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如何延長刀具的使用壽命

摘要:數(shù)控刀具在機(jī)械加工中占有很重要的地位,但在切削的過程中不可避免的總要受到磨損,而使得刀具的使用壽命縮短。如何控制不必要的刀具磨損,延長數(shù)控刀具的使用壽命呢?本文就從數(shù)控刀具磨損的狀況進(jìn)行了相關(guān)的探索,以期為今后減少刀具的磨損,延長刀具的使用壽命做鋪墊。高光刀


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  利用數(shù)控刀具對金屬進(jìn)行切削加工,刀具表面就會出現(xiàn)不同程度的磨損現(xiàn)象,進(jìn)而逐步導(dǎo)致刀具的使用壽命縮短。因此,如何讓延長刀具使用時間成為目前急需解決的問題。下面從以下幾個方面進(jìn)行說明。 高光刀
  1.刀具磨損的狀況分析 
  在金屬切削過程中,由于切削力和切削熱等現(xiàn)象,刀具的前、后面都會不同程度的受到磨損。特別是在高溫環(huán)境下進(jìn)行切削時,更容易縮短數(shù)控刀具的使用時間。下面分別簡單說說刀具的磨損情況,這幾種磨損情況見圖1所示。高光刀
  1.1前刀面磨損 主要是指在切削塑性材料時,尤其是切削厚度很大的情況。在切削的過程中,刀具的前面出現(xiàn)了一個個小洞,時間長了,小洞逐漸變大,最后甚至?xí)霈F(xiàn)裂縫的情況,所以刀具在加工塑性材料工件時,要多關(guān)注前刀面的磨損。 高光刀
  1.2后刀面磨損 在切削塑性較低材料時,切削的深度不深,速度不快,刀具的前面受到的壓力和摩擦不是很大,出現(xiàn)坑度的時候比較少,這時刀具的磨損主要是在后面。 
  1.3刀具前后磨損 這種情況主要是在進(jìn)給量和切削速度上處于中等的時候,刀具的前后面同時都會受到影響。 
  1延長刀具使用壽命的方法 
 
 1.1在刀具的材料的選擇上,要合理 
  在一定程度上,刀具材料的選擇影響刀具切削性能和使用壽命。一般來說,隨著刀具材質(zhì)耐磨性的變好,往往硬度越大,但抗沖擊能力越差,柔韌性能越不好。所以硬度和韌性存在著相互之間的矛盾關(guān)系,但這也是在刀具材料選擇上應(yīng)該避免的關(guān)鍵。因此,在制作刀具的時候,多選擇一些柔韌性能好的材料,比如石墨的柔韌性就不錯,使用這樣的材料做成的刀具,其使用壽命就會延長。高光刀 
  1.2改進(jìn)刀具的幾何角度 
  選用石墨材質(zhì)的刀具,要選擇合理的幾何角度,這樣才能有效減少刀具在切削中的振動,對于石墨工件也有好處,可以有效防止崩裂[1]。 
  對于前角的改進(jìn)方法是采用負(fù)前角。在利用石墨刀具加工時,刀具刃口處的強(qiáng)度較好,沖擊力和耐磨性是也較好,同時刀具會隨著負(fù)前角角度的減小而變化,后刀面磨損的面積卻不會出現(xiàn)太大的變化,不過總體上來說,還是處于一個減小的趨勢。如果采用正前角加工時,隨著前角角度的變大而變化,使得石墨刀具刃口的強(qiáng)度逐漸減弱,而刀具的后刀面的磨損就會變大。 
  通過后角的改變來增強(qiáng)刀具的壽命,方法是采用把后角的角度增大,這樣使得刀具刃口的強(qiáng)度變得很低,同時后刀面的磨損面就會增大,一旦刀具的后角變得很大,在切削時伴隨著的振動就會加強(qiáng)。高光刀
 
  1.3注意刀具的涂層 
  利用金剛石來涂刀具的層面,其硬度變高、耐磨性變好了,但摩擦系數(shù)變低等。目前,用金剛石涂層的材料,主要是石墨,那對于數(shù)控刀具,最好選擇的是也是石磨材料。通過金剛石涂的硬質(zhì)合金刀具,其優(yōu)點(diǎn)是把天然金剛石的硬度綜合了硬質(zhì)合金的強(qiáng)度以及斷裂韌性等;在國內(nèi),金剛石涂層技術(shù)不高,仍然是最初階段,由于其成本的投入不小,所以在近幾年,金剛石涂層的發(fā)展不快,我們只能把普通刀具作為起點(diǎn),通過優(yōu)化其他刀具的功能,從選材方面來改善,尤其普通涂層的結(jié)構(gòu),在某種程度上分析,在石墨加工當(dāng)中是可以應(yīng)用的。 高光刀
  分析金剛石涂層實(shí)施。目前,在世界上使得大部分涂層公司被調(diào)動起來,大量的人力和物力被投入進(jìn)來,主要是研究關(guān)于開發(fā)涂層技術(shù),在國外,僅僅歐洲是一個成熟、經(jīng)濟(jì)的公司;對于PARA,被作為一個好的刀具,采用石墨加工的刀具,在世界上,對刀具進(jìn)行表面處理的最先進(jìn)的是涂層技術(shù),確保了刀具的壽命、刀具的實(shí)用性,這是具有很好地利用價值。 
  1.4加強(qiáng)刀具刃口的強(qiáng)化 
  對于刀具刃口的鈍化技術(shù),人們還沒有重視起來,所以這是一個比較值得關(guān)注的問題。在金剛石砂輪刃磨后,硬質(zhì)合金刀具刃口是變好,微觀缺口,即微小崩刃與鋸口有程度不同的變化。對石墨高速切削加工刀來說,其性能和穩(wěn)定性是需要考慮,即要求需要滿足,尤其對于金剛石涂層刀具,在涂層前,為了涂層的牢固性、使用壽命長,刀口的鈍化處理是首要的。而刀具鈍化的目的是為了解決刃磨后的刀具在刃口、微觀缺口等的不足,隨著鋒值,其減少或消除,使其具有圓滑、平整、鋒利、堅(jiān)固、耐用等。 高光刀
  1.5改善刀具的加工方式 
  除了以上改善刀具幾何角度來降低磨損,使得刀具延長壽命外,還應(yīng)該考慮選擇適當(dāng)?shù)募庸し绞絹碓鰪?qiáng)刀具的壽命,這些做法都是為了延長刀具的壽命,盡量減小對刀具的影響。 
  在采用切削的方式上,即順銑和逆銑。在順銑時,往往切削振動比逆銑的切削振動小。在順銑時,刀具切入的厚度是最大值變化到零,所以在刀具切入工件后,如果出現(xiàn)切不下切屑,應(yīng)避免彈刀的事故,工藝系統(tǒng)剛性足,切削時振動較??;在逆銑時,其刀具的切入厚度是從零變化到最大值,在刀具切入開始,由于切削厚度不厚,使其工件的表面被劃出一段距離,此時刃口遇到在石墨材料中留下的硬質(zhì)物質(zhì),以及在工件表面留下的顆粒物質(zhì),就會使得刀具有彈刀或顫振現(xiàn)象引發(fā),因此在逆銑時切削振動是比較大的。 
  而采用吹氣或吸塵,以及浸漬電火花液,來加工物質(zhì)是需要及時的清理,尤其是工件的表面,為了避免石墨粉塵,是減小刀具的二次磨擦損耗的方法,同時,為了刀具的使用壽命延長,減少石墨粉塵,尤其對機(jī)床絲杠和導(dǎo)軌的影響;合適的高轉(zhuǎn)速的選擇、以及相關(guān)進(jìn)給量增大是必須的。 高光刀
  2.總結(jié) 
  總而言之,刀具的很多方面,即材料、幾何角度、涂層、刃口及加工條件,是刀具的使用壽命得到延長的扮演者,是不同的角色,缺一不可,相輔相成。所以一把好的石墨刀具,必須具有這幾個方面特點(diǎn),即石墨粉排屑槽、使用壽命、深雕刻加工、少加工成本。 

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