱落时的碎片流经刀具-工件接触区会造成刀具后刀面磨损。

② 在积屑瘤形成后刀具的工作前角明显增大,对减小切屑变形及降低切削力起了积极作用。

③ 由于积屑瘤突出于切削刃之外,使实际切削深度增大,影响工件的尺寸精度。

④ 积屑瘤会在工件表面造成“犁沟”现象,影响工件表面粗糙度。⑤积屑瘤的碎片会粘结或嵌入工件表面造成硬质点,影响工件已加工表面的质量。

由上述分析可知,积屑瘤对切削加工,特别对精加工是不利的。

3) 控制措施

不使切屑底层材料与前刀面发生粘结或变形强化,即可避免积屑瘤的产生为此日的可采取如下措施。

① 减小前刀面的粗糙度。

② 增大刀具的前角。

③ 减小切削厚度。

④ 采用低速切削或高速切削,避开容易形成积屑瘤的切削速度。

⑤ 对工件材料进行适当的热处理提高其硬度,减小塑性。

⑥ 采用抗粘结发性能好的切削液(如含硫、氯的极压切削液)。

刀具失效分析浅谈(三)


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