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1、第8卷4期宁夏工学院学报(自然科学版)Vol.8No.41996年12月JournalofNingxiaInstituteofTechnology(NaturalScience)December,1996机械加工中刀具寿命的影响因素及对策刘天聪(宁夏农学院食品系永宁750105)摘要本文以车刀为典型,分析了机械加工中影响刀具寿命的刀具材料、焊接、刀磨、几何参数与切削用量等因素,并提出了对策.关键词刀具寿命硬质合金切削用量几何参数分类号TG701刀具在切削加工中将逐渐产生磨损.当刀具磨损达到一定程度后,可以明显地发现切削力加大,切削温度上升,切削颜色改变,甚至产生振动.同时,
2、工件尺寸也可能会超出公差范围,已加工表面也明显恶化.此时,必须对刀具进行重磨或更换新刀,刀具磨损和寿命关系到切削加工的效率、质量和成本,因此它是切削加工中极为重要的问题之一.硬质合金刀具是机械加工中必不可少的工艺装备、它具有较高的冷硬性、热硬性、耐磨性,较低的坚韧性、导热性,它的“三高两低”特性,使之在切削的过程中,自己也变钝.刀具钝化有两类:一类是非正常钝化,即崩刀和卷刀、硬质合金等脆性材料在使用过程中容易发生突然崩落或整个刀片破碎.造成崩刃的原因是多方面的,例如:刀片材料、刀具角度或刀具切削用量选择不当,造成刀片强度不够;刀片焊接和刃磨质量不好,使用前已产生裂纹;使用中
3、骤冷骤热,刀片材料受到热冲击的作用产生热应力出现热裂纹;机床——夹具——工件——刀具加工系统刚性不够,切削过程产生振动等.此外,断续切削特别容易出现崩刃,必须给予足够的注意.卷刃则是由于刀具刃口薄弱或硬度不够或切削温度太高而产生的.另一类是正常磨损,由于在切削力和切削温度的作用下,刀具、刃面与切屑和工件之间产生摩擦而逐渐磨损,当磨损到一定程度,切削力和切削温度急剧升高,产生振动,使刀具耐用度急剧下降,因此提高刀具寿命就是一个不容忽视的问题.刀具寿命是刀具从开始使用起、到报废为止的总切削时间,它与刀具的耐用度的关系是:刀具寿命=刀具耐用度×刃磨次数.提高硬质合金刀具寿命是一个
4、综合性问题,其影响因素多方面的,本文以单刃刀具车刀为典型,从以下几个方面进行具体分析,从而提出解决的途径.1正确选择刀具材料不同的刀具材料有不同的强度、韧性和耐磨性.所以在一定条件下使用高级材料就能延长刀具寿命,这是不言而喻的,但是完全满足这些性能的理想材料是没有的.因此,在刀具设计资19960326收到.作者:·58·宁夏工学院学报(自然科学版)1996年料中根据不同的材料,经济地选择不同性能的刀具材料.常用的硬质合金、按耐磨性与韧性排列,其顺序为:YT30—YW1—YT15(YW2)—YT14—YT5—YG3X—YG6X(YA6)—YG6—YG8—YG11—YG15切削
5、速度增加,合金硬度、耐磨性增加←—————————————————————走刀量增加,合金抗弯强度、韧性增加—————————————————————→切削铸铁等脆性材料时,一般形成崩碎切屑,切削力作用在刃口附近,切削过程有振动,因此宜选用抗弯强度和韧性较好的YG类硬质合金.由于YG类硬质合金的磨削性能较好,刃口可以磨得很锋利、故也适宜于有色金属及其合金的切削加工.切削中碳钢时,铁屑成带状,与前刀面接触面积较大,压力分布较均匀,力的波动较小,刀片的耐磨性是主要矛盾,就该选用YT类硬质合金.淬火钢虽然也是钢、但由于很硬,只能薄薄地切削,刀刃上的负荷很大,为防止崩刃,也选用YG
6、类刀片.加工钢管外园,容易发生振动,宜选用YG类刀片.耐热钢、不锈钢的导热性差、切削温度高,刀刃上的压力、塑性大,加工硬化程度大,刀具的磨损严重、一般粗加工时刀刃的负荷大,也选用YG类刀片,而精加工时可用YT类刀片,如果选用YW刀片,强度与耐磨性都较好,效果更好.除上述可供选择的常用硬质合金之外,近年来发展的新型硬质合金有:①超微粒硬质合金YG10H,微粒越细,其硬度就越高,耐磨性就越好.这种合金的耐热性和耐磨性比高速钢好,而抗弯强度比一般硬质合金高.因此它能适应低速切削和断续切削,能加工大多数高温、高强度合金,如不锈钢、钛合金等难加工材料.②涂层硬质合金,由于在基本上涂复
7、3～5微米厚的一层硬度、耐磨性和耐热性较高的TiC、TiN、Al2O3等材料,使刀片具有较好的综合性能、但这种刀片只适用于机夹可转位刀具,并且不适于加工钛合金和奥氏体不锈钢之类的材料.③钢结硬质合金,用高速钢或其他钢料作粘合剂的一种高强度的硬质合金,性能介于高速钢与硬质合金之间,可用来制造结构复杂的刀具,如钻头和铣刀等.以上是刀具材料的一般选择原则,当然在实际问题中,还要考虑加工对象的表面形状、产量与成本.产量大、切削速度高,要求采用较先进的刀具材料,反之,则宜采用低价的刀具材料.2焊接时要注意防止裂纹的产生裂纹是
