刀具的失效模式.doc

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刀具的失效方式各不相同。相同的切削刃应用于两种不同的工艺过程时,可能会出现两种完全不同的失效类型。虽然刀具供应商对各种刀具失效模式进行了大量研究,但有关刀具失效模式的知识应该真正与实际生产联系起来。对于刀具的使用者来说,最感兴趣的是想知道刀具将在什么时候失效,以及正确判断刀具是如何失效的。Ingersoll Cutting Tools公司的刀具专家认为,了解某种加工工艺中某一特定刀具的失效模式是非常有用的。其中一个好处是通过诊断刀具的某些磨损类型,可以揭示出某些加工问题,指导如何对刀具或工艺进行改进,以延长刀具寿命,提高切削性能。另外一个好处与一致性有关。刀具的失效有其不同的基本作用机理,包括磨损、热冲击、机械冲击和化学作用。这些作用机理导致了不同的刀具失效模式。但是,有一种作用机理及其相关的刀具失效模式优于其它所有的模式,这种失效模式就是磨粒磨损。这种磨损类型表明加工过程稳定而可靠。磨粒磨损的渐次性和可预测性常常能够对提高加工效率起到杠杆作用。
确定刀具的失效模式并不十分困难——只需取下刀具(特别是在刀具目前预测寿命的约30%和70%时取下刀具),检测该加工阶段的切削刃状况,并与本文给出的刀具磨损照片以及对失效模式的描述进行对比。
(1)刀具的磨粒磨损 
磨粒磨损是一种理想的失效模式。磨粒磨损是因为工件材料磨擦划过刀具的主后刀面而造成的,在给定的加工中,对于某一特定刀具制造商提供的一定数量的刀片,其磨粒磨损趋向于具有重复性,因此也就具有可预测性。
磨粒磨损成为首选失效模式的另一个原因是其可以显示磨损的发展进程。通常,切削中出现的某些现象可以表明磨粒磨损正在加大。这些现象有的能观察到(如工件上出现毛刺、被加工表面光洁度发生变化等),有的能听到(如切削噪声逐渐变化等)。通过这些加工现象,可以很容易地确定何时需要更换刀片。
由于磨粒磨损是一种理想的磨损形式,因此当加工中刀具出现磨粒磨损时,通常无需改变加工工艺。当然,某些刀具牌号和涂层确实能够提供更高的耐磨性(尤其在高速切削时),如果刀具出现磨粒磨损,改用这些刀具牌号或涂层则可以延长刀具寿命。
(2)刀具的月牙洼磨损
一般来说,月牙洼的产生可能同工件材料与刀片前刀面相互作用引起的任何磨损形式有关。最常见的月牙洼磨损是由钢制工件与硬质合金刀具之间的化学作用(即刀具前刀面渗出的碳溶入切屑中)引起的。不过,月牙洼磨损也有可能是由高速切削铸铁时切屑划过刀具前刀面的磨蚀作用所引起。
月牙洼磨损的危险性在于切削刃通常仍然完好无损,刀具也能保持相对正常的切削状态,直至刀具出人意料地突然失效。为保护刀具前刀面避免月牙洼磨损,可采取的应对措施包括:①减小切削速度以降低切削刃温