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刀具磨损、崩刃及重磨

发布日期:2020-04-29 作者: 点击:

车削过程中,金属工件被切削表面,受到刀具的挤压力,同时刀具也受强大挤压和剧烈摩擦,物理性能更硬的刀具,迫使工件表面被切成屑而脱离工件,工件生成了以刀尖点为旋转轨迹的新表面,切削过程中,切削热聚集在切削区内,刀尖部位在9001 000℃的高温下,承受着磨损,也承受着切削力冲击,有时会产生刀具崩刃。

1.刀具磨损时物理性能表现形式

(1)切屑的色变规律。切削过程中,随着切削过程的延续,切屑颜色随切削热变深,切屑外层发生着有规律的色变。切削塑性金属时,其规律是:浅黄→深黄→浅蓝→深蓝→灰蓝泛白。每一个层次的变化代表着切削热生成切屑色变的物理变化。切削脆性金属材料时,其规律是:浅灰→深灰→亮灰→紫晶亮灰。每一个层次的色变,代表着车脆性金属时(灰铸铁工件)切削热生成切屑色变的物理变化。

(2)切屑的形变规律。切削过程中,刀具必然磨损,切屑的形状会逐渐变化,车刀卷屑槽的几何形状技术参数刃磨不当,也会造成新刀刃磨的车刀不易卷屑。切削刀具的正常磨损也会被迫改变车刀的卷屑性能。车塑性金属材料时,螺旋卷筒状切屑向带状缠绕屑发展,切屑不易折断,缠绕在刀具或工件上随工件旋转,打坏车刀。车脆性材料时切屑飞溅、崩碎,同时产生摩擦火花,伴随着尖锐刺耳的高分贝尖叫声。

如果机床、工件及刀具三方面综合耐切削因素允许,粗加工工艺最理想的切屑为“C”形屑。精加工工序最理想的切屑为因自重能折断、排屑顺利的螺旋卷筒状屑。

(3)工件表面的变化。如果刀具磨损,工件表面会残留毛茸刺渣屑和不规则亮点附体渣,表面粗糙度值上升。工件夹头部位发生周向位移或轴向窜动夹痕。已加工表面发生径向跳动,尺寸公差不易控制。

(4)刀具的刀尖部位几何形状变化。刀具磨损会使切削阻尼系数值增大,同时也会使切削热增大,卸下刀具,发现刀尖部位由过渡刀刃和修光刀刃组成的刀尖已不存在,被磨损成由主后面、副后面和前刀面三维相交的半球面。刀具的切削功能被改变成超强摩擦的挤削性能。

2.刀具崩刃产生的原因

(1)刀具安装时,刀尖低于工件轴心,切削过程中容易产生“扎刀”崩刃。

(2)金属脆性材料中的“砂眼” 、“气孔”、“裂纹”及“夹渣”使刀尖受“冲击”崩刃。

(3)切削中发生了振动,引起了刀尖受“振动”崩刃。

(4)工件旋转后为假想圆柱面,断续的车削会引起切削进给行程的“撞刀”崩刃,或执行“试车削”时,刀尖空行程对刀越位,而引起“撞刀”崩刃。

(5)刀具不断切削,到了急剧磨损阶段,操作人没有及时重磨车刀,会产生磨损“阻尼”崩刃。

(6)几何角度为精加工工艺车刀,错用在粗加工切削工艺中,或切削用量选择不当,或车刀牌号与材料可加工性能不符,造成了切削力增大的“闷车”崩刃。

3.正常刀具磨损的三个阶段

(1)初期磨损阶段。刀具开始切削后,在较短的时间内很快磨损,叫初期磨损阶段。这是因为被砂轮磨削的刀具刃口是锯齿状(放大镜可见)。此锯齿状刀口很快被过渡面切屑磨平。初期磨损量的多少与车刀刃磨质量有关,与刃磨车刀切削角度值正确与否有关,与切削用量选择正确与否有关,车刀的初期磨损量越少,车刀在正常磨损阶段的工作时间就越长。

(2)正常磨损阶段。在这个阶段中,刀具磨损缓慢,各种切削性能比较稳定。加工效益和切屑去除率等主要在本阶段体现,切削加工进入“概率法”操作时间段。在此阶段中,切屑颜色基本一致,排屑顺利,无高分贝噪声。工件尺寸公差容易控制,表面粗糙度也容易控制。

正常磨损阶段,主轴停机,进行刀具的油石研磨,可提高和延长刀具寿命。

(3)急剧磨损阶段。随着切削时间的推移延续,刀具的锋利刃口会缓慢变钝,切屑颜色变异到深蓝泛白或变异到紫晶亮灰,工件切削区出现摩擦火花和高分贝噪音,此时可能出现工件自由度不易限制,就说明刀具进入到急剧磨损阶段,刀具需要重磨。

4.刀具发生非正常磨损的因素

粗车时选择的切削用量,主要是考虑提高生产率,同时兼顾刀具寿命,如果切削中加大背吃刀量、进给量及提高切削速度都能提高生产率,但是为了延长刀具寿命,应当在粗加工工艺中,把背吃刀量放在第一位,进给量放在第二位,切削速度放在第三位。精车时选择的切削用量也是要提高生产率,兼顾刀具寿命,又能保障工艺质量,都把切削速度放在第一位,进给量放在第二位,背吃刀量放在第三位,切削过程中切削速度选择过高是刀具非正常磨损的重要因素。

5.刀具重磨

(1)刀具重磨的基本原则。任何种类车刀、刨刀、镗刀及铣刀都有相同的切削功能,都是主切削刃有旋升切入性质的后角面。副切削刃下有增加强度又减少摩擦的副后面,前刀面上有排屑顺利的前角面,所以重磨的刀具都要坚持分别进行三个面的刃磨。

刀片窄长的刀具,重磨时要多磨长,少磨窄,以刃磨切削深度后面或副后面为主磨削面。

刀片的几何形状为四方型,重磨时应多磨宽,少磨长,以刃磨主切削面、主后面为主磨削面。

刀片偏薄,少磨前刀面;刀片偏厚,多磨前刀面。

只要刀体上硬质合金残留块还有利用价值,就坚持对残留块刀体进行再重磨,以起到节约贵金属的目的。

(2)刀具的总寿命。刀具的总寿命分两部分,一是新刀刃磨后,开始切削直到切削刃磨钝的刀具切削时间;二是多次磨损后的工作时间。要利用技术手段,处理好刀具的3个磨损阶段,又要避免和减少刀具崩刃和非正常磨损,并把握好每次重磨刀具时的操作技巧,把握好最佳切削用量,就能延长刀具的总寿命,总结车刀重磨因果关系如附图所示。

                           

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车刀重磨因果图


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