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如何延長刀具的使用壽命

摘要:數控刀具在機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,延長數控刀具的使用壽命呢?本文就從數控刀具磨損的狀況進行了相關的探索,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


http://www.xzbu.com/1/view-6484373.htm
  利用數控刀具對金屬進行切削加工,刀具表面就會出現不同程度的磨損現象,進而逐步導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。特別是在高溫環境下進行切削時,更容易縮短數控刀具的使用時間。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,刀具的前面出現了一個個小洞,時間長了,小洞逐漸變大,最后甚至會出現裂縫的情況,所以刀具在加工塑性材料工件時,要多關注前刀面的磨損。 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系,但這也是在刀具材料選擇上應該避免的關鍵。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改進刀具的幾何角度 
  選用石墨材質的刀具,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] 
  對于前角的改進方法是采用負前角。在利用石墨刀具加工時,刀具刃口處的強度較好,沖擊力和耐磨性是也較好,同時刀具會隨著負前角角度的減小而變化,后刀面磨損的面積卻不會出現太大的變化,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。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,但摩擦系數變低等。目前,用金剛石涂層的材料,主要是石墨,那對于數控刀具,最好選擇的是也是石磨材料。通過金剛石涂的硬質合金刀具,其優點是把天然金剛石的硬度綜合了硬質合金的強度以及斷裂韌性等;在國內,金剛石涂層技術不高,仍然是最初階段,由于其成本的投入不小,所以在近幾年,金剛石涂層的發展不快,我們只能把普通刀具作為起點,通過優化其他刀具的功能,從選材方面來改善,尤其普通涂層的結構,在某種程度上分析,在石墨加工當中是可以應用的。 高光刀
  分析金剛石涂層實施。目前,在世界上使得大部分涂層公司被調動起來,大量的人力和物力被投入進來,主要是研究關于開發涂層技術,在國外,僅僅歐洲是一個成熟、經濟的公司;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,對刀具進行表面處理的最先進的是涂層技術,確保了刀具的壽命、刀具的實用性,這是具有很好地利用價值。 
  1.4加強刀具刃口的強化 
  對于刀具刃口的鈍化技術,人們還沒有重視起來,所以這是一個比較值得關注的問題。在金剛石砂輪刃磨后,硬質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,還應該考慮選擇適當的加工方式來增強刀具的壽命,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,如果出現切不下切屑,應避免彈刀的事故,工藝系統剛性足,切削時振動較小;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物質,以及在工件表面留下的顆粒物質,就會使得刀具有彈刀或顫振現象引發,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,尤其對機床絲杠和導軌的影響;合適的高轉速的選擇、以及相關進給量增大是必須的。 高光刀
  2.總結 
  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,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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