程良

【摘要】本文討論了磨損發(fā)生的種各種典型情況。并通過(guò)劃分了銑刀磨損的四個(gè)階段，并給出了數(shù)控銑刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)，最后建立新刀、輕微、穩(wěn)定、急劇磨損階段的銑刀磨損量對(duì)應(yīng)范圍。研究了切削三要素對(duì)刀具壽命的影響，兩種典型刀具壽命的經(jīng)驗(yàn)分析法，并指出最大生產(chǎn)率使用壽命法和經(jīng)濟(jì)使用壽命法確定刀具壽命的局限性與不足。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控銑刀 磨損 成因

【中圖分類(lèi)號(hào)】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2017）50-0253-02

一、刀具的磨損發(fā)生部位

1.銑刀的前刃及刀尖磨損。在高速銑削塑性材料時(shí)，形成在塑性材料的高熱會(huì)使得銑刀前刃面上形成月牙洼磨損現(xiàn)象。以接觸磨損面產(chǎn)生的高熱區(qū)最易發(fā)生，并進(jìn)行四周擴(kuò)散。當(dāng)銑刀上的月牙洼發(fā)展到刀具棱邊時(shí)，刀刃強(qiáng)硬度性顯著下降，從而出現(xiàn)破損現(xiàn)象。目前對(duì)于前刃部發(fā)生的月牙洼磨損現(xiàn)象KT表示最大深度。

2.后刃面磨損。數(shù)控銑削工件時(shí)，工件的過(guò)渡表面與刀具后面接觸，接觸應(yīng)力產(chǎn)生突變，由較大的切削應(yīng)力突變?yōu)闃O小的切削過(guò)渡帶，在后刀面產(chǎn)生的應(yīng)變較大，形成刀具的后刀刃磨損。后刀刃上的磨損棱帶均勻性較差，出現(xiàn)較大的變化趨勢(shì)及波動(dòng)。

3.銑刀前后刃面同時(shí)磨損或邊界磨損。銑刀前后刃面同時(shí)磨損形態(tài)主要是發(fā)生在切削塑性毛坯時(shí)，當(dāng)其hD=0.1～0.5mm會(huì)形成該現(xiàn)象；所謂的磨損或邊界磨損是指在切削硬度較高的鑄鋼件、毛坯鍛件等表面粗糙度差的工件時(shí)，在主、副切削刀刃處，常會(huì)磨出較深的溝。有兩種原因會(huì)產(chǎn)生邊界磨損：

（1）數(shù)控銑削時(shí)，主切削刃與工件接觸切削刃應(yīng)力不等，應(yīng)力波動(dòng)較大，從而使刀具產(chǎn)生極大的應(yīng)變。同時(shí)前刃處積聚較高切削溫度，而其它切削部位受到良好的冷卻，造成溫度梯度較高，切應(yīng)力過(guò)大，從而在主后刀面上產(chǎn)生邊界磨損。

（2）在加工硬化作用下，副切削刃處變薄為零導(dǎo)致前刀刃產(chǎn)生打滑現(xiàn)象，邊界磨損反映在副后刀面上。

二、銑刀磨損的典型成因

1.機(jī)械接觸磨損效應(yīng)——硬質(zhì)點(diǎn)磨損。毛坯表層中形成的碳化物、氮化物、氧化物及加工硬化、積屑瘤等形成的硬化物或硬化現(xiàn)象等將銑刀切削部分表面上擦傷，形成一道道磨損溝紋稱(chēng)之為硬質(zhì)點(diǎn)磨損，為低速銑刀具磨損的主要成因。

2.物理磨損效應(yīng)——黏結(jié)磨損。在高壓高溫下，毛坯等硬度較低的材料其原子及晶料附著于銑刀上，且當(dāng)銑刀材料內(nèi)部存在空隙、局部軟點(diǎn)等缺陷時(shí)，最終導(dǎo)致黏結(jié)點(diǎn)處刀具材料被撕裂，刀具與毛坯材料的親和力、切削溫度、硬度比、刀具表面形狀等因素是決定黏結(jié)磨損的主要因素。

3.擴(kuò)散磨損。由于數(shù)控銑削的切削速度高，常伴隨著較高的溫度，而較高的溫度會(huì)導(dǎo)致各種材料的化學(xué)不穩(wěn)定，如銑刀內(nèi)部的不同材料間的化學(xué)反應(yīng)、毛坯與銑刀接觸處不同材料之間的化學(xué)反應(yīng)。

4.化學(xué)磨損。所謂的化學(xué)磨損主要成因是在銑削高溫條件下，氧氣、切削液等易于刀具材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致刀具硬度降低、刀具的磨損加快的現(xiàn)象稱(chēng)為化學(xué)磨損。

三、銑刀的突然性破損

1.塑性破損

（1）卷刃。卷刃是高硬刀具如高速工具鋼在精加工時(shí)易發(fā)生的突然性破損形式。（2）刀面隆起。工具鋼、高速工具鋼等材料的銑刀在加工硬材料的情況下或者切削用量過(guò)大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生前、后切削部之間發(fā)生突然性隆起現(xiàn)象。

2.脆性破損

（1）崩刃。硬質(zhì)合金銑刀由于本身制造缺陷如內(nèi)部微裂紋，在數(shù)控銑削斷續(xù)切削條件下，碰掉刀刃的一小塊，并不影響加工繼續(xù)進(jìn)行的現(xiàn)象，稱(chēng)之為崩刃，這種現(xiàn)象雖然短期內(nèi)不會(huì)使加工中斷，但會(huì)導(dǎo)致加工表面質(zhì)量急劇變差。（2）碎斷。碎斷現(xiàn)象是數(shù)控銑刀在刀尖處或主切削刃處，發(fā)生的突然性斷裂現(xiàn)象，銑刀發(fā)生這種情況后不能再重磨使用。

四、刀具磨損階段及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)

1.刀具的磨損階段

（1）初期磨損階段。主要由于新刀內(nèi)部缺陷引起，并且刃部較鋒利，與毛坯接觸面小且應(yīng)力較為集中于刀尖部位，導(dǎo)致刀尖磨損較快。

（2）正常磨損階段。在此階段內(nèi)，由于刀具經(jīng)過(guò)了磨合期，刀尖已磨平，刀具與毛坯接觸較為均勻，單位面積上的受力較小，故磨損較慢，是刀具有效加工的主要壽命期。

（3）急劇磨損階段。刀具磨損量隨著時(shí)間累積伴隨切削力、切削溫度快速升高，刀具磨損量突然增加且并伴有噪聲等現(xiàn)象。

2.刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)

刀具磨損后必將影響加工效果如工件報(bào)廢、表面粗糙度下降及尺寸、形位精度下降，因此必須根據(jù)銑削加工情況規(guī)定銑刀一個(gè)最大允許的磨損量，即為磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。磨鈍標(biāo)準(zhǔn)可根據(jù)不同加工場(chǎng)合如粗精加工進(jìn)行調(diào)整。

五、結(jié)論

當(dāng)前，采用上述刀具壽命的兩種方法僅能從經(jīng)濟(jì)角度或者從生產(chǎn)率角度并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)描述刀具使用壽命，但并未從實(shí)際發(fā)生的刀具磨損狀況對(duì)刀具壽命進(jìn)行正確的監(jiān)測(cè)，因此，在當(dāng)前最大化節(jié)約刀具成本并保證生產(chǎn)率的前提下，開(kāi)發(fā)出一種能依據(jù)刀具實(shí)際磨損量來(lái)正確判斷刀具的使用壽命的方法成為一種必然。

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