刀具磨損原因及分析

刀具磨損是指刀具摩擦面上的刀具材料逐漸損失的現(xiàn)象。刀具磨損的形態(tài)一般有以下兩種情況，有時是兩種磨損兼有：

刀具磨損

　　前刀面磨損

　　當(dāng)切削塑性材料時，切削厚度和切削速度都比較大時，切屑在前刀面會磨損出洼凹，這個洼凹稱“月牙洼”。“月牙洼”產(chǎn)生的地方是切削溫度最高的地方。

　　后刀面磨損

　　由于切削刃的刃口鈍圓半徑對加工表面的擠壓與摩擦，在切削刃的下方會磨損出一條后角等于零的溝痕，這就是后刀面磨損。在切削速度較低、切削厚度較小的情況下，切削脆性材料時，將會發(fā)生后刀面的磨損。

影響刀具磨損的幾種原因

　　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ipi.sooq.cn版權(quán)所有，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。對于石墨刀具，普通的TiAlN涂層可在選材上適當(dāng)選擇韌性相對較好一點的，也就是鈷含量稍高一點的；對于金剛石涂層石墨刀具，可在選材上適當(dāng)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

　　石墨刀具選擇合適的幾何角度，有助于減小刀具的振動，反過來，石墨工件也不容易崩缺；

　�。�1）前角，采用負(fù)前角加工石墨時，刀具刃口強(qiáng)度較好，耐沖擊和摩擦的性能好，隨著負(fù)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(qiáng)度被削弱，反而導(dǎo)致后刀面磨損加劇。負(fù)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(yán)重，切削振動也較大。

　　（2）后角，如果后角的增大，則刀具刃口強(qiáng)度降低ZAOCHE168.com版權(quán)所有，后刀面磨損面積逐漸增大。刀具后角過大后，切削振動加強(qiáng)。

　�。�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(dāng)螺旋角去較大時，銑削合力的方向偏離工件表面的程度大，石墨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。

　　通過對石墨材料的加工特性做了大量的科學(xué)測試，PARA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，現(xiàn)階段金剛石涂層是石墨加工刀具的最佳選擇，也最能體現(xiàn)石墨刀具優(yōu)越的使用性能；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(qiáng)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)，在某種程度上是可以在石墨加工當(dāng)中應(yīng)用的。

　　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，由于石墨加工的特殊性，其幾何角度可適當(dāng)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，在加工石墨時它的幾何角度應(yīng)適當(dāng)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(jì)的涂層公司僅僅限于歐洲；PARA作為一款優(yōu)秀的石墨加工刀具，同樣采用目前世界最先進(jìn)的涂層技術(shù)對刀具進(jìn)行表面處理，以確保加工壽命的同時，保證刀具的經(jīng)濟(jì)實用。

4、刀具刃口的強(qiáng)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）。石墨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www.ZAOCHE168.com，達(dá)到圓滑平整，既鋒利堅固又耐用的目的。

　　5、刀具的機(jī)械加工條件

　　選擇適當(dāng)?shù)募庸�條件對于刀具的壽命有相當(dāng)大的影響。

　　（1）切削方式（順銑和逆銑），順銑時的切削振動小于逆銑的切削振動。順銑時的刀具切入厚度從最大減小到零，刀具切入工件后不會出現(xiàn)因切不下切屑而造成的彈刀現(xiàn)象，工藝系統(tǒng)的剛性好，切削振動��；逆銑時，刀具的切入厚度從零增加到最大，刀具切入初期因切削厚度薄將在工件表面劃擦一段路徑造車網(wǎng)版權(quán)所有，此時刃口如果遇到石墨材料中的硬質(zhì)點或殘留在工件表面的切屑顆粒，都將引起刀具的彈刀或顫振，因此逆銑的切削振動大；

　�。�2）吹氣（或吸塵）和浸漬電火花液加工，及時清理工件表面的石墨粉塵，有利于減小刀具二次磨損，延長刀具的使用壽命，減少石墨粉塵對機(jī)床絲杠和導(dǎo)軌的影響；

　　（3）選擇合適的高轉(zhuǎn)速及相應(yīng)的大進(jìn)給量。

　　綜述以上幾點，刀具的材料、幾何角度、涂層、刃口的強(qiáng)化及機(jī)械加工條件，在刀具的使用壽命中扮演者不同的角色，缺一不可，相輔相成的。一把好的石墨刀具，應(yīng)具備流暢的石墨粉排屑槽、長的使用壽命、能夠深雕刻加工、能節(jié)約加工成本。