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    刀具材料应具备基本性能
      刀具材料的选择对刀具寿命、加工效率、加工质量和加工成本等的影响很大。刀具监控切削时要承受高压、高温、摩擦、冲击和振动等作用。因此,刀具材料应具备如下一些基本性能:  (1) 硬度和耐磨性。刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度,一般要求在60HRC以上。刀具材料的硬度越高,耐磨性就越好。  (2) 强度和韧性。刀具材料应具备较高的强度和韧性,以便承受切削力、冲击和振动,防止刀具脆性断裂和崩刃。  (3) 耐热性。刀具材料的耐热性要好,能承受高的切削温度,具备良好的抗氧化能力。  (4) 工艺性能和经济性。刀具材料应具备好的锻造性能、热处理性能、焊接性能;磨削加工性能等,而且要追求高的性能价格比。
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    几种刀具失效分析
    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。2) 切削刃或刀尖崩碎这种刀具破损方式常在比造成切削刃微崩更为恶劣的切削条件下产生,或者是微崩的进一步的发展。崩碎的尺寸和范围都比微崩大,使刀具完全丧失切削能力,而不得不终止工作。3) 刀片或刀具折断当切削条件极为恶劣,切削用量过大,有冲击载荷,刀片或刀具材料中有微裂,由于焊接、刃磨在刀片中存在残余应力时,加上操作不慎等因素,可能造成刀片或刀具产生折断。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。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。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。
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    还原刀具90%的使用寿命
    为了获得与手动抛光相当的质量,磨料、夹具和工艺参数的正确组合是必不可少的。凭借十余年累计的丰富加工经验,一直以来致力于满足客户对工件表面的多种需求。针对大直径阶梯钻的刃口加工,修磨钝化方案可以使得使用后的刀具寿命达到新刀约90%的寿命。大家使用三种颗粒尺寸不同的磨料和不同的加工工艺对大直径阶梯钻进行分批次加工,总加工时间为30分钟。因客户对阶梯钻加工要求较高,对每个刃口都有不同的钝化要求,大家无法只用一道工序完成钝化及抛光需求。因此设计出特殊的定制夹具,即可以分别针对三个刃口进行三道工序的加工,单次加工只针对一个刃口,DF拖曳式加工后,钻头的使用寿命达到新刀的90%左右。
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    刀具破损的表现
    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。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,加上刀具破损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。
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    刀具监控特点及对切削加工的影响
    ① 硬度比工件材料高1.5~2.0倍,可代替前刀面进行切削,有保护切削刃、减小前刀具磨损的作用,但积屑瘤脱落时的碎片流经刀具-工件接触区会造成刀具后刀面磨损。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 由于积屑瘤突出于切削刃之外,使实际切削深度增大,影响工件的尺寸精度。④ 积屑瘤会在工件表面造成“犁沟”现象,影响工件表面粗糙度。⑤积屑瘤的碎片会粘结或嵌入工件表面造成硬质点,影响工件已加工表面的质量。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。
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