刀具磨損的形態及其原因切削金屬時
,刀具一方麵切下切屑
,另一方麵刀具本身也要發生損壞
。刀具損壞的形式主要有磨損和破損兩類
。前者是連續的逐漸磨損
。後者包括脆性破損(如崩刃
、碎斷
、剝落
、裂紋破損等)和塑性破損兩種
。
一 刀具磨損的形態及其原因
切削金屬時
,刀具一方麵切下切屑
,另一方麵刀具本身也要發生損壞
。刀具損壞的形式主要有磨損和破損兩類
。前者是連續的逐漸磨損
;後者包括脆性破損(如崩刃
、碎斷、剝落
、裂紋破損等)和塑性破損兩種
。刀具磨損後
,使工件加工精度降低
,表麵粗糙度增大
,並導致切削力加大
、切削溫度升高
,甚至產生振動
,不能繼續正常切削
。因此
,刀具磨損直接影響加工效率
、質量和成本
。刀具磨損的形式有以下幾種
:
前刀麵磨損
後刀麵磨損
邊界磨損
刀具的磨損形態
典型的磨損曲線
從對溫度的依賴程度來看
,刀具正常磨損的原因主要是機械磨損和熱
、化學磨損
。機械磨損是由工件材料中硬質點的刻劃作用引起的
,熱
、化學磨損則是由粘結(刀具與工件材料接觸到原子間距離時產生的結合現象)
、擴散(刀具與工件兩摩擦麵的化學元素互相向對方
、腐蝕等)引起的
。
二 刀具磨損過程
、磨鈍標準及刀具壽命
隨著切削時間的延長
,刀具磨損增加
。根據切削實驗
,可得圖示的刀具正常磨損過程的典型磨損曲線
。該圖分別以切削時間和後刀麵磨損量VB(或前刀麵月牙窪磨損深度KT)為橫坐標與縱坐標
。從圖可知
,刀具磨損過程可分為三個階段
:
初期磨損階段
正常磨損階段
急劇磨損階段
刀具磨損到一定限度就不能繼續使用
。這個磨損限度稱為磨鈍標準
。
一把新刀(或重新刃磨過的刀具)從開始使用直至達到磨鈍標準所經曆的實際切削時間
,稱為刀具壽命
。
三 刀具的破損
刀具破損和刀具磨損一樣
,也是刀具失效的一種形式
。刀具在一定的切削條件下使用時
,如果它經受不住強大的應力(切削力或熱應力)
,就可能發生突然損壞
,使刀具提前失去切削能力
,這種情況就稱為刀具破損
。破損是相對於磨損而言的
。從某種意義上講
,破損可認為是一種非正常的磨損
。刀具的破損有早期和後期(加工到一定的時間後的破損)兩種
。刀具破損的形式分脆性破損和塑性破損兩種
。硬質合金和陶瓷刀具在切削時
,在機械和熱衝擊作用下
,經常發生脆性破損
。脆性破損又分為
:
崩刀
碎斷
剝落
裂紋破損
。
四 刀具的狀態監控
如前所述
,刀具損壞的形式主要是磨損和破損
。在現代化的生產係統(如FMS
、CIMS等)中
,當刀具發生非正常的磨損或破損時
,如不能及時發現並采取措施
,將導致工件報廢
,甚至機床損壞
,造成很大的損失
。因此,對刀具狀態進行監控非常重要
。
刀具破損監測可分為直接監測和間接監測兩種
。所謂直接監測
,即直接觀察刀具狀態
,確認刀具是否破損
。其中最典型的方法是ITV(Industrial Television
, 工業電視)攝像法
。間接監測法即利用與刀具破損相關的其它物理量或物理現象
,間接判斷刀具是否已經破損或是否有即將破損的先兆
。這樣的方法有測力法
、測溫法
、測振法
、測主電機電流法和測聲發射法等
。