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    刀具磨钝标准
    1. 刀具的磨损过程,刀具的磨损过程可分为三个阶段:(1)初期磨损阶段。 磨损曲线的斜度较大。由于新刀具的切削刃很锋利,后刀面与加工表面的实际接触面积很小,压强很大,故磨损很快。(2)正常磨损阶段。经过初期磨损后,刀具粗糙表面已经磨平,缺陷减少,刀具后刀面与加工表面接触面积变大,压强减小,进入比较缓慢的正常磨损阶段。后刀面的磨损量与切削时间近似地成比例增加。正常切削时,这个阶段时间较长,是刀具的有效工作时期。(3)急剧磨损阶段。当刀具破损带达到一定程度后,刀面与工件摩擦过大,导致切削力与切削温度迅速增高,产生的切削力大。如果刀具继续工作,不但不能保证加工质量和精度,而且降低切削效率,磨损急剧增加,应在发生急剧磨损之前及时换刀。2. 刀具的磨钝标准 刀具磨损到一定限度后就不能继续使用。这个磨损限度称为磨钝标准。由于多数切削情况下均可能出现后刀面的均匀磨损量。此外,VB值比较容易测量和控制,因此常用VB值来研究磨损过程,作为衡量刀具的磨钝标准。ISO标准统一规定以1/2背吃刀量处的后刀面上测定的磨损带宽度VB作为刀具的磨钝标准自动化生产中的精加工刀具,常以沿工件径向的刀具磨损尺寸作为刀具的磨钝标准,称为径向磨损量NB。
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    铣削刀具寿命预测研究
    目前,刀具失效通常是由以下两种方式判定: 根据人工经验或供应商的建议。一般来说,随着刀具的磨损,许多因素都会发生变化,包括机床产生的振动,切削过程中产生的声音,切屑形状,机械功率等,有经验的操作人员可以根据这些变化判定刀具是否失效。但是这种方式很容易造成以下问题: 一是换刀过早,刀具还没有达到其使用寿命就被判定为失效,给企业增加了生产成本; 二是换刀过晚,刀具已经处于失效状态仍在切削,容易造成工件表面精度不够或者造成工件损坏,特别是在航空航天领域,发生这种情况代价会非常大,严重影响企业的生产效率和经济效益。因此,**预测刀具寿命,对制造企业具有重要意义。有统计研究表明,合理地选择换刀时间和策略,可以有效地减少 75% 的停机时间,将生产效率提高 10%~40%,并将生产成本降低 10%~30%。加工过程中,切削力的大小可以较好地反映出刀具所处的状态。刀具加工工件时会产生不同程度的磨损,通过相应的测力装置采集力信号,进行分析后评定刀具当前所处状态,再结合刀具破损的速率,预测其剩余使用寿命。但在铣削过程中,铣刀与工件是断续接触的,不能直观地根据切削力的大小和变化情况来判断刀具当前所处的状态,研究人员大多通过研究力信号在时域、频域和时频域的特征量。因此,对信号进行分析与处理并选择合适的特征量,才能对刀具寿命做出准确预测。
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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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