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    分切圓刀片切削時為何磨損—圓刀片

    更新時間:2020-10-16

    新型分切圓刀片進步切削速度后,硬質合金圓刀片冷焊磨損減輕。對于一定的刀具和工件材料,切削溫度對分切圓刀片磨損具有決定性的影響。
    冷焊磨損
    切削時,切屑、工件與前、后刀面之間,存在很大的壓力和強烈的摩擦,因而它們之間會發生冷焊。因此,通過公道選擇切削用量、刀具材料及角度,可以減少切削熱的產生和增加熱的傳出。
    熱電磨損
    工件、切屑與刀具因為材料不同,切削時在接觸區將產生熱電勢,這種熱電勢有促進擴散的作用而加速刀具磨損。一般,空氣不易進入刀屑接觸區,氧化磨損最輕易在主副刀削刃的工作邊界處形成。因切屑、工件都在高速運動,刀具表面和它們的表面在接觸區保持著擴散元素的濃度梯度,從而使擴散現象持續進行。因為摩擦面之間有相對的運動,冷焊結將產生破裂被一方帶走,從而造成冷焊磨損。切削溫度的高低取決于熱的產生和傳出情況,它受切削用量、工件材料、分切圓刀片材料及幾何開頭等影響。這種在熱電勢的作用下產生的擴散磨損,稱為熱電磨損。因此,前刀面和后刀面跟著切削的進行都會逐漸產生磨損。
    在高速鋼分切圓刀片的正常工作速度和硬質合金圓刀片偏低的工作速度下,正能知足產生冷焊的前提,故此時冷焊磨損所占的比重較大。高速鋼分切圓刀片的工作溫度較低,與切屑、工件之間的擴散作用進行得比較緩慢,故其擴散磨損所占的比重遠小于硬質合金刀具。磨料磨損在各種切削速度下都存在,但對低速切削的刀具(如拉刀、扳牙等),磨料是磨損的主要原因。擴散磨損往往與冷焊磨損、磨料磨損同時產生,此時磨損率很高。分切圓刀片的磨損和耐費用關系到切削加工的效率、質量和本錢,因此它是切削加工中極為重要的題目之一。粘結相CO減少,又使硬質合金中硬質相(WC,TiC)的粘結強度降低。但因為交變能力、接觸疲憊、熱應力以及刀具表層結構缺陷等原因,冷焊結的破裂也可能發生在刀具這一方,刀具材料的顆粒被切屑或工件帶走,從而造成刀具磨損。

    一般來說,工件材料或切屑的硬度較分切圓刀片材料的硬度低,冷焊結的破裂往往發生在工件或切屑這方。這是因為低速切削時,切削溫度比較低,其他原因產生的磨損并不明顯,因而不是主要的。本文從磨料磨損、冷焊磨損、擴散磨損、氧化磨損及熱電磨損五個方面,分析它們對不同材料刀具產生磨損的原因。除刀具、工件材料自身的性質以外,溫度是影響擴散磨損的最主要因素。有效地降低切削區溫度是減少刀具磨損的重要途徑。
    磨料磨損
    切屑、工件的硬度固然低于刀具的硬度,但它們當中常常含有一些硬度極高的微小的硬質點,可在刀具表面刻劃出溝紋,這就是磨料磨損。試驗證實,若在工件、刀具接觸處通以與熱電勢相反的電動勢,可減少熱電磨損。高速鋼刀具的硬度和耐磨度低于硬質合金、陶瓷等,故其磨料磨損所占的比重較大。在上述前提下工作,刀具磨損常常是機械的、熱的、化學的三種形式的綜合作用結果,可以產生以下幾種磨損形式。研究表明:脆性金屬比塑性金屬的抗冷焊能力強;相同的金屬或晶格類型、晶格間距、電子密度、電化學性質相近的金屬冷焊傾向??;金屬化合物比單相固熔體冷焊傾向??;化學元素周期表中B族元素比鐵的冷焊傾向小。硬質點有碳化物(如Fe3C、TiC、VC)、氮化物(如TiN、Si3N4)、氧化物(如SiO2、Al2O3)和金屬間化合物等。切削金屬時,切屑、工件與分切圓刀片接觸過程中,雙方的化學元素在固態下相互擴散,改變了原來材料的成分與結構,使刀具材料變得脆弱,從而加劇了刀具的磨損。切削過程中的刀具磨損具有下列特點:刀具與切屑、工件間的接觸表面常常是新鮮表面;接觸壓力非常大,有時超過被切削材料的屈服強度;接觸表面的溫度很高,對于硬質合金圓刀片可達800~1000℃,對于高速刀具可達300~600℃。

    總之,在不同的工件材料、刀具材料和切削前提下,磨損原因和磨損強度是不同的。所有這些,都使分切圓刀片磨損加劇。

    在切削過程中,前刀面、后刀面常常與切屑、工件接觸,在接觸區里發生著強烈的摩擦,同時,在接觸區里又有很高的溫度和壓力。氧化磨損與氧化膜的粘附強度有關,粘附強度越低,則磨損越快;反之則可減輕這種磨損。除了前刀面會有磨料磨損的現象,在后刀面上,同樣可以發現有因為磨料磨損而產生的的溝紋。

    擴散磨損

    擴散磨損在高溫下產生。例如硬質合金切鋼時,從800℃開始,硬質合金中的化學元素迅速地擴散到切屑、工件中去,WC分解為W和C后擴散到鋼中。于是,硬質合金表面發生貧碳、貧鎢現象。切屑、工件中的Fe則向硬質合金中擴散,擴散到硬質合金中的Fe,將形成新的硬度、高脆性的復合碳化物。
    氧化磨損
    當刀削溫度達700~800℃時,空氣中的氧便與硬質合金中的鈷及碳化鎢、碳化鈦等發生氧化作用,產生較軟的氧化物(如Co3O4、CoO、WO3、TiO2等)被切屑或工件擦掉而形成磨損,這稱為氧化磨損。

    刀具在切削過程中將逐漸產生磨損,當刀具磨損達到一定程度時,可以顯著地發現切削力加大,切削溫度上升,切屑顏色改變,甚至產生振動。
    冷焊磨損一般在中等偏低的切削速度下比較嚴峻。    刀具的磨損和耐費用關系到切削加工的效率、質量和本錢。同時,工件尺寸也可能超出公差范圍,已加工表面質量也顯著惡化。切削中的Ti(N、C)顆粒在刀具上起了耕犁作用。
    因為分切圓刀片磨損到一定程度,將降低工件的尺寸精度和加工表面質量,同時也將增加加工本錢和刀片的消耗,因此,減少圓刀片磨損具有十分重要的現實意義 。

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