出处：辽宁干式石墨机时间：2019-07-25 19:44
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刀具对于干式石墨机来说每天都大规模使用，属于一种劳损工具。刀具在干式石墨机作业过程中会产生磨损,破损,崩刃等现象。虽然不可避免，但是过于频繁的发生不加重了生产成本，也降低了生产效率。这当然也有人为原因如：维护保养知识不当、操作不科学不规范等。找到根本原因解决才能更好解决问题。
（1）磨料磨损
磨粒磨损是一种磨粒磨损，通常有一些非常高硬度的微小颗粒，可以在刀具表面形成凹槽。所有表面都存在磨损，*明显的是前刀面。此外，在所有切削速度下都可能发生磨粒磨损，但对于低速切削，磨粒磨损是主要原因，因为切削温度低，其他原因造成的磨损不明显。上善精机数控机床的日常研发和生产是为了减少磨损。刀具硬度越低，磨损越严重。
（2）冷焊磨损
在切削过程中，工件、切削与前后面之间存在很大的压力和强烈的摩擦，因此会发生冷焊。由于摩擦副之间的相对运动，冷焊会发生一侧断裂，导致冷焊磨损。在中等切削速度下，冷焊磨损普遍严重。实验结果表明，在元素周期表中，脆性金属的冷焊能力强于塑性金属，多相金属的冷焊倾向小于单向金属，金属化合物的冷焊倾向小于单质，B组元素和铁的冷焊倾向较小。高速钢和硬质合金的冷焊在低速切削时更为严重。
（3）扩散磨损
在高温下切削、工件与刀具接触过程中，双方的化学元素在固态下相互扩散，改变刀具的成分结构，使刀具表层变得脆弱，加剧了刀具的磨损。扩散现象总是保持着深度梯度高的物体向深度梯度低物体持续扩散。例如硬质合金在800℃时其中的钴便迅速地扩散到切屑、工件中去，WC分解为钨和碳扩散到钢中去；PCD刀具在切削钢、铁材料时当切削温度高于800℃时，PCD中的碳原子将以很大的扩散强度转移到工件表面形成新的合金，刀具表面石墨化。钴、钨扩散比较严重，钛、钽、铌的抗扩散能力较强。故YT类硬质合金耐磨性较好。陶瓷和PCBN切削时，当温度高达1000℃-1300℃时，扩散磨损尚不显著。
工件、切屑与刀具由于材料的同，切削时在接触区将产生热电势，这种热电势有促进扩散的作用而加速刀具的磨损。这种在热电势的作用下的扩散磨损，称为“热电磨损”。
（4）氧化磨损
当温度升高时，刀具表面氧化产生的软氧化物是由切屑摩擦形成的，称为氧化磨损。例如，在700℃~800℃范围内，空气中的氧与硬质合金中的钴、碳化物和碳化钛反应生成软氧化物，在1000℃时与水蒸气发生反应。
刀具按磨损形式可分为面磨损、尖磨损和后刀面磨损，具体来看
（1）前刀面损
在以较大的速度切削塑性材料时，前刀面上靠近切削力的部位，在切屑的作用下，会磨损成月牙凹状，因此也称为月牙洼磨损。在磨损初期，刀具前角加大，使切削条件有所改善，并有利于切屑的卷曲折断，但当月牙洼进一步加大时，切削刃强度大大削弱，*终可能会造成切削刃的崩碎毁损的情况。在切削脆性材料，或以较低的切削速度及较薄的切削厚度切削塑性材料时，一般不会产生月牙洼磨损。
（2）刀尖磨损
刀尖磨损为刀尖圆弧的后刀面及邻近的副后刀面上的磨损，它是刀具上后刀面的磨损的延续。由于此处的散热条件差，应力集中，故磨损速度要比后刀面快，有时在副后刀面上还会形成一系列间距等于进给量的小沟，称为沟纹磨损。它们主要由于已加工表面的硬化层及切削纹路造成的。在切削加工硬化倾向大的难切削材料时，*易引起沟纹磨损。刀尖磨损对工件表面粗糙度及加工精度影响*大。
（3）后刀面磨损
在很大切削厚度切削塑性材料时，由于积屑瘤的存在，刀具的后刀面可能不与工件接触。除此之外，通常后刀面都会与工件发生接触，而在后刀面上形成一道后角为0的磨损带。一般在切削刃工作长度的中部，后刀面磨损比较均匀，因此后刀面的磨损程度可用该段切削刃的后刀面磨损带宽度VB来衡量。
由于各种刀具在不同的切削条件下都会磨损后刀面，特别是在切削脆性材料或切削厚度较小的塑性材料时，刀具磨损以后刀面磨损为主，磨损带宽度的测量相对简单，因此刀具的磨损程度通常用VB表示。VB越大，切削力越大，切削振动越大。这将影响刀尖圆弧的磨损，从而影响加工精度和表面质量。
刀具破损的表现
（1） 切削刃微崩。
当工件材料组织、硬度、余量不均匀，前角偏大导致切削刃强度偏低，工艺系统刚性不足产生振动，或进行断续切削，刃磨质量欠佳时，切削刃容易发生微崩，即刃区出现微小的崩落、缺口或剥落。出现这种情况后，刀具将失去一部分切削能力，但还能继续工作。继续切削中，刃区损坏部分可能迅速扩大，导致更大的破损。
（2）刀刃或刀尖断裂。
这种断裂往往是在比切削刃的微观塌陷更恶劣的切削条件下产生的，或者是在进一步发展的过程中产生的。粉碎的尺寸和范围大于微塌陷的尺寸和范围，使刀具完全失去了切削能力，不得不停止工作。刀尖的塌陷常被称为锐减。
（3）刀片或工具损坏。
当切削条件非常恶劣时，切削参数过大，存在冲击载荷，叶片或刀具材料出现裂纹，由于叶片的焊接和磨削，叶片中存在残余应力，再加上操作不小心等因素，叶片或刀具可能会发生断裂。这种形式的破损后，工具不能继续使用，以致于被报废。
（4） 刀片表层剥落。
对于脆性很大的材料，如TiC含量很高的硬质合金、陶瓷、PCBN等，由于表层组织中有缺陷或潜在裂纹，或由于焊接、刃磨而使表层存在着残余应力，在切削过程中不够稳定或刀具表面承受交变接触应力时极易产生表层剥落。剥落可能发生在前刀面，刀可能发生在后刀面，剥落物呈片状，剥落面积较大。涂层刀具剥落可能性较大。刀片轻微剥落后，尚能继续工作，严重剥落后将丧失切削能力。
（5） 切削部位塑性变型。
具钢和高速钢由于强度小硬度低，在其切削部位可能发生塑性变型。硬质合金在高温和三向压应力状态直工作时，也会产生表层塑性流动，甚至使切削刃或刀尖发生塑性变形面造成塌陷。塌陷一般发生在切削用量较大和加工硬材料的情况下。TiC基硬质合金的弹性模量小于WC基硬质合金，故前者抗塑性变形能力加快，或迅速失效。PCD、PCBN基本不会发生塑性变形现象。
（6） 刀片的热裂。
当刀具承受交变的机械载荷和热负荷时，切削部分表面因反复热胀冷缩，不可避免的产生交变的热应力，从而使刀片发生疲劳而开裂。例如，硬质合金铣刀进行高速铣削时，刀齿不断受到周期性地冲击和交变热应力，而在前刀面产生梳状裂纹。有些刀具虽然并没有明显的交变载荷与交变应力，但因表层、里层温度不一致，也将产生热应力，加上刀具材料内部不可避免地存在缺陷，，故刀片也可能产生裂纹。裂纹形成后刀具有时还能继续工作一段时间，有时裂纹迅速扩展导致刀片折断或刀面严重剥落。
刀具防止破损的方法
（1）上善精机数控技术团队针对被加工材料和零件的特点给出的建议是，合理选择刀具材料的各类和牌号。在具备一定硬度和耐磨性的前提下，必须保证刀具材料具有必要的韧性。
（2）合理选择刀具几何参数。通过调整前后角，主副偏角，刃倾角等角度， 保证切削刃和刀尖有较好的强度。在切削刃上磨出负倒棱，是防止崩刀的有效措施。
（3）保证焊接和刃磨的质量，避免因焊接、刃磨不善而带来的各种疵病。关键工序所用的刀具，其刀而应经过研磨以提高表面质量，并检查有无裂纹。
(4)合理选择切削参数，避免切削力过大和切削温度过高，防止刀具断裂。
(5)保证过程系统具有良好的刚度，尽可能减少振动。
（6）采取正确的操作方法，尽量使刀具不承受或少承受突变性的负荷。
刀具崩刃的原因及对策
(1)叶片等级、规格选择不当，如叶片厚度过薄或粗糙时选择太硬、太脆的品牌。
对策：增大刀片厚度或将刀片立装，选用抗弯强度及韧性较高的牌号。
（2） 刀具几何参数选择不当（如前后角过大等）。
对策：工具可以从以下几个方面重新设计。适当减少前后角。2采用大的负边倾角。3减小主挠度角。4采用大的负倒角或边弧。5.研磨过渡刃，强化刀尖。
（3）叶片焊接工艺不正确，造成焊接应力过大或焊接裂纹。
对策：①避免采用三面封闭的刀片槽结构。②正确选用焊料，不得不提上善精机数控的焊接技术过硬。③避免采用氧炔焰加热焊接，并且在焊接后应保温，以消除内应力。④尽可能改用机械夹固的结构
（4）磨削方法不当，产生磨削应力和磨削裂纹;在PCBN铣刀磨锐之后，刀齿的摆动太大，使得各个刀齿过载并且还引起刀。
对策：1使用间歇磨削或金刚石砂轮磨削。 2使用较软的砂轮并经常修剪以保持砂轮锋利。 3注意刃磨的质量，严格控制铣刀齿的数量。
（5）切削参数的选择不合理，如切削用量过大，机床磨损不严；断续切削时，切削速度过高，进给量过大，毛坯余量不均匀，切削深度过小；高锰钢等淬火倾向大，给料过小。
对策：重新选择切削用量。
（6）刀具槽底面不平或伸出刀片过长等结构原因。
对策：1修剪刀槽花纹的底面。 2合理布置切削液喷嘴的位置。 3硬化刀柄在刀片下方添加硬质合金刀片。
（7） 刀具磨损过度。
对策：及时换刀或更换切削刃。
(8)切削液流量不足或灌装方法不正确，造成叶片突然发热和裂纹。
对策：(1)提高切削液流量。(2)合理布置切削液喷嘴位置。(3)采用喷雾冷却等有效冷却方式，提高冷却效果。(4)切割是为了减少对叶片的冲击。
（9） 刀具安装不正确，如：切断车刀安装过高或过低；端面铣刀采用了不对称顺铣等。
对策：重新安装刀具。
(10)加工系统刚度过低，造成切削振动过大。
对策：1增加工件的辅助支撑，提高工件的夹紧刚度。2减小工具的悬挂长度。3适当减小刀具后角。4采取其他减振措施。
（11） 操作不慎，如：刀具由工件中间切入时，动作过猛；尚未退刀，即行停车。
对策：注意操作方法。
四、辽宁干式石墨机积屑瘤
（1） 形成原因
在靠近切削刃的一部分，刀-屑接触区内，由于下压力很大，使切屑底层金属嵌入前刀面上的微观不平的峰谷内，形成无间隙的真正的金属间接触而产生粘结现象，这部分刀-屑接触区被称为粘结区。在粘结区内，切屑底层将有一薄层金属材料层积滞留在前刀面上，这部分切屑的金属材料经过了剧烈的变形，在适当的切削温度下发生强化。随着切屑的连续流出，在后继切削的流动所作推挤下，这层滞积材料便与切屑上层发生相对滑移而离开来，成为积屑瘤的基础。随后，在它的上面又会形成第二层滞积切削材料，这样不断地层积，就形成了积屑瘤。
(2)切削特性及对切削的影响
1工件材料的硬度比工件材料高1.5×2.0倍，可以代替前刀面进行切削，保护刀刃，减少前刀面的磨损，但切屑堆积瘤脱落时，流经刀具-工件接触区的磨粒会引起刀具后刀面磨损。
②在积屑瘤形成后刀具的工作前角明显增大，对减小切屑变形及降低切削力起了积极作用。
3由于切削刃以外的碎屑瘤突出，实际切削深度增大，影响了工件的尺寸精度。
(4)芯片累积瘤会导致工件表面“犁”现象，影响工件表面粗糙度。5芯片肿瘤的碎片会结合或嵌入工件表面，形成硬点，影响工件加工表面的质量。
由上述分析可知，积屑瘤对切削加工，特别对精加工是不利的。
（3）控制措施
不使切屑底层材料与前刀面发生粘结或变形强化，即可避免积屑瘤的产生为此日的可采取如下措施。
① 减小前刀面的粗糙度。
② 增大刀具的前角。
③ 减小切削厚度。
采用低速切削或高速切削来避免切削速度的提高，容易形成切屑瘤。
(5)通过适当的热处理，提高了工件材料的硬度，降低了材料的塑性。
6使用抗粘结性能好的切削液(如含硫和氯的极压切削液)。
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