車刀的磨損與預(yù)防-論文(編輯修改稿)
2024-09-01 16:41 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 磨損量是不均勻的。3. 前刀面和后刀面同時磨損或邊界磨損切削塑形材料以及切削鑄鋼或鍛件等外皮粗糙的工件時，常在主切削刃靠近工件外皮處以及副切削刃靠近工件已加工表面接觸處磨出較深的溝紋，這種磨損稱為前刀面和后刀面同時磨損或邊界磨損。 圖21 刀具的磨損形式 （二）刀具磨損的原因 刀具磨損的原因很復(fù)雜，主要有以下幾種常見的形式。1. 硬質(zhì)點磨損硬質(zhì)點磨損是由于工件基體組織中的碳化物、氮化物、氧化物等硬質(zhì)點及積屑瘤碎片在刀具表面的刻劃作用而引起的機械磨損。在各種切削速度下，刀具都存在硬質(zhì)點磨損。硬質(zhì)點磨損是刀具低速切削時發(fā)生磨損的主要原因，因為其他形式的磨損還不顯著。2. 粘結(jié)磨損在高溫高壓的作用下，切削與前刀面、已加工表面與后刀面之間的摩擦面上，產(chǎn)生塑性變形，當接觸面達到原子間距離時，會產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象。影響粘接磨損的主要因素是：工件材料與刀具材料的親和力與硬度比、刀具表面形狀與組織、粘結(jié)溫度、切削條件等。硬質(zhì)合金刀具在中速切削工件時主要發(fā)生粘結(jié)磨損。3. 擴散磨損切削過程中，由于高溫、高壓的作用，刀具材料與工件材料中某些化學元素可能互相擴散，使兩者的化學成分發(fā)生變化，削弱刀具材料的性能，形成擴散磨損。擴散磨損是硬質(zhì)合金刀具在高速切削時磨損的主要原因之一。4. 化學磨損在一定的溫度下，刀具材料與某些周圍介質(zhì)（如空氣中的氧，切削液中的添加劑硫等）發(fā)生化學反應(yīng)，生成硬度較低的化合物而被切屑帶走，或因為刀具材料被某種介質(zhì)腐蝕，造成刀具的磨損。三、刀具材料的選擇和刀具耐用度的選擇（一）刀具材料的選擇刀具材料的種類很多，目前在我國使用最廣的刀具材料主要是高速鋼和硬質(zhì)合金。高速鋼具有高的強度和韌性，一定的硬度（63~70HRC）和耐磨性，抗沖擊振動的能力較強，能鍛造且制造工藝簡單，刃磨后刃口鋒利，特別適合制造鉆頭、絲錐、銑刀、拉刀、齒輪刀具等復(fù)雜的刀具及成形刀具。和高速鋼相比，硬質(zhì)合金的硬度、耐磨性、耐熱性都較高，但抗彎強度和韌性較差，較難加工，不易制成形狀復(fù)雜的整體刀具。但由于硬質(zhì)合金切學性能優(yōu)良，應(yīng)用廣泛，絕大多數(shù)車刀、端銑刀和深孔鉆等刀具都采用這種材料制造。 對于涂層刀具、新型硬質(zhì)合金、陶瓷、立方氮化硼、金剛石等刀具材料的選用，應(yīng)參考有關(guān)資料根據(jù)具體情況進行選擇。不同物理力學性能的刀具材料，其切削性能是不一樣的。 （二）刀具耐用度的選擇刀具耐用度反映了刀具磨損的快慢程度。刀具耐用度高，表明刀具的磨損速度慢；反之，則表明刀具磨損速度快。影響刀具磨損的因素和切學溫度都同樣影響刀具耐用度。刀具種類耐用度/min刀具種類耐用度/min高速鋼車、刨、鏜刀3050仿形車刀120180硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀1545組合鉆床刀具200300高速鋼鉆頭80120多軸銑床刀具400800硬質(zhì)合金端銑刀90180自動機、自動生產(chǎn)線刀具240480硬質(zhì)合金焊接車刀1460齒輪刀具200300 圖31 常用刀具合理耐用度參考值 刀具耐用度分為兩種：最高生產(chǎn)率耐用度和最低成本耐用度。最高生產(chǎn)率耐用度是以單位時間內(nèi)生產(chǎn)最多數(shù)量的產(chǎn)品或加工每個零件所消耗的生產(chǎn)時間最少來衡量的；最低成本耐用度是以每件產(chǎn)品（或工序）的加工費用最低為原則來制定的。在選擇刀具耐用度時，通常采用最低成本耐用度，以利于市場競爭。在產(chǎn)品生產(chǎn)任務(wù)緊迫或生產(chǎn)中出現(xiàn)不平衡環(huán)節(jié)時，才采用最大生產(chǎn)率耐用度。刀具耐用度對切削加工的生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本有較大的影響。在具體制定刀具耐用度時，還應(yīng)注意到：對于制造和刃磨都比較簡單，且成本不高的刀具，耐用度可定得低一些；反之，則應(yīng)定得高些。對于裝夾和調(diào)整比較復(fù)雜的刀具，耐用度應(yīng)定得高些。切削大型工件時，為避免在切削過程中中途換刀，刀具耐用度應(yīng)定得高些。（上面圖31主要列舉了部分刀具的合理耐用度數(shù)值）四、螺紋車刀的正常磨損及磨鈍標準(一) 螺紋車刀的正常磨損 隨著螺紋車刀的作業(yè)時間的推進，磨損隨之增加。下圖為螺紋車刀磨損過程曲線。刀具磨損過程可以分為一下3個階段：1. 初期磨損階段因為新的螺紋車刀刀頭存在一定的磨合期，刀具后刀面與工件接觸的面積比較小，壓力較大，同時刀具表面存在顯微裂紋、氧化或脫碳層等缺陷，所以初期階段的磨損是較快的。（如圖41螺紋車刀磨損過程曲線） 圖41 螺紋車刀磨損過程曲線2. 正常磨損階段當螺紋車刀經(jīng)過初期磨損后，刀具已經(jīng)度過一開始的磨合期，開始慢慢進入正常磨損階段。正常階段磨損的特點是緩慢而均勻的，是刀具的有效工作時期。刀尖磨損量隨著車削時間的增長而呈線性增加。正常車削時，該階段時間最長，因此應(yīng)盡可能的加長正常磨損階段，從而增加車削時刀頭的使用壽命。3. 急劇磨損階段當?shù)额^磨損達到一定的程度后，刀頭甚至減刀體小嚴重，車削深度及質(zhì)量均難以達到標準，刀頭硬度下降，刀頭的磨損速度急劇加快，最后以致于刀具損壞而失去車削能力。在此階段到來之前，應(yīng)及時更換成新的螺紋車刀。螺紋車刀刀頭的使用壽命不長，屬于車削加工的易損件。在車削作業(yè)時，刀頭受到了牽引力和旋轉(zhuǎn)力，并與工件產(chǎn)生了摩擦、擠壓，從而達到車削的目的。因為與工件的大量摩擦，刀頭會快速磨損。正常磨損應(yīng)發(fā)生在刀頭刀體的上半部，為了保證螺紋車刀正常的均勻磨損，在刀具安裝時應(yīng)設(shè)計合適的側(cè)向偏角，使刀頭在車削工件時，可以收到一個來自工件橫向的反作用力，從而使刀頭均勻受力形成均勻磨損，才能延長車刀的使用壽命。（二）刀具的磨鈍標準 刀具磨損到一定限度后就不能繼續(xù)使用，這個磨損限度稱為磨鈍標準。國際標準ISO統(tǒng)一規(guī)定一1/2背吃刀量處的刀具后刀面上測定的磨損帶寬度VB作為刀具的磨損標準。自動化生產(chǎn)中的精加工刀具，常以沿工件徑向的刀具磨損尺寸作為刀具的磨鈍標準，稱為徑向磨損量NB。磨鈍標準的具體數(shù)值可參考有關(guān)手冊。（下圖4
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