機械加工刀具磨損影響及對策

時間:2022-11-29 03:18:55

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機械加工刀具磨損影響及對策

1機械加工刀具磨損的主要形式

筆者基于對機械加工過程中刀具磨損情況的深入分析,發現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用于機械加工過程中的刀具前面出現磨損現象,該磨損形式會影響到刀具整體使用效果,同時也容易造成刀具出現其他形式的磨損;②后刀面磨損,與前刀面磨損相類似,后刀面磨損主要是指刀具后面出現磨損,與前刀面磨損產生的不良影響并無太大差異;③邊界磨損。造成刀具出現上述磨損形式的機理相對較多,其一為磨粒磨損,其主要是指兩個表面在互相摩擦作用下而發生的磨損,會造成刀具出現以上任意形式的磨損;其二為擴散磨損,指工件材料與刀具在切削區域環境的作用下發生化學過程,由于二者化學特性造成刀具發生磨損;其三為疲勞磨損,刀具會受到高溫環境以及切削力的影響而發生崩碎或裂紋的問題。

2機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度不同,其耐磨性以及韌性差異也相對較大,如果相關機械加工人員在選擇刀具時,所選擇出的刀具材料耐磨性、韌性以及強度都相對較弱,在后期使用過程中勢必會影響刀具使用壽命,導致其在加工機械工件時,極容易出現磨損現象[1]。反之,若打造刀具所使用的材料強度耐磨性以及韌性相對較強,使用該種材料所打造出的刀具進行切削時,就會避免刀具與工件發生較大的摩擦,降低刀具發生磨損的概率。由此可見,打造刀具時所使用的材料是影響機械加工中刀具磨損的一項重要組成因素。2.2應用刀具的外部環境。眾所周知,在機械加工切削區域溫度以及壓力度相對較大,而溫度與壓力正是造成刀具出現磨損現象的一個重要原因。一方面刀具在高溫高壓狀態下切削工件時,其會出現化學過程,此時刀具會出現擴散磨損現象,該刀具則不再可以應用于機械加工過程中。另一方面在高溫高壓狀態下,由于打造刀具所使用的材料會受到溫度以及壓力的影響,進而發生一系列變化,此時刀具耐磨性以及強度會受到影響,若打造的機械工件強度相對較大,則在持續作用下刀具更容易出現磨損問題,進而影響最終使用質量。基于此,機械加工中刀具所處于的切削環境直接影響了刀具使用壽命以及磨損程度。2.3刀具幾何參數及機械切削速度。刀具幾何參數有以下幾方面內容:①前刀面形狀,通常情況下前刀面有帶側棱平面型、正前角平面型、負前角單面型、帶倒棱曲面型以及負前角雙面型五種形狀,不同形狀抵抗外力的能力不同,因而所產生的磨損程度也不相同;②刀具主偏角,其會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,其會影響刀具與機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出現后刀面磨損現象,此時就主要受到了刀具后角這一因素的影響[2]。除刀具幾何參數會影響刀具磨損外,機械切削速度也會直接影響刀具磨損程度,一方面刀具切削速度會影響刀具所處溫度,而溫度又是影響刀具磨損程度的一個因素,因此切削速度也會影響刀具磨損;另一方面切削速度過快時,刀具承受的沖擊力更大,此時磨損程度也更重。

3避免機械加工中刀具磨損的對策

3.1選擇耐磨性強材料所制成的刀具。由于打造刀具的材料直接影響著刀具耐磨性、強度以及韌性,因此要想延長刀具使用壽命,防止刀具在加工過程中出現嚴重的磨損現象,在機械加工過程中選擇刀具時,相關工作人員就應該選擇耐磨性較強的材料所制成的刀具。但是,現階段完全滿足機械加工刀具材料使用需求的理想材料是沒有的,因此相關工作人員就需要分析機械加工工件材料質量,并從經濟角度選擇出更科學、合理的刀具制作材料。近年來研制出的新型硬質合金主要有以下幾種:①涂層硬質合金,由該材料所打造出的刀具綜合性相對較強,后期使用過程中磨損程度更小[3]。②超微粒硬質合金,該材料耐磨性抗溫性以及耐熱性相對較強,因此其更適用于斷續切削、低速切削、高溫切削中。③鋼結硬質合金,該材料性能介于硬質合金以及高速鋼之間,適用于打造結構相對復雜的刀具,適用于打造結構相對復雜的刀具。針對需要在高溫環境中進行加工的機械工件,工作人員需要通過控制打造刀具的材料,來保證刀具不會出現磨損現象。而針對在切削過程中刀具與工件發生磨損而出現高溫的情況,機械加工部門領導人員則應該通過采購溫度控制設備,保證切削環境溫度更為合理,使得刀具可以在較為恒溫的狀態下進行切削,從而有效提高刀具使用質量。除此以外,機械加工人員還需要通過控制刀具切削壓力,降低刀具發生磨損的概率。3.3正確選擇刀具參數與切削速度。只有選擇出合理的刀具,才可以保證機械加工質量與效率,若想刀具選擇的更加合理,就需要正確選擇刀具參數。具體來說,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,此時需要考慮到該刀具主要應用于哪類工件加工過程中,從而結合工件材料、形狀、規格,選擇出更適合的刀具參數,提高刀具耐磨性。除此以外,機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,機械加工人員應提高切深程度、控制走刀量并合理降低切削速度,促使機械加工刀具耐磨性可以實現提升。

4總結

綜上所述,造成機械加工過程中刀具出現嚴重磨損的原因主要有刀具材料、機械加工環境以及刀具幾何參數、機械切削速度等,要想防止刀具發生磨損,保證機械加工效率及質量,機械加工企業就需要選擇耐磨性強材料所制成的刀具、加強對機械加工環境溫度及壓力的控制、保證刀具參數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策,后期還會深入研究與探討延長刀具使用壽命的對策。

作者:王蓉 單位:浙江亞太機電股份有限公司

參考文獻:

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