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    提高刀具寿命有实际意义吗?
    在数控加工中,刀具寿命是指从刀尖切削工件到刀尖报废的时间或从工件表面的实际长度算起的时间。刀尖加工时间是刀具企业计算刀具寿命的一个关键评价指标。典型刀具的使用寿命是每片刀片连续加工15到20分钟。刀具寿命是企业在比较理想的条件下测量出来的。根据不同的加工深度和不同的工件材料进给量,每片刀片连续加工15-20分钟,计算出相应的线速度与进给量的关系,形成相应的切削参数表。因此,每个企业的切割数据表也不同。1、刀具寿命会提高吗?刀具寿命15~20分钟,刀具寿命能否进一步提高?显然,您可以轻松地提高工具的使用寿命,但前提是要以生产线速度为代价。线速度越低,刀具寿命增加越明显(但线速度越低,加工时的振动会降低刀具寿命)。2、提高刀具寿命有实际意义吗?刀具成本与工件加工成本的比值很小。当线速度降低时,即使刀具寿命增加,刀具加工的工件数量也不一定增加,但加工产品的加工成本增加。应理解为尽可能多地增加工件,同时确保尽可能长的刀具寿命。
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    刀具崩刃的原因及对策
    1)刀片牌号、规格选择不当,如刀片的厚度太薄或粗加工时选用了太硬太脆的牌号。对策:增大刀片厚度或将刀片立装,选用抗弯强度及韧性较高的牌号。2) 刀具几何参数选择不当(如前后角过大等)。对策:可从以下几方面着手重新设计刀具。① 适当减小前、后角。② 采用较大的负刃倾角。③ 减小主偏角。④ 采用较大的负倒棱或刃口圆弧。⑤ 修磨过渡切削刃,增强刀尖。3)刀片的焊接工艺不正确,造成焊接应力过大或焊接裂缝。对策:①避免采用三面封闭的刀片槽结构。②正确选用焊料。③避免采用氧炔焰加热焊接,并且在焊接后应保温,以消除内应力。④尽可能改用机械夹固的结构4)刃磨方法不当,造成磨削应力及磨削裂纹;对PCBN铣刀刃磨后刀齿的振摆过大,使个别刀齿负荷过重,也会造成打刀。对策:①采用间断磨削或金刚石砂轮磨削。②选用较软的砂轮,并经常修整保持砂轮锋利。③注意刃磨质量,严格控制铣刀刀齿的振摆量。5) 切削用量选择不合理,如用量过大,便机床闷车;断续切削时,切削速度过高,进给量过大,毛坯余量不均匀时,切削深度过小;切削高锰钢等加工硬化倾向大的材料时,进给量过小等。对策:重新选择切削用量。6) 机械夹固式刀具的刀槽底面不平整或刀片伸出过长等结构上的原因。对策:①修整刀槽底面。②合理布置切削液喷嘴的位置。③淬硬刀杆在刀片下面增加硬质合金垫片。7) 刀具破损过度。对策:及时换刀或更换切削刃。8) 切削液流量不足或加注方法不正确,造成刀片骤热而裂损。对策:① 加大切削液的流量。② 合理布置切削液喷嘴的位置。③ 采用有效的冷却方法如喷雾冷却等提高冷却效果。④ 采用*切削减小对刀片的冲击。9) 刀具安装不正确,如:切断车刀安装过高或过低;端面铣刀采用了不对称顺铣等。对策:重新安装刀具。10) 工艺系统刚性太差,造成切削振动过大。对策:① 增加工件的辅助支承,提高工件装夹刚性。② 减小刀具的悬伸长度。③ 适当减小刀具的后角。④ 采用其它的消振措施。11) 操作不慎,如:刀具由工件中间切入时,动作过猛;尚未退刀,即行停车。对策:注意操作方法。
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    前角的功用及选择
    1. 前角的功用  前角是刀具的重要几何角度之一,其数值大小、正负对切削变形、切削力、切削温度、刀具磨损和已加工表面质量均有很大影响。(1)影响切削变形。增大前角,可使切削变形减小,切削力、切削热和切削功率减小。(2)影响切削刃强度及散热情况。增大前角,会使楔角减小,切削刃强度下降,散热体积减小;过大的前角,可能导致切削刃处出现弯曲应力,造成崩刃。(3)影响切屑形态和断屑效果。切削变形程度不同,切屑折断难易程度不同(见图1-49)。(4)影响已加工表面质量。a)正前角  b)负前角2. 选择原则  刀具合理前角主要取决于刀具材料和工件材料的性能,即:(1)刀具材料的抗弯强度及冲击韧度较高时,可选择大前角。(2)工件材料的强度和硬度较大时,宜选用较小前角,以保证刀具刃口强度;反之,宜选用较大前角。(3)其他具体加工条件。3. 前角选择口诀前角作用大,合理选择它;工件硬度高,前角要选小;工件塑性大,前角要选大;硬质合金刀,前角要选小;高速钢刀具,前角要选大;粗加工前角小,精加工前角大。4. 采用负倒棱强化切削刃  刀具前角增大,虽然可使切削变形和切削力减小,但往往受刃口强度的限制。在正前角的前刀面上磨出倒棱是较好的解决办法(见图1-50)。倒棱面可以是负前角、零前角或者小正前角,在实际应用中负倒棱应用较多。倒棱的主要作用是增强刃口,降低刀具破损。粗加工或断续切削脆硬材料时,负倒棱可减少崩刃,提高刀具使用寿命。用陶瓷刀具铣削淬火钢时,没有倒棱的刃口不能加工。此外,刀具倒棱处的楔角较大,可以改善散热条件。
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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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