刀具雖硬,可隨著加工時間的加長,再好的刀具也會有一定的磨損,那么影響刀具磨損的幾種原因有哪些呢?
1、刀具材料
刀具材料是決定刀具切削性能的根本因素,對于加工效率、加工質(zhì)量、加工成本以及刀具耐用度影響很大。
刀具材料越硬,其耐磨性越好,硬度越高,沖擊韌性越低,材料越脆。硬度和韌性是一對矛盾,也是刀具材料所應(yīng)克服的一個關(guān)鍵。對于數(shù)控刀具,普通的TiAlN涂層可在選材上適當選擇韌性相對較好一點的,也就是鈷含量稍高一點的;對于金剛石涂層刀具,可在選材上適當選擇硬度相對較好一點的,也就是鈷含量稍低一點的;
2、刀具的幾何角度
刀具選擇合適的幾何角度,有助于減小刀具的振動,反過來,工件也不容易崩缺;
(1)前角,采用負前角加工工件時,刀具刃口強度較好,耐沖擊和摩擦的性能好,隨著負前角絕對值的減小,后刀面磨損面積變化不大,但總體呈減小趨勢,采用正前角加工時,隨著前角的增大,刀具刃口強度被削弱,反而導致后刀面磨損加劇。負前角加工時,切削阻力大,增大了切削振動,采用大正前角加工時,刀具磨損嚴重,切削振動也較大。
(2)后角,如果后角的增大,則刀具刃口強度降低,后刀面磨損面積逐漸增大。刀具后角過大后,切削振動加強。
(3)螺旋角,螺旋角較小時,同一切削刃上同時切入石墨工件的刃長最長,切削阻力最大,刀具承受的切削沖擊力最大,因而刀具磨損、銑削力和切削振動都是最大的。當螺旋角去較大時,銑削合力的方向偏離工件表面的程度大,工件材料因崩碎而造成的切削沖擊加劇,因而刀具磨損、銑削力和切削振動也都有所增大。因此,刀具角度變化對刀具磨損、銑削力和切削振動的影響是前角、后角及螺旋角綜合產(chǎn)生的,所以在選擇方面一定要多加注意。
通過對工件材料的加工特性做了大量的科學測試,刀具供應(yīng)商HAST對刀具優(yōu)化了相關(guān)刀具的幾何角度,從而使得刀具的整體切削性能大大提高。
3、刀具的涂層
金剛石涂層刀具的硬度高、耐磨性好、摩擦系數(shù)低等優(yōu)點。金剛石涂層的硬質(zhì)合金刀具的優(yōu)點是綜合了天然金剛石的硬度和硬質(zhì)合金的強度及斷裂韌性;但是在國內(nèi)金剛石涂層技術(shù)還處于起步階段,還有成本的投入都是很大的,所以金剛石涂層在近期不會有太大發(fā)展,不過我們可以在普通刀具的基礎(chǔ)上,優(yōu)化刀具的角度,選材等方面和改善普通涂層的結(jié)構(gòu)。
金剛石涂層刀具和普通涂層刀具的幾何角度有本質(zhì)的區(qū)別,所以在設(shè)計金剛石涂層刀具時,其幾何角度可適當放大,容削槽也變大,也不會降低其刀具鋒口的耐磨性;對于普通的TiAlN涂層,雖然比無涂層的刀具其耐磨有顯著的提高,但比起金剛石涂層來說,在加工時它的幾何角度應(yīng)適當放小,以增加其耐磨性。
對金剛石涂層來說,目前世界上眾多的涂層公司均投入大量的人力和物力來研究開發(fā)相關(guān)涂層技術(shù),但是至今為止,國外成熟而又經(jīng)濟的涂層公司僅僅限于歐洲。
4、刀具刃口的強化
刀具刃口鈍化技術(shù)是一個還不被人們普遍重視,而又是十分重要的問題。金剛石砂輪刃磨后的硬質(zhì)合金刀具刃口,存在程度不同的微觀缺口(即微小崩刃與鋸口)。高速切削加工刀具性能和穩(wěn)定性提出了更高的要求,特別是金剛石涂層刀具在涂層前必須經(jīng)過刀口的鈍化處理,才能保證涂層的牢固性和使用壽命。刀具鈍化目的就是解決上述刃磨后的刀具刃口微觀缺口的缺陷,使其鋒值減少或消除,達到圓滑平整,既鋒利堅固又耐用的目的。
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