機(jī)械加工刀具磨損影響及對(duì)策

時(shí)間:2022-11-29 03:18:55

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機(jī)械加工刀具磨損影響及對(duì)策

1機(jī)械加工刀具磨損的主要形式

筆者基于對(duì)機(jī)械加工過(guò)程中刀具磨損情況的深入分析,發(fā)現(xiàn)刀具磨損的形式主要有以下幾種:①前刀面磨損,該種磨損主要是指應(yīng)用于機(jī)械加工過(guò)程中的刀具前面出現(xiàn)磨損現(xiàn)象,該磨損形式會(huì)影響到刀具整體使用效果,同時(shí)也容易造成刀具出現(xiàn)其他形式的磨損;②后刀面磨損,與前刀面磨損相類(lèi)似,后刀面磨損主要是指刀具后面出現(xiàn)磨損,與前刀面磨損產(chǎn)生的不良影響并無(wú)太大差異;③邊界磨損。造成刀具出現(xiàn)上述磨損形式的機(jī)理相對(duì)較多,其一為磨粒磨損,其主要是指兩個(gè)表面在互相摩擦作用下而發(fā)生的磨損,會(huì)造成刀具出現(xiàn)以上任意形式的磨損;其二為擴(kuò)散磨損,指工件材料與刀具在切削區(qū)域環(huán)境的作用下發(fā)生化學(xué)過(guò)程,由于二者化學(xué)特性造成刀具發(fā)生磨損;其三為疲勞磨損,刀具會(huì)受到高溫環(huán)境以及切削力的影響而發(fā)生崩碎或裂紋的問(wèn)題。

2機(jī)械加工中刀具磨損的影響因素

2.1打造刀具所用的材料。不同材料所打造的刀具強(qiáng)度不同,其耐磨性以及韌性差異也相對(duì)較大,如果相關(guān)機(jī)械加工人員在選擇刀具時(shí),所選擇出的刀具材料耐磨性、韌性以及強(qiáng)度都相對(duì)較弱,在后期使用過(guò)程中勢(shì)必會(huì)影響刀具使用壽命,導(dǎo)致其在加工機(jī)械工件時(shí),極容易出現(xiàn)磨損現(xiàn)象[1]。反之,若打造刀具所使用的材料強(qiáng)度耐磨性以及韌性相對(duì)較強(qiáng),使用該種材料所打造出的刀具進(jìn)行切削時(shí),就會(huì)避免刀具與工件發(fā)生較大的摩擦,降低刀具發(fā)生磨損的概率。由此可見(jiàn),打造刀具時(shí)所使用的材料是影響機(jī)械加工中刀具磨損的一項(xiàng)重要組成因素。2.2應(yīng)用刀具的外部環(huán)境。眾所周知,在機(jī)械加工切削區(qū)域溫度以及壓力度相對(duì)較大,而溫度與壓力正是造成刀具出現(xiàn)磨損現(xiàn)象的一個(gè)重要原因。一方面刀具在高溫高壓狀態(tài)下切削工件時(shí),其會(huì)出現(xiàn)化學(xué)過(guò)程,此時(shí)刀具會(huì)出現(xiàn)擴(kuò)散磨損現(xiàn)象,該刀具則不再可以應(yīng)用于機(jī)械加工過(guò)程中。另一方面在高溫高壓狀態(tài)下,由于打造刀具所使用的材料會(huì)受到溫度以及壓力的影響,進(jìn)而發(fā)生一系列變化,此時(shí)刀具耐磨性以及強(qiáng)度會(huì)受到影響,若打造的機(jī)械工件強(qiáng)度相對(duì)較大,則在持續(xù)作用下刀具更容易出現(xiàn)磨損問(wèn)題,進(jìn)而影響最終使用質(zhì)量。基于此,機(jī)械加工中刀具所處于的切削環(huán)境直接影響了刀具使用壽命以及磨損程度。2.3刀具幾何參數(shù)及機(jī)械切削速度。刀具幾何參數(shù)有以下幾方面內(nèi)容:①前刀面形狀,通常情況下前刀面有帶側(cè)棱平面型、正前角平面型、負(fù)前角單面型、帶倒棱曲面型以及負(fù)前角雙面型五種形狀,不同形狀抵抗外力的能力不同,因而所產(chǎn)生的磨損程度也不相同;②刀具主偏角,其會(huì)影響刀具使用耐用度,因而也是影響刀具磨損的因素;③刀具刃傾角,其會(huì)影響刀具與機(jī)械加工工件接觸面積以及接觸效果;④刀具后角,基于前文分析,我們可以了解到刀具還會(huì)出現(xiàn)后刀面磨損現(xiàn)象,此時(shí)就主要受到了刀具后角這一因素的影響[2]。除刀具幾何參數(shù)會(huì)影響刀具磨損外,機(jī)械切削速度也會(huì)直接影響刀具磨損程度,一方面刀具切削速度會(huì)影響刀具所處溫度,而溫度又是影響刀具磨損程度的一個(gè)因素,因此切削速度也會(huì)影響刀具磨損;另一方面切削速度過(guò)快時(shí),刀具承受的沖擊力更大,此時(shí)磨損程度也更重。

3避免機(jī)械加工中刀具磨損的對(duì)策

3.1選擇耐磨性強(qiáng)材料所制成的刀具。由于打造刀具的材料直接影響著刀具耐磨性、強(qiáng)度以及韌性,因此要想延長(zhǎng)刀具使用壽命,防止刀具在加工過(guò)程中出現(xiàn)嚴(yán)重的磨損現(xiàn)象,在機(jī)械加工過(guò)程中選擇刀具時(shí),相關(guān)工作人員就應(yīng)該選擇耐磨性較強(qiáng)的材料所制成的刀具。但是,現(xiàn)階段完全滿(mǎn)足機(jī)械加工刀具材料使用需求的理想材料是沒(méi)有的,因此相關(guān)工作人員就需要分析機(jī)械加工工件材料質(zhì)量,并從經(jīng)濟(jì)角度選擇出更科學(xué)、合理的刀具制作材料。近年來(lái)研制出的新型硬質(zhì)合金主要有以下幾種:①涂層硬質(zhì)合金,由該材料所打造出的刀具綜合性相對(duì)較強(qiáng),后期使用過(guò)程中磨損程度更小[3]。②超微粒硬質(zhì)合金,該材料耐磨性抗溫性以及耐熱性相對(duì)較強(qiáng),因此其更適用于斷續(xù)切削、低速切削、高溫切削中。③鋼結(jié)硬質(zhì)合金,該材料性能介于硬質(zhì)合金以及高速鋼之間,適用于打造結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜的刀具,適用于打造結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜的刀具。針對(duì)需要在高溫環(huán)境中進(jìn)行加工的機(jī)械工件,工作人員需要通過(guò)控制打造刀具的材料,來(lái)保證刀具不會(huì)出現(xiàn)磨損現(xiàn)象。而針對(duì)在切削過(guò)程中刀具與工件發(fā)生磨損而出現(xiàn)高溫的情況,機(jī)械加工部門(mén)領(lǐng)導(dǎo)人員則應(yīng)該通過(guò)采購(gòu)溫度控制設(shè)備,保證切削環(huán)境溫度更為合理,使得刀具可以在較為恒溫的狀態(tài)下進(jìn)行切削,從而有效提高刀具使用質(zhì)量。除此以外,機(jī)械加工人員還需要通過(guò)控制刀具切削壓力,降低刀具發(fā)生磨損的概率。3.3正確選擇刀具參數(shù)與切削速度。只有選擇出合理的刀具,才可以保證機(jī)械加工質(zhì)量與效率,若想刀具選擇的更加合理,就需要正確選擇刀具參數(shù)。具體來(lái)說(shuō),刀具使用人員需要控制前刀面形狀、刀具主偏角、刀具刃傾角、刀具后角,此時(shí)需要考慮到該刀具主要應(yīng)用于哪類(lèi)工件加工過(guò)程中,從而結(jié)合工件材料、形狀、規(guī)格,選擇出更適合的刀具參數(shù),提高刀具耐磨性。除此以外,機(jī)械加工人員也需要控制切削速度及切削用量,從刀具耐磨性入手,機(jī)械加工人員應(yīng)提高切深程度、控制走刀量并合理降低切削速度,促使機(jī)械加工刀具耐磨性可以實(shí)現(xiàn)提升。

4總結(jié)

綜上所述,造成機(jī)械加工過(guò)程中刀具出現(xiàn)嚴(yán)重磨損的原因主要有刀具材料、機(jī)械加工環(huán)境以及刀具幾何參數(shù)、機(jī)械切削速度等,要想防止刀具發(fā)生磨損,保證機(jī)械加工效率及質(zhì)量,機(jī)械加工企業(yè)就需要選擇耐磨性強(qiáng)材料所制成的刀具、加強(qiáng)對(duì)機(jī)械加工環(huán)境溫度及壓力的控制、保證刀具參數(shù)與切削速度的合理性。本文僅初步分析了刀具磨損影響因素以及需采取的對(duì)策,后期還會(huì)深入研究與探討延長(zhǎng)刀具使用壽命的對(duì)策。

作者:王蓉 單位:浙江亞太機(jī)電股份有限公司

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