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    刀具磨损的不同原因
    在金属切削加工中,切屑沿刀具前刀面高速滑移而产生的热量和摩擦,使刀具处于一种**挑战性的加工环境中。造成刀具磨损的机理主要是以下几种:机械力:刀片切削刃上的机械压力导致断裂。热量:在刀片切削刃上,温度变化导致裂纹,热量导致塑性变形 。化学反应:硬质合金和工件材料之间的化学反应导致磨损。研磨:在铸铁中,SiC夹杂物会磨损刀片切削刃。粘附:对于粘性材料,形成积屑层/积屑瘤。后刀面磨损原因:切削期间,与工件材料表面的摩擦会导致后刀面的刀具材料损耗。磨损通常*初在刃线出现,并逐渐向下发展。应对措施:降低切削速度,并同时增加进给,将可在确保生产率的情况下延长刀具寿命。
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    刀具临界磨耗
    从锐利的新刀使用到磨耗后需要被更换中间的时间,随刀具使用次数上升,刀具磨耗沿着一趋缓的曲线上升,直到曲线开始加速往上前,此时为刀具寿命,接着曲线会开始加速上升亦即磨耗加速。一般而言,具有切削刃的刀具破坏型态可分为破裂(崩裂与断裂)与磨耗两大类型,这两大类型破坏通常都不会单独存在,并且随着切削条件、切削方式与加工材料的不同也会有所差异。上述的刀具破坏机制,通常发生的部位在于刀面、刀腹及刀刃上,并以圆周凹陷痕迹的方式显现其刀具的磨耗,这是由于刀具表面与加工材料间接触且不停的摩擦,并产生很高的温度,高热流动的加工材料在刀具表面上侵蚀出一至数道凹槽,此种交互作用的结果,会加剧凹陷痕迹逐渐加宽加深。在刀磨耗至某一定程度后,其磨耗速度会快速增加,之后很快就会不堪使用,此可视为刀具接近临界寿命。研究定义达到VB=0.3mm 时为刀具的临界寿命。由验证发现,临界寿命发生后,一般可再切削若干次数之后就必须换刀,否则将严重影响工件精度。因此为了确保加工精度及刀具使用效益,要能即时诊断找出刀具的临界寿命以作适时换刀处置。
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    估算刀具使用寿命的办法
    按切削时间计:金属切削刀具领域内,以刀具使用寿命15min来建议切削线速度。在具体应用时,普通的取刀具品牌生产厂推荐值的75%,这时刀具寿命约为60min。一个刀刃可生产加工工件总数可按下式估算:N=(19100XVXf)/(DXh)式中:N-刀具使用寿命,可生产加工工件数,单位:个V–刀具采用切削线速度,单位:米/minf–生产加工时的进给量,单位:毫米/转D–被加工件工件直径,单位:毫米h-生产加工长度,毫米例:车削一个直径50毫米的工件,长度100毫米,刀具生产厂建议线速度200米/min,预定刀具切削时间使用寿命T=60min,具体应用线速度150米/min,进给量0.1毫米/转,估算刀具使用寿命:N=(19100X150X0.1)/(50X100)=57.3即,按以上条件估算,每刃可生产加工57个工件。
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    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) 切削刃或刀尖崩碎这种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,使刀具监控完全丧失切削能力,而不得不终止工作。刀尖崩碎的情况常称为掉尖。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。发生这种破损形式后,刀具不能继续使用,以致报废。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。
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    刀具钢材的选择与类型
    这种钢材常用来制作硬度较高的中档位价格的刀具,刀片硬度:62-65 HRC,较难重新磨制,刃口边缘保持能力好,抗腐蚀能力低,韧性较好。在中档次级别的刀具品牌中常用这两种钢材来制作刀具,比如CRKT,哥伦比亚河通过使用特殊的热处理工艺和在钢材中加入非常高的碳含量,将这种硬度较高但也非常脆的制刀材料变成一种非常坚韧并且耐用的刀身材质。与类似价位和同级别的刀具相比,这种钢材制成的刀片的硬度和刃口保持力高于平均水平,但对于初学者来说,是很难自己把刀重新磨利的,而且由于内部成分大部分是碳,缺乏大量的铬元素,所以抗腐蚀能力也比较差。D2钢常用于制作中档价位的刀具,国内几年前,有一阵子很多厂家生产的刀具很喜欢在刀身上打上D2的标,至于是不是真的D2钢,也要看价位和厂家的加工热处理的实力了。刀片硬度55-62 HRC,较难重新磨砺,刀刃边缘保持能力较好 ,抗腐蚀能力低 ,韧性较好 。整体来讲,D2钢是属于用来制作刀具综合性能较好的钢材型号。D2钢在各个属性方面并不是各个都突出,许多人选择D2钢是因为其价格相对较低,但其韧性和硬度相对来讲又比较好。D2的铬含量只有13%,铬含量水平低则意味着D2钢在很多时候不能很好地应对腐蚀对钢材的损坏,使用者必须要对刀具寿命进行保养,保持刀身干燥和清洁,以实现D2钢的*大使用效能。
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