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    刀具磨耗的视觉表现
    导致刀具磨耗的主要因素是切削温度。切削时,由于切削温度力相当高,导致刀具的硬度降低,产生变形,逐渐使刀具失去切削能力或使刀口形状改变,从而造成切削尺寸改变,使实际切削量比预定切削量要小,且加工面会全部或部分由光滑面变为粗糙面,还会产生切削力增大、切削温度升高、切削性能改变、积屑范围增大以及动力消耗增加等现象。而刀具的磨耗方式主要是摩擦式、熔铸式、扩散式、化学式及电解式磨耗。刀具的磨耗性能可按照正常及异常来分类。传统切削刀具的使用寿命结束可归结于刀具磨耗逐渐增加,导致刀具破坏或刀具切削刀口突然破损。刀具破损将使切削工件表面品质降低,采用直接或间接测感技术监控刀具的表面品质,可判断切削刀具是否即将结束使用寿命。从图中可以看出,刀具面磨耗几何外观形状可分为A、B、C 3个区域。根据ISO对刀具使用寿命的定义,如果刀腹磨耗的平均磨耗值VB>0.3mm,或*大磨耗量VBmax>0.6 mm,则刀具的使用年限已超过刀具的使用寿命。凹陷磨耗发生于刀具上顶面上,此种磨耗是由于切削过程产生的高温而造成。
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    刀具磨损形态和磨损机制
     1.刀具磨损的形态(1)前刀具破损(月牙洼磨损) 切削塑性材料时,如果切削速度和切削厚度较大,切屑在前刀面上经常会磨出一个月牙洼,这种磨损形式称作前刀面磨损。出现月牙洼的部位就是切削温度*高的部位。月牙洼和切削刃之间有一条小棱边,月牙洼随着刀具磨损不断变大,当月牙洼扩展到使棱边变得很窄时,切削刃强度降低,极易导致崩刃。月牙洼磨损量以其深度KT表示。(2)后刀面磨损 由于后刀面和加工表面间的强烈摩擦,后刀面靠近切削刃部位会逐渐地被磨成后角为零的小棱面,这种磨损形式称作后刀面磨损。切削铸铁和以较小的切削厚度、较低的切削速度切削塑性材料时,后刀面磨损是主要形态。后刀面上的磨损棱带往往不均匀,刀尖附近(C区)因强度较差,散热条件不好,磨损较大;中间区域(B区)磨损较均匀,其平均磨损宽度以VB 表示。(3)边界磨损 切削钢料时,常在主切削刃靠近工件外皮处和副切削刃靠近刀尖处的后刀面上磨出较深的沟纹,这种磨损称作边界磨损。沟纹的位置在主切削刃与工件待加工表面、副切削刃与已加工表面接触的部位。 2.刀具磨损机制(1)硬质点划痕 由工件材料中所含的碳化物、氮化物和氧化物等硬质点以及积屑瘤碎片等在刀具表面上划出一条条沟纹,造成机械磨损。硬质点划痕在各种切削速度下都存在,它是低速切削刀具(如拉刀、板牙等)产生磨损的主要原因。(2)冷焊粘结 切削时,切屑与前刀面之间由于高正压力和高温度的作用,切屑底面材料与前刀面发生冷焊粘结形成冷焊粘结点,在切屑相对于刀具前刀面的运动中冷焊粘结点处刀具材料表面微粒会被切屑粘走,造成粘结磨损。上述冷焊粘结磨损机制在工件与刀具后刀面之间也同样存在。在中等偏低的切削速度条件下,冷焊粘结是产生磨损的主要原因。(3)扩散磨损 切削过程中,刀具后刀面与已加工表面、刀具前刀面与切屑底面相接触, 由于高温和高压的作用,刀具材料和工件材料中的化学元素相互扩散,使刀具材料化学成分发生变化,耐磨性能下降,造成扩散磨损。例如,用硬质合金刀具切削钢质工件时,切削温度超过800℃,硬质合金刀具中的Co、C、W等元素就会扩散到切屑和工件中去,由于Co元素减少,硬质相(WC 、TiC )的粘结强度下降,导致刀具磨损加快。扩散磨损在高温下产生,且随温度升高而加剧。(4)化学磨损 在一定温度作用下,刀具材料与周围介质(例如空气中的氧,切削液中的极压添加剂硫、氯等)起化学作用,在刀具表面形成硬度较低的化合物,易被切屑和工件擦掉造成刀具材料损失,由此产生的刀具磨损称为化学磨损。化学磨损主要发生在较高的切削速度条件下。
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    刀具破损安装注意事项及检测
    基本型号 安装在托盘上:当安装在加工区域时,主轴被编程到适当的位置以补偿主轴中存在的任何刀具长度。*小的周期时间丢失。装在弹匣中的基本型号:如果刀具监控传感器安装在刀库中,它将在固定位置使用,不能用于多把刀具。这是因为工具长度不同并且没有将工具移动到正确位置的轴。内置编码器类型:它能够在 CNC 刀库中学习 30 多种不同的刀具长度。该装置可以安装在刀库区域,几乎不会或不会损失循环时间。然而,每个工具都必须被示教位置,并且每个工具都必须有单独的 M 代码,以便识别不同的工具长度。如果安装在工作范围内,那么您应该使用基本模型并将轴编程到您想要检查刀具长度的位置。除非您使用它来检查零件的位置或将其用于不同的应用程序。柱塞式工具/钻头破损装置:这用于不能使用基本模型的区域。此外,这可用于检测孔深度或操作是否完成。安装和要求:需要 M 代码或驱动源。进给保持电路通常连接到或使用外部警报来停止机器操作。电气柜中安装了一个远程模块。如果装置安装在托盘上,则电缆向下穿过电缆轨道并可能穿过通道盖。
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    如何改善刀具磨损延长刀具寿命?
    1、磨料磨损主要原因是工件材料中的杂质,基体组织中所含的碳化物、氮化物和氧化物等硬质点和积屑瘤的碎片,在刀具表面划出沟纹所造成的机械磨损。在各种切削速度条件下,都存在磨料磨损,它是低速刀具磨损的主要原因。减小这种磨损的主要方法,是降低刀具切削部分的表面粗糙度,采用相应的润滑性能好的切削液。2、粘结磨损在一定的压力和温度的作用下,刀具切削部分与切屑接触和摩擦,将会产生材料分子间的吸附作用,刀具材料的部分硬质点会被工件和切屑带走,造成粘结磨损。3、扩散磨损切削时,在高温的作用下,接触面之间分子活动能量大,产生合金元素相互相置换,如高速刀具在前刀面上形成含Cr、C较高的白色层,不断被切屑带走。切削钢件温度在800~1000度时,硬质合金中的Co、C、W扩散到切屑中去,钢中的Fe扩散到刀面上,形成硬度低而脆的复合碳化物,加速刀具磨损。金刚石和立方氮化硼刀具材料也存在扩散磨损。在硬质合金中,添加TaC、NbC、VC,可提高硬质合金抗扩散温度,减少扩散磨损。4、化学磨损空气中的氧在高温条件下,会使硬质合金产生表面氧化膜,形成一层硬度较低的化合物,被切屑带走,造成刀具磨损,称为化学磨损。如何改善刀具磨损延长刀具寿命?1、刃口磨损。改进办法:提高进给量;降低切削速度;使用更耐磨的刀片材质;使用涂层刀片。2、崩碎。改进办法:使用韧性更好的材质;使用刃口强化的刀片;检查工艺系统的刚性;加大主偏角。3、热变形。改进办法:降低切削速度;减少进给;减少切深;使用更具热硬性的材质。4、切深处破损。改进办法:改变主偏角;刃口强化;更换刀片材质。5、热裂纹。改进办法:正确使用冷却液;降低切削速度;减少进给;使用涂层刀片。6、积屑。改进办法:提高切削速度;提高进给;使用涂层刀片或金属陶瓷刀片;使用冷却液;使刃口更锋利。7、月牙洼磨损。改进办法:降低切削速度;降低进给;使用涂层刀片或金属陶瓷刀片;使用冷却液。8、断裂。改进办法:使用韧性更好的材质或槽型;减少进给;减少切深;检查工艺系统的刚性。
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    数控刀具的主要应用领域包括
    1)汽车行业 汽车行业的加工特点一是大批量、流水线生产,二是加工条件相对比较固定。为了优化生产,提高质量和效率,汽车行业对刀具破损的加工效率和使用寿命提出了非常苛刻的要求。同时,由于采用流水线作业,为了避免因换刀导致整条生产线的停机、造成巨大的经济损失,所以通常采用强制性的统一换刀的方式。这对刀具质量的稳定性也提出了****的高要求。2)航空航天行业 航空航天业的加工特点一是加工精度要求高,二是材料难加工。该行业所加工的零部件材料大多为韧性和强度都非常高的高温合金和镍钛合金(如INCONEL718等)。3)大型涡轮机、汽轮机、发电机及柴油机生产企业 这些企业所要加工的零件大多体积庞大、价值昂贵,在加工时,保证被加工零件的精度和少出废品是至关重要的,所以在这些行业里经常采用进口刀具。4)使用数控机床较多的企业 俗话说“好马配好鞍”,为了提高加工效率和产品质量,充分发挥数控机床的使用效率,往往采用进口刀具更易达到预期的效果。5)外资企业 在这些企业中,往往更注重生产效率和质量的保证。除此之外,还有很多其它行业,如模具行业、军工企业等应用数控刀具也都十分普遍。
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