刀具磨损知识幻灯片.ppt

二.刀具磨损的形态 磨损是连续的、逐渐的。 刀具正常磨损的原因主要是机械磨损和热、化学磨损。低温区以机械磨损为主，高温区以热、化学磨损为主。 磨损的形态： 1)前刀面磨损 2)后刀面磨损 3)边界磨损 1.前刀面磨损 切削温度最高的地方 2.后刀面磨损 切削时，工件的新 鲜加工表面与刀具后刀 面接触，相互摩擦，引 起后刀面磨损。后刀面 虽然有后角，但由于切 削刃不是理想的锋利， 而有一定的钝圆，后刀面与工件表面的接触压力很大，存在着弹性和塑性变形;因此，后刀面与工件实际上是小面积接触，磨损就发生在这个接触面上。切削铸铁和以较小的切削厚度切削塑性材料时，主要发生这种磨损，后刀面磨损带往往不均匀。 3.边界磨损 切削钢料时，常在主切削刃靠近工件外表皮处以及副切削刃靠近刀尖处的后刀面上，磨出较深的沟纹。此两处分别是在主、副切削刃与工 件待加工或已加工 表面接触的地方。 1.高速钢的扩散磨损 一般用于中低速切削，切削温度较低，扩散磨损很轻，随着切削速度的提高，在扩散磨损还没有起主导作用之前，可能就因塑性变形而使刀具损坏 2.硬质合金的扩散磨损 一般用于高速切削，切削温度高，Fe，Co扩散明显，所以是该类刀具的主要磨损原因之一。TiC抗扩散能力强，所以多用YT类或涂层TiC。 3.金刚石的扩散 切削纯铁或低C钢时，扩散明显，所以不适合切钢铁 4.CBN的扩散 与钢铁不反应，但与TI合金，扩散明显，所以不能切钛合金材料。 与铁相互扩散强度从大到小： 金刚石碳化硅 CBN 氧化铝 与钛合金相互扩散强度从小到大： 金刚石碳化硅 CBN 氧化铝 氧化磨损 当刀削温度达700～800℃时，空气中的氧便与硬质合金中的钴及碳化钨、碳化钛等发生氧化作用，产生较软的氧化物(如Co3O4、CoO、WO3、TiO2等)被切屑或工件擦掉而形成磨损，这称为氧化磨损。氧化磨损与氧化膜的粘附强度有关，粘附强度越低，则磨损越快；反之则可减轻这种磨损。一般，空气不易进入刀屑接触区，氧化磨损最容易在主副刀削刃的工作边界处形成。 热电磨损 工件、切屑与刀具由于材料不同，切削时在接触区将产生热电势，这种热电势有促进扩散的作用而加速刀具磨损。这种在热电势的作用下产生的扩散磨损，称为“热电磨损”。试验证明，若在工件、刀具接触处通以与热电势相反的电动势，可减少热电磨损。 各种材料在切削钢铁时的主要磨损形式 高速刚：硬质点，粘结 硬质合金：粘结，扩散 陶瓷刀具：机械，粘结 CBN：扩散很小 金刚石：扩散很大 刀具耐用度的分布 1.平均耐用度 2.具有分散性的随机变量 3.与实际情况是有出入的 刀具的破损：刀具在一定的切削条件下使用时，如果它经受不住强大的应力，就可能发生突然损坏，使刀具提前失去切削能力，这种情况就称为刀具破损。 破损可认为是一种非正常的磨损，磨损是一个比较缓慢的逐渐发展的刀具表面损伤过程，而破损则是一个突发过程，刹那间使刀具失效。 刀具破损的形式分脆性破损和塑性破损两种。硬质合金和陶瓷刀具在切削时，在机械和热冲击作用下，经常发生脆性破损。脆性破损又分为崩刃、碎断、剥落和裂纹破损。 刀具塑性破损的条件 1.碳素工具钢：V=10~15m/min,T=300度 2.高速钢： V=35~60m/min,T=700度 3.硬质合金： V=350~500m/min,T=1100~1200度 刀具塑性破损的过程 在后刀面上： 1.切削刀刃－－变圆钝 2.后刀面塑性流动－－实际后角变化，接近为零 3.刀具材料继续向后刀面流动，有的被工件带走 前刀面情况类似 刀具脆性破损的原因 切削加工过程中，或多或少带有断续切削的性质 1.工件表面的不规则，不均匀 2.加工余量不均匀 3.铣削，刨削等工艺 在断续切削条件下，会产生机械和热冲击，从而容易产生破损。 破损的主要原因： 冲击，机械疲劳，热疲劳 早期破损的主要原因： 冲击 具体分析从机械应力和热应力两个方面入手，见后。 机械应力 1.正前角时：前刀面受拉，后刀面受压。拉应力如果超标，就会发生裂纹或立即破损 2负前角时：前后刀面均受压，由于同一材料的搞压能力一般高于搞拉能力，发生破损的可能减小，但如果超标，也会破损。 热应力 1.断续切削中，空切和切削交替进行 2.空切时前刀面受冷却，温度下降，收缩产生拉应力 3切削时前刀受摩擦热，温度上升，产生压应力， 4.冷热交替，产生热裂现象。 5.材料导热系数低，易热裂。 6.V高，温差大，易热裂。 确认刀具破损监测可分为直接监测和间接监测两种。所谓直接监测，即直接观察刀具状态，确认刀具是否破损。其中最典型的方法是工业电视摄像法。间接监测法即利用与刀具破损相关的其它物理量或物理现象，间接判断刀