Ⅰ 车床切削工具磨损的原因有哪些
由于数控机床的主轴、进给系统等功能部件设计制造技术的突破,数控机床的主轴转速和进给速度均大幅度提高,高速切削刀具提出了一系列新的要求。研究表明高速切削时造成刀具损坏的主要原因是在切削力和切削温度作用下因机械摩擦、粘结、化学磨损、崩刃、破碎以及塑性变形等的引起的磨损和破损。下面简单介绍下切削刀具磨损的原因有哪些:
一、高速切削刀具的磨损形态
高速切削时刀具的主要磨损形态为后刀面磨损、微崩刃、边界磨损、片状剥落、前刀面月牙洼磨损、塑性变形等。
(1)后刀面磨损是高速切削刀具最经常发生的磨损形式,可看作是刀具的正常磨损。
(2)微崩刃是在刀具切削刃上产生的微小缺口,通过选用韧性好的刀具材料、减小进给量、改变刀具主偏角以增加稳定性等措施,均可减小微崩刃的发生概率。
(3)边界磨损发生在刀具后刀面的刀工接触边缘处,形状通常为狭长沟槽,因此也称为沟槽磨损。
(4)片状剥落多发生在刀具的前、后刀面上,其原因是刀—屑或刀—工接触区的接触疲劳或热应力疲劳所致。
(5)前刀面月牙洼磨损最常出现在塑性金属的高速切削中。塑性变形多发生在切削温度较高而刀具红硬性较差的切削条件下,超硬刀具材料在切削速度很高时也可能发生塑性变形现象。
二、切削刀具的磨损机理
前刀面与切屑间的摩擦副和后刀面与表面间的摩擦副,其中前者影响刀具前刀面的磨损,后者影响刀具后刀面的磨损,前、后刀面的磨损均影响刀具寿命。
(1)陶瓷刀具
陶瓷刀具具有硬度高、耐磨性能及高温力学性能优良、化学稳定性好、不易与金属发生粘结等特点。陶瓷刀具的磨损是机械磨损与化学磨损综合作用的结果,其磨损机制主要包括磨料磨损、粘结磨损、化学反应、扩散磨损、氧化磨损等。
(2)立方氮化硼刀具
立方氮化硼是氮化硼的致密相,具有一致的耐磨性和抗冲击性,并有很高的硬度和耐热性、优良的化学稳定性和导热性以及低摩擦系数。但由于切削过程中的高温、高压、切屑与前刀面间的摩擦以及工件材料中有关化学元素与之发生粘结、亲和发生化学磨损,导致前刀面出现月牙洼磨损。
(3)金刚石刀具
金刚石材料可分为天然金刚石和人造金刚石,天然金刚石具有自然界物质中最高的硬度和导热系数。近年来开发的多种采用化学机理研磨金刚石刀具的方法和保护气氛钎焊金刚石技术使天然金刚石刀具的制造变得相对容易,从而使天然金刚石刀具在超精密镜面切削领域得到广泛使用。
(4)金属陶瓷刀具
金属陶瓷的硬度、强度、韧性、抗塑性变形和抗崩刃性能等均有显著改善,尤其是高温强度、高温硬度、导热性、抗氧化性和抗热震性能得到提高,与钢的亲和力小,摩擦系数小,抗月牙洼磨损和抗粘结能力强,但抗塑性变形能力较差,在对高硬材料进行高速切削时常因刀刃的塑性变形而导致刀刃损坏。
(5)涂层刀具
涂层刀具具有很强的抗氧化性能和抗粘结性能,因而具有良好的耐磨性和抗月牙洼磨损能力。涂层的摩擦系数较低,能有效降低切削时的切削力及切削温度,因而可大大提高刀具耐用度。涂层刀具用于高速切削时,由于切削温度较高,可使涂层与基体的结合强度削弱,容易产生剥落、崩碎等损伤。
三、根据工件材质选用刀具
影响切削刀具磨损寿命的因素较多,如工件材料与刀具材料的匹配、切削方式、刀具几何形状、切削用量、切削油、振动等对刀具磨损寿命都有显著影响。
(1)铸铁的高速切削
在铸铁的高速切削中,正确选择刀具材料是提高效率的关键。适用于高速切削铸铁零件的刀具材料主要有超细晶粒硬质合金、金属陶瓷、陶瓷、立方氮化硼和涂层刀具等。
(2)淬硬钢的高速切削
硬质合金刀具的寿命最低,这是由于工件材料硬度很高,导致切削力和切削温度较高,造成硬质合金刀具迅速磨损、剥离乃至断裂破损。陶瓷刀具和立方氮化硼刀具的寿命随着切削速度的提高而增加,当达到最大临界值后则开始降低。
四、选用切削油减少刀具磨损
(1)硅钢是比较容易切削的材料,一般为了工件成品的易清洗性,在防止毛刺产生的前提下会选用低粘度的切削油。
(2)碳钢在选用切削油时应根据难易及脱脂条件来决定较佳粘度。
(3)镀锌钢因为和氯系添加剂会发生化学反应,所以在选用切削油时应注意可能发生白锈的问题,而使用硫型专用切削油可以避免生锈问题,但应尽早脱脂。
(4)不锈钢一般使用含有硫氯复合型添加剂的切削油,在保证极压性能的同时,避免工件出现毛刺、破裂等问题。
Ⅱ 切削加工中,刀具磨损的原因有哪些
切削加工中,刀具磨损主要是由机械作用和热化学作用造成的,具体原因如下:
(1)磨料磨损。在切削时,工件材料中硬质点或粘结在工件及切屑上的积屑瘤碎片等会在刀具表面上刻出沟痕,使刀具磨损。这主要是由机械摩擦作用造成的,也称为机械磨损。
(2)粘结磨损。切削塑性材料时,刀具与工件及切屑之间存在较大的压力,在适当的温度下,刀具与切屑、刀具与工件接触面间发生粘结。因切削运动,粘结点破裂后,刀具表面的微粒被带走,造成刀具磨损。
(3)氧化磨损。在较高温条件下(700~800℃),刀具表面材料会与空气中的氧发生氧化作用,生成一层强度较低的氧化膜,氧化膜很容易被工件或切屑擦掉,造成刀具磨损。
(4)扩散磨损。在高温条件下(850~1000℃),刀具材料中的Ti、W、Co等元素会逐渐扩散到工件或切屑中,工件材料中的Fe元素也会扩散到刀具表层。这样,改变了刀具材料的化学成分,使其硬度、耐磨性下降,从而加剧了刀具的磨损。
(5)相变磨损。刀具材料因切削温度升高而达到相变温度时,金相组织会发生改变,使刀具硬度下降,从而造成磨损。
总之,刀具磨损的原因是多方面的。在不同的刀具材料、工件材料及切削条件下,刀具磨损的原因是不同的,可能是其中的某一种,也可能是其中几种综合作用的结果。一般情况下,低速切削时.刀具磨损的原因主要是磨料磨损和粘结磨损;在高速切削时,硬质合金刀具会随着切削温度的升高发生氧化磨损和扩散磨损,而高速钢刀具会发生相变磨损。
Ⅲ 数控车床刀具异常磨损是什么情况
数控车床刀具异常磨损:
(1)刀具刀面磨损快,是因为切削油整体的极压性能不足造成的。排除方法:选用硫化脂肪酸酯为主剂的专用切削油代替非专用油品。
(2)刀具崩刀主要原因是被加工材质硬度不均,被加工件表面粗糙,速度过快进给量太大等。排除方法:降低切削速度,使用符合标准的原材料,使用硫化猪油作为主剂的专用切削油代替非专用油品。