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加工中心刀具的磨损
日期：2009年12月17 来源：沈阳第一机床厂 关键字：加工中心
(一)刀具磨损的概念
新刃磨好的刀具经过一定时间切削后，会发生磨损。刀具的磨损是一种连续、逐渐的破坏形式，当刀具磨损到一定程度时，必须重磨或更换新刀，加工中心否则，不但影响工件的加工精度和表面质量，摇臂钻床而且还会使刀具磨损得更快，甚至崩刃，造成重磨困难和刀具材料浪费。
1．刀具的磨损方式
(1)后刀面磨损。磨损的部位主要发生在后刀面。这种磨损一般发生在切削脆性金属或以较小的(o，<0．1mm)切削塑性金属的条件下。此时前刀面上的机械摩擦较小温度较低，而后刀面上与过渡表面之间存在着强烈的磨损。
(2)前刀面磨损。磨损的部位主要发生在前刀面上。当切削速度较高、切削厚度较大及加工塑性金属时，切屑会在前刀面上刃口后方磨出一个月牙洼，当月牙洼逐渐加深加宽，接近刃口时，会因切削刃强度降低而使刀刃损坏。
(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。此两处分别在主、副切削刃与工件待加工或已加工表面接触的地方。
发生边界磨损的主要原加工中心因：①切削时，在刀刃附近的前、后刀面上，压应力和剪应力很大，但在工件外表面处的切削刃上应力突然下降，形成很高的应力梯度，引起很大的剪应力，摇臂钻床同时前刀面上切削温度最高，而与工件外表面接触点由于受空气或切削液冷却，造成很高的温度梯度，也引起很大的剪应力，因而在主后刀面发生边界磨损；②由于加工硬化作用，靠近刀尖部分的副切削刃处的切削厚度减小至零，引起这部分刀刃打滑，使副后刀面上发生边界磨损；
③加工铸、锻件等工件时外皮太粗糙，而发生边界磨损。
2．刀具磨损的原因
(1)磨粒磨损。又称为机械擦伤磨损，是工件或切屑上的硬质点，将刀具表面上刻划出深浅不一的沟痕而造成的磨损。
(2)粘结磨损。在切削塑性金属材料时，切屑与前刀面，工件与后刀面在较大的压力和适当的切削温度作用下，会产生材料分子之间的吸附作用，使加工中心刀具表面局部强度较低的微粒被切屑或工件粘结带走，从而使刀具磨损。
(3)扩散磨损。在高温切削时，刀具与工件之间的合金元素相互扩散，摇臂钻床使刀具材料的物理、力学性能降低，从而加剧刀具的磨损。
(4)相变磨损。当刀具上最高温度超过材料相变温度时，刀具表面金相组织发生变化。如马氏体组织转变为奥氏体，使硬度下降，磨损加剧并使刀具迅速失去切削能力。
(二)刀具磨损过程及磨钝标准
1．刀具的磨损过程
刀具的磨损过程一般可分为三个阶段。通常所说的刀具磨损主要指后刀面的磨损，因为大多数情况下后刀面都有磨损，后刀面磨损量佃大小对加工精度和表面粗糙度影响较大，而且测量也较方便，故一般都用后刀面上的磨损量来反应刀具磨损的程度。
(1)初期磨损阶段(OA段)。加工中心新刃磨的刀具后刀面存在着粗糙不平之处及显微裂纹、摇臂钻床氧化或脱碳层等缺陷，表层组织较不耐磨，且因切削刃较锋利，后刀面与加工表面接触面积较小，压应力较大，所以这一阶段磨损较快。
(2)正常磨损阶段(AB段)。经初期磨损后，刀具的粗糙不耐磨表面已经磨平，形成一个稳定区域，刀具的磨损变得缓慢而均匀，这是正常磨损阶段。这一阶段是刀具工作的有效时间，使用刀具时，不应超过这一阶段。
(3)急剧磨损阶段(BC段)。当磨损量增加到一定限度后，加工表面粗糙度增加，后刀面与工件的接触状况恶化，摩擦加剧，切削力与切削温度迅速升高，磨损速度增加很快，甚至伴有刺耳的噪声、振动及崩刃出现，以致刀具损坏而失去切削能力。生产中为了合理使用刀具，保证加工质量，应当避免达到这个磨损阶段，应在这一阶段到来之前就及时换刀或更换刀刃。
2．刀具的磨钝标准
刀具磨损到一定限度就不能再继续使用加工中心，即对刀具规定一个允许磨损量的最大限度，摇臂钻床这一磨损限度称为磨钝标准。国际标准ISO统一规定，以1／2处后刀面上测定的磨损量佃作为刀具磨钝标准。自动化生产中用的精加工刀具，常以沿工件径向的刀具磨损尺寸作为衡量刀具的磨钝标准，称为刀具径向磨损量NB。
加工条件不同，磨钝标准也有变化。例如，精加工的磨钝标准较小，粗加工则取较大值。工件的可加工性、刀具制造及刃磨难易程度等都是确定磨钝标准时应考虑的因素。
推荐车刀的磨钝标准：
(1)高速钢或陶瓷车刀。后刀面是有规则的磨损，取阳二0．3mm；后刀面是无规则磨损、划伤、剥落或有严重沟痕，取佃。。：0．6mm。
(2)硬质合金车刀。后刀面是有规则的磨损，取Vg：0．3mm；后刀面无规则磨损，则佃。。二0．6mm；前刀面磨损量KT：0．06+0．3／，其中／为进给量。
生产实际中，不能经常卸下刀具测量磨损量，操作者可根据直觉来判断刀具是否达到工艺磨钝标准，摇臂钻床如已加工表面粗糙度值增大、切屑发毛变色、加工中心切削温度急剧上升、发生振动或噪声增大等都说明刀具已经磨钝，需要及时换刀。在大量生产和自动线上应根据工件的精度要求用统计方法来制定磨钝标准，定时换刀。
(三)刀具耐用度
刀具耐用度是刀具磨损的另一种表示方法，指一把新刃磨后的刀具从开始切削到磨损量达到磨钝标准为止的切削时间称为刀具耐用度，以厂表示，单位是min。刀具耐用度指的是纯切削的时间，摇臂钻床即刀具在两次重磨之间的纯切削时间的总和。在实际生产中，用耐用度来控制磨损量阳的大小比其他方法更为方便。
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