刀具破損-高速鋼刀具的磨損機(jī)理1：簡(jiǎn)介金屬切削在高強(qiáng)度、高接觸壓力、高溫以及難切削工件材料的強(qiáng)烈化學(xué)侵蝕的條件下，對(duì)刀具材料提出了極高的要求。此外，刀具幾何形狀和切削條件也會(huì)增加嚴(yán)重性。大多數(shù)情況下，切削時(shí)刀具的使用已經(jīng)接近極限，尤其是極限熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力。盡管越來(lái)越多地使用高性能刀具材料，但高速鋼仍然是常被用于金屬切削刀具的材料。它具有相對(duì)較高的韌性以及經(jīng)濟(jì)地制造復(fù)雜幾何形狀刀具的可能性，證明高速鋼在許多切削加工中的使用是合理的。粉末冶金材質(zhì)的引入與電渣重熔和物理氣相沉積涂層技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)一步提高了高速鋼切削刀具的性能。2：切削過(guò)程為了了解金屬切削中的磨損機(jī)理，有必要先簡(jiǎn)要了解切削刀具與工件材料表面處普遍存在的嚴(yán)酷接觸條件。正交切削的模型，它適用于任何切削過(guò)程。包括車(chē)削、銑削、鋸切、鉆孔、攻絲、拉削等。通過(guò)工件材料的塑性剪切以及工件材料相對(duì)于刀具后刀面和前刀面的相對(duì)滑動(dòng)，建立溫度曲線(xiàn)。主要熱源位于成形切屑的主剪切區(qū)以及切屑與刀具之間的摩擦接觸處，因此在距邊緣一定距離的前刀面上達(dá)到高溫度。3：切削過(guò)程為了了解金屬切削中的磨損機(jī)理，有必要先簡(jiǎn)要了解切削刀具與工件材料表面處普遍存在的嚴(yán)酷接觸條件。正交切削的模型，它適用于任何切削過(guò)程。包括車(chē)削、銑削、鋸切、鉆孔、攻絲、拉削等。通過(guò)工件材料的塑性剪切以及工件材料相對(duì)于刀具后刀面和前刀面的相對(duì)滑動(dòng)，建立溫度曲線(xiàn)。主要熱源位于成形切屑的主剪切區(qū)以及切屑與刀具之間的摩擦接觸處，因此在距邊緣一定距離的前刀面上達(dá)到＊高溫度。

刀具破損的表現(xiàn)1） 切削刃微崩當(dāng)工件材料組織、硬度、余量不均勻，前角偏大導(dǎo)致切削刃強(qiáng)度偏低，工藝系統(tǒng)剛性不足產(chǎn)生振動(dòng)，或進(jìn)行斷續(xù)切削，刃磨質(zhì)量欠佳時(shí)，切削刃容易發(fā)生微崩，即刃區(qū)出現(xiàn)微小的崩落、缺口或剝落。出現(xiàn)這種情況后，刀具將失去一部分切削能力，但還能繼續(xù)工作。繼續(xù)切削中，刃區(qū)損壞部分可能迅速擴(kuò)大，導(dǎo)致更大的破損。2） 切削刃或刀尖崩碎這種破損方式常在比造成切削刃微崩更為惡劣的切削條件下產(chǎn)生，或者是微崩的進(jìn)一步的發(fā)展。崩碎的尺寸和范圍都比微崩大，使刀具完全喪失切削能力，而不得不終止工作。刀尖崩碎的情況常稱(chēng)為掉尖。3） 刀片或刀具折斷當(dāng)切削條件極為惡劣，切削用量過(guò)大，有沖擊載荷，刀片或刀具材料中有微裂，由于焊接、刃磨在刀片中存在殘余應(yīng)力時(shí)，加上操作不慎等因素，可能造成刀片或刀具產(chǎn)生折斷。發(fā)生這種破損形式后，刀具不能繼續(xù)使用，以致報(bào)廢。4） 刀片表層剝落對(duì)于脆性很大的材料，如TiC含量很高的硬質(zhì)合金、陶瓷、PCBN等，由于表層組織中有缺陷或潛在裂紋，或由于焊接、刃磨而使表層存在著殘余應(yīng)力，在切削過(guò)程中不夠穩(wěn)定或刀具表面承受交變接觸應(yīng)力時(shí)極易產(chǎn)生表層剝落。剝落可能發(fā)生在前刀面，刀可能發(fā)生在后刀面，剝落物呈片狀，剝落面積較大。涂層刀具剝落可能性較大。刀片輕微剝落后，尚能繼續(xù)工作，嚴(yán)重剝落后將喪失切削能力。5） 切削部位塑性變型具鋼和高速鋼由于強(qiáng)度小硬度低，在其切削部位可能發(fā)生塑性變型。硬質(zhì)合金在高溫和三向壓應(yīng)力狀態(tài)直工作時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生表層塑性流動(dòng)，甚至使切削刃或刀尖發(fā)生塑性變形面造成塌陷。塌陷一般發(fā)生在切削用量較大和加工硬材料的情況下。TiC基硬質(zhì)合金的彈性模量小于WC基硬質(zhì)合金，故前者抗塑性變形能力加快，或迅速失效。PCD、PCBN基本不會(huì)發(fā)生塑性變形現(xiàn)象。6） 刀片的熱裂當(dāng)?shù)毒叱惺芙蛔兊臋C(jī)械載荷和熱負(fù)荷時(shí)，切削部分表面因反復(fù)熱脹冷縮，不可避免的產(chǎn)生交變的熱應(yīng)力，從而使刀片發(fā)生疲勞而開(kāi)裂。例如，硬質(zhì)合金銑刀進(jìn)行高速銑削時(shí)，刀齒不斷受到周期性地沖擊和交變熱應(yīng)力，而在前刀面產(chǎn)生梳狀裂紋?？梢圆扇∫韵麓胧┍苊?、提高切削速度2、使用刃口更鋒利的鉆頭3、使用外冷卻系統(tǒng)4、仔細(xì)檢測(cè)運(yùn)行情況，防止刀尖崩刃5、檢查夾具和刀柄，確保兩者的穩(wěn)定及牢固程度。6、檢查徑向跳動(dòng)量和切削液的供應(yīng)量7、降低給進(jìn)率。怎么避免刀面出現(xiàn)較大磨損和切削崩刃情況1、降低線(xiàn)速度，或者提高進(jìn)給速度2、更換更高硬度材質(zhì)的刀具3、增加切削液的供應(yīng)量，降低刀具磨損程度4、檢查刀具裝夾穩(wěn)定性是否滿(mǎn)足加工操作。5、在允許磨損范圍內(nèi)技術(shù)更換鉆頭。

（1）加工硬化嚴(yán)重：在不銹鋼中，以?shī)W氏體和奧氏體+鐵素體不銹鋼的加工硬化現(xiàn)象＊為突出。（2） 切削力大：不銹鋼在切削過(guò)程中塑性變形大。（3）切削溫度高：切削時(shí)塑性變形及與刀具間的摩擦都很大，產(chǎn)生的切削熱多。（4）切屑不易折斷、易粘結(jié)：不銹鋼的塑性、韌性都很大，車(chē)加工時(shí)切屑連綿不斷，不僅影響操作的順利進(jìn)行，切屑還會(huì)擠傷已加工表面。  (5)刀具易磨損：切削不銹鋼過(guò)程中的親和作用，使刀—屑間產(chǎn)生粘結(jié)、擴(kuò)散，從而使刀具產(chǎn)生粘結(jié)磨損、擴(kuò)散磨損，致使刀具前刀面產(chǎn)生月牙洼，切削刃還會(huì)形成微小的剝落和缺口。  (6) 線(xiàn)膨脹系數(shù)大：不銹鋼的線(xiàn)膨脹系數(shù)約為碳素鋼的1.5倍，在切削溫度作用下，工件容易產(chǎn)生熱變形，尺寸精度較難控制。耐腐蝕性：耐腐蝕性指的是抗腐蝕能力，比如對(duì)抗外部因素中的濕氣、濕度的能力。延展性：延展性與韌性沒(méi)有任何關(guān)系，其特性的特點(diǎn)是鋼材的柔韌性能，在負(fù)載下不會(huì)斷裂。硬度：硬度是leyu體育官網(wǎng) 常說(shuō)的一點(diǎn)，指鋼材中存在的碳含量。它的特點(diǎn)是使鋼材具有抵抗長(zhǎng)期變形的能力。一般情況下，硬度和韌性具有相反的關(guān)系。不過(guò)也不盡然，這也取決于制造商對(duì)于鋼材的處理?？芍圃煨裕涸撎匦允侵镐摬膹暮?jiǎn)單到復(fù)雜的各種程序中制刀能力。穩(wěn)定性：選擇刀片鋼材時(shí)，穩(wěn)定性通常是＊重要的考慮因素，它是衡量刀刃鋒利性的能力。韌性：出色的鋼材在極端應(yīng)力下能吸收沖擊力。耐磨性：指鋼的耐磨損能力。

一、概述  隨著時(shí)代的發(fā)展，科技的進(jìn)步，企業(yè)對(duì)生產(chǎn)的優(yōu)化，自動(dòng)加工設(shè)備的廣泛運(yùn)用使得自動(dòng)批量加工模式越來(lái)越普及。但在切削加工過(guò)程中由于刀具磨損狀態(tài)的不可控性，便容易引起不良或是批量廢品的異?，F(xiàn)象。因此客戶(hù)往往采用固定加工次數(shù)換刀來(lái)避免此類(lèi)狀況，卻任需在加工過(guò)程中定時(shí)多次檢查刀具狀態(tài)以及工件各尺寸的要求。  刀具監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)記錄刀具/砂輪加工過(guò)程中的信號(hào)變化，據(jù)此確定優(yōu)化的換刀時(shí)間，提醒操作人員進(jìn)行換刀，同時(shí)也可用于評(píng)價(jià)刀具性能。二，工作原理通過(guò)加工過(guò)程中的功率，振動(dòng)和聲音三種模式來(lái)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)磨損情況：1，功率：通過(guò)安裝功率傳感器在加工過(guò)程中實(shí)時(shí)測(cè)量功率信號(hào)，利用功率信號(hào)處理算法對(duì)功率進(jìn)行分析和識(shí)別，判斷刀具磨損情況。2，振動(dòng)：通過(guò)安裝震動(dòng)傳感器在加工過(guò)程中實(shí)時(shí)檢測(cè)振動(dòng)信號(hào)，利用振動(dòng)信號(hào)處理算法對(duì)振動(dòng)進(jìn)行分析和識(shí)別，判斷刀具磨損情況。3，聲音：利用高靈敏度聲學(xué)傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)刀具磨損時(shí)產(chǎn)生的聲音信號(hào)，利用聲學(xué)信號(hào)處理算法對(duì)聲學(xué)進(jìn)行分析和識(shí)別，判斷刀具磨損情況。特點(diǎn)：1，提供三種特征進(jìn)行刀具磨損監(jiān)控。2，學(xué)習(xí)一把新刀和磨損刀具的功率曲線(xiàn)，即可生成監(jiān)控邊界。3，可長(zhǎng)期記錄刀具磨損的特征曲線(xiàn)，可用于刀具性能的評(píng)估，為客戶(hù)提供成本決策。三，產(chǎn)品效果和價(jià)值1，生產(chǎn)過(guò)程中為保證加工工件質(zhì)量，通常選擇保守使用刀具，無(wú)法＊大化的利用刀具。刀具磨損監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)刀具加工工件所產(chǎn)生的信號(hào)變化，來(lái)判斷當(dāng)前刀具狀態(tài)，提高刀具壽命、節(jié)省成本。2，通過(guò)設(shè)置刀具的磨損極限，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)刀具的磨損狀態(tài)，當(dāng)?shù)毒叩哪p到達(dá)極限時(shí)，及時(shí)給出換刀信號(hào)，避免因?yàn)榈毒咛崆笆Ф鴮?dǎo)致的零件批量性缺陷。3，通過(guò)刀具磨損監(jiān)控系統(tǒng)采集到的實(shí)時(shí)加工數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，可以評(píng)價(jià)刀具的性能。通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)判斷刀具磨損的情況，及時(shí)更換磨損的刀具，避免加工材料的損耗，時(shí)間的流失以及設(shè)備的損壞等，因刀具磨損產(chǎn)生的加工質(zhì)量下降的問(wèn)題。四，產(chǎn)品適用范圍  刀具磨損監(jiān)控系統(tǒng)適用于各種（磨削、車(chē)削、銑削、鉆孔、鉸孔、鏜孔、攻絲等）形式的加工場(chǎng)景，更適用于如汽車(chē)制造，航天航空等領(lǐng)域的批量加工生產(chǎn)。五、總結(jié)刀具磨損監(jiān)控系統(tǒng)是一項(xiàng)重要的技術(shù)，可以幫助企業(yè)提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。通過(guò)各項(xiàng)檢測(cè)技術(shù)的廣泛應(yīng)用和不斷進(jìn)步，刀具磨損監(jiān)控系統(tǒng)也在日益創(chuàng)新發(fā)展，為工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)更大的便利和效益。

 1．刀具磨損的形態(tài)（1）前刀面磨損 切削塑性材料時(shí)，如果切削速度和切削厚度較大，切屑在前刀面上經(jīng)常會(huì)磨出一個(gè)月牙洼，這種磨損形式稱(chēng)作前刀面磨損。出現(xiàn)月牙洼的部位就是切削溫度＊高的部位。月牙洼和切削刃之間有一條小棱邊，月牙洼隨著刀具磨損不斷變大，當(dāng)月牙洼擴(kuò)展到使棱邊變得很窄時(shí)，切削刃強(qiáng)度降低，極易導(dǎo)致崩刃。月牙洼磨損量以其深度KT表示。（2）后刀面磨損 由于后刀面和加工表面間的強(qiáng)烈摩擦，后刀面靠近切削刃部位會(huì)逐漸地被磨成后角為零的小棱面，這種磨損形式稱(chēng)作后刀面磨損。切削鑄鐵和以較小的切削厚度、較低的切削速度切削塑性材料時(shí)，后刀面磨損是主要形態(tài)。后刀面上的磨損棱帶往往不均勻，刀尖附近因強(qiáng)度較差，散熱條件不好，磨損較大；中間區(qū)域磨損較均勻，其平均磨損寬度以VB 表示。（3）邊界磨損 切削鋼料時(shí)，常在主切削刃靠近工件外皮處和副切削刃靠近刀尖處的后刀面上磨出較深的溝紋，這種磨損稱(chēng)作邊界磨損。溝紋的位置在主切削刃與工件待加工表面、副切削刃與已加工表面接觸的部位。2．刀具磨損機(jī)制（1）硬質(zhì)點(diǎn)劃痕 由工件材料中所含的碳化物、氮化物和氧化物等硬質(zhì)點(diǎn)以及積屑瘤碎片等在刀具表面上劃出一條條溝紋，造成機(jī)械磨損。硬質(zhì)點(diǎn)劃痕在各種切削速度下都存在，它是低速切削刀具產(chǎn)生磨損的主要原因。（2）冷焊粘結(jié) 切削時(shí)，切屑與前刀面之間由于高正壓力和高溫度的作用，切屑底面材料與前刀面發(fā)生冷焊粘結(jié)形成冷焊粘結(jié)點(diǎn)，在切屑相對(duì)于刀具前刀面的運(yùn)動(dòng)中冷焊粘結(jié)點(diǎn)處刀具材料表面微粒會(huì)被切屑粘走，造成粘結(jié)磨損。上述冷焊粘結(jié)磨損機(jī)制在工件與刀具后刀面之間也同樣存在。在中等偏低的切削速度條件下，冷焊粘結(jié)是產(chǎn)生磨損的主要原因。（3）擴(kuò)散磨損 切削過(guò)程中，刀具后刀面與已加工表面、刀具前刀面與切屑底面相接觸， 由于高溫和高壓的作用，刀具材料和工件材料中的化學(xué)元素相互擴(kuò)散，使刀具材料化學(xué)成分發(fā)生變化，耐磨性能下降，造成擴(kuò)散磨損。例如，用硬質(zhì)合金刀具切削鋼質(zhì)工件時(shí)，切削溫度超過(guò)800℃，硬質(zhì)合金刀具中的Co、C、W等元素就會(huì)擴(kuò)散到切屑和工件中去，由于Co元素減少，硬質(zhì)相的粘結(jié)強(qiáng)度下降，導(dǎo)致刀具磨損加快。擴(kuò)散磨損在高溫下產(chǎn)生，且隨溫度升高而加劇。（4）化學(xué)磨損 在一定溫度作用下，刀具材料與周?chē)橘|(zhì)起化學(xué)作用，在刀具表面形成硬度較低的化合物，易被切屑和工件擦掉造成刀具材料損失，由此產(chǎn)生的刀具磨損稱(chēng)為化學(xué)磨損?；瘜W(xué)磨損主要發(fā)生在較高的切削速度條件下。