數(shù)控刀具磨損控制

1、數(shù)控刀具磨損控制刀具磨損經(jīng)常是機械的、熱的、化學的三種作用的綜合結(jié)果，可以產(chǎn)生磨料磨損、冷焊磨損(有的文獻稱為黏結(jié)磨損)、擴散磨損和氧化磨損等。a.磨料磨損。切屑、工件的硬度雖然低于刀具的硬度，但其結(jié)構(gòu)中經(jīng)常含有一些硬度極高的微小的硬質(zhì)點，機床電器能在刀具表面刻劃出溝紋，這就是磨料磨損。數(shù)控車床硬質(zhì)點有碳化物(如Fe3C、TiC、VC等)、氮化物(如TiN、Si：N等)、氧化物(如SiOz、Alz()，等)和金屬間化合物。磨料磨損在各種

2、切削速度下都存在，但對低速切削的刀具(如拉刀、板牙等)，磨料磨損是磨損的主要原因。這是因為低速切削時，切削溫度比較低，由于其他原因產(chǎn)生的磨損尚不顯著，因而不是主要的。高速鋼刀具的硬度和耐磨性低于硬質(zhì)合金、陶瓷等，故其磨料磨損所占的比重較大。b.冷焊磨損。切削時切屑、工件與前、后刀面之間，存在很大的壓力和強烈的摩擦，因而它們之間會發(fā)生冷焊。由于摩擦副之間有相對運動，冷焊結(jié)產(chǎn)生破裂被一方帶走，從而造成冷焊磨損。一般說來，工件材料或切屑的硬度

3、較刀具材料的硬度為低，冷焊結(jié)的破裂往往發(fā)生在工件或切屑這一方。但由于交變應力、接觸疲勞、熱應力以及刀具表層結(jié)構(gòu)缺陷等原因，數(shù)控車床冷焊結(jié)的破裂也可能發(fā)生在刀具這一方，機床電器這時，刀具材料的顆粒被切屑或工件帶走，從而造成刀具磨損。冷焊磨損一般在中等偏低的切削速度下比較嚴重。研究表明：脆性金屬比塑性金屬的抗冷焊能力強。在高速鋼刀具正常工作的切削速度和硬質(zhì)合金刀具偏低的切削速度下，正好滿足產(chǎn)生冷焊的條件，故此時冷焊磨損所占的比重較大。提高切

4、削速度后，硬質(zhì)合金刀具冷焊磨損減輕。c.擴散磨損。擴散磨損在高溫下產(chǎn)生。切削金屬時，切屑、工件與刀具接觸過程中，雙方的化學元素在固態(tài)下相互擴散，改變了材料原來的成分與結(jié)構(gòu)，使刀具表層變得脆弱，從而加劇了刀具的磨損。硬質(zhì)合金中，鈦元素的擴散率遠低于鈷、數(shù)控車床鎢，TiC又不易分解，故在切鋼時YT類合金的抗擴散磨損能力優(yōu)于YG類合金。TiC基、丁i(C，N)料與刀具材料的匹配、切削方式、刀具幾何形狀、切削用量、冷卻液、振動等對刀具磨損壽命都

5、有顯著影響，其影響規(guī)律與具體切削條件有關，應通過切削試驗來確定各相關因素對刀具磨損壽命的影響效應。下面給出幾個高速切削加工實例及相應的刀具磨損壽命。鑄鐵的高速切削加工在鑄鐵的高速切削加工中，正確選擇刀具材料是提高加工效率的關鍵。適用于高速切削鑄鐵零件的刀具材料主要有超細晶粒硬質(zhì)合金、金屬陶瓷、陶瓷、立方氮化硼和涂層刀具等。陶瓷刀具是高速切削鑄鐵的理想刀具之一，其價格比PCBN刀具低廉得多，其高速切削鑄鐵的切削性能則遠遠優(yōu)于硬質(zhì)合金刀具。

6、淬硬鋼的高速切削加工，硬質(zhì)合金刀具的工作壽命最低，這是由于工件材料硬度很高，導致加工時的切削力和切削溫度較高，造成硬質(zhì)合金刀具迅速磨損、剝離乃至斷裂破損。陶瓷刀具和CBN刀具的工作壽命隨著切削速度的提高而增加，當達到最大臨界值后則開始降低。出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因可能是當切削速度增加時，刀具粘結(jié)層厚度增加，形成一層保護膜，有利于減小刀具磨損，從而提高了刀具壽命但當切削速度進一步提高時，刀具表面層將變軟，容易被工件材料中的硬質(zhì)點磨耗掉，從而加劇

7、了刀具磨損，造成刀具壽命迅速降低。控制工件材料與刀具材料的匹配、切削方式、刀具幾何形狀、切削用量、冷卻液、振動等，就可以控制刀具的磨損，同時也可以在車床上加上監(jiān)控系統(tǒng)隨時監(jiān)控刀具的磨損量，以便控制切削的質(zhì)量和刀具的磨損狀態(tài)，加工刀具在高溫下不能與工件發(fā)生化學反應，也不與冷卻液反應，同時減小刀具的震動。也可在刀具的表面鍍上一層保護膜以減少刀具的磨損。綜合各方面的因素，得到刀具的磨損量的控制。參考文獻【1】陸建中周志明金屬切削原理與刀具【M