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机械加工刀具磨损影响及对策

1机械加工中刀具磨损的主要形式

笔者基于对机械加工过程中刀具磨损情况的深入分析,发现刀具磨损的形式主要有以下几种:①前刀面磨损,该种磨损主要是指应用于机械加工过程中的刀具前面出现磨损现象,该磨损形式会影响到刀具整体使用效果,同时也容易造成刀具出现其他形式的磨损;②后刀面磨损,与前刀面磨损相类似,后刀面磨损主要是指刀具后面出现磨损,与前刀面磨损产生的不良影响并无太大差异;③边界磨损。造成刀具出现上述磨损形式的机理相对较多,其一为磨粒磨损,其主要是指两个表面在互相摩擦作用下而发生的磨损,会造成刀具出现以上任意形式的磨损;其二为扩散磨损,指工件材料与刀具在切削区域环境的作用下发生化学过程,由于二者化学特性造成刀具发生磨损;其三为疲劳磨损,刀具会受到高温环境以及切削力的影响而发生崩碎或裂纹的问题。

2机械加工中刀具磨损的影响因素

2.1打造刀具所用的材料。不同材料所打造的刀具强度不同,其耐磨性以及韧性差异也相对较大,如果相关机械加工人员在选择刀具时,所选择出的刀具材料耐磨性、韧性以及强度都相对较弱,在后期使用过程中势必会影响刀具使用寿命,导致其在加工机械工件时,极容易出现磨损现象[1]。反之,若打造刀具所使用的材料强度耐磨性以及韧性相对较强,使用该种材料所打造出的刀具进行切削时,就会避免刀具与工件发生较大的摩擦,降低刀具发生磨损的概率。由此可见,打造刀具时所使用的材料是影响机械加工中刀具磨损的一项重要组成因素。2.2应用刀具的外部环境。众所周知,在机械加工切削区域温度以及压力度相对较大,而温度与压力正是造成刀具出现磨损现象的一个重要原因。一方面刀具在高温高压状态下切削工件时,其会出现化学过程,此时刀具会出现扩散磨损现象,该刀具则不再可以应用于机械加工过程中。另一方面在高温高压状态下,由于打造刀具所使用的材料会受到温度以及压力的影响,进而发生一系列变化,此时刀具耐磨性以及强度会受到影响,若打造的机械工件强度相对较大,则在持续作用下刀具更容易出现磨损问题,进而影响最终使用质量。基于此,机械加工中刀具所处于的切削环境直接影响了刀具使用寿命以及磨损程度。2.3刀具几何参数及机械切削速度。刀具几何参数有以下几方面内容:①前刀面形状,通常情况下前刀面有带侧棱平面型、正前角平面型、负前角单面型、带倒棱曲面型以及负前角双面型五种形状,不同形状抵抗外力的能力不同,因而所产生的磨损程度也不相同;②刀具主偏角,其会影响刀具使用耐用度,因而也是影响刀具磨损的因素;③刀具刃倾角,其会影响刀具与机械加工工件接触面积以及接触效果;④刀具后角,基于前文分析,我们可以了解到刀具还会出现后刀面磨损现象,此时就主要受到了刀具后角这一因素的影响[2]。除刀具几何参数会影响刀具磨损外,机械切削速度也会直接影响刀具磨损程度,一方面刀具切削速度会影响刀具所处温度,而温度又是影响刀具磨损程度的一个因素,因此切削速度也会影响刀具磨损;另一方面切削速度过快时,刀具承受的冲击力更大,此时磨损程度也更重。

3避免机械加工中刀具磨损的对策

3.1选择耐磨性强材料所制成的刀具。由于打造刀具的材料直接影响着刀具耐磨性、强度以及韧性,因此要想延长刀具使用寿命,防止刀具在加工过程中出现严重的磨损现象,在机械加工过程中选择刀具时,相关工作人员就应该选择耐磨性较强的材料所制成的刀具。但是,现阶段完全满足机械加工刀具材料使用需求的理想材料是没有的,因此相关工作人员就需要分析机械加工工件材料质量,并从经济角度选择出更科学、合理的刀具制作材料。近年来研制出的新型硬质合金主要有以下几种:①涂层硬质合金,由该材料所打造出的刀具综合性相对较强,后期使用过程中磨损程度更小[3]。②超微粒硬质合金,该材料耐磨性抗温性以及耐热性相对较强,因此其更适用于断续切削、低速切削、高温切削中。③钢结硬质合金,该材料性能介于硬质合金以及高速钢之间,适用于打造结构相对复杂的刀具,适用于打造结构相对复杂的刀具。针对需要在高温环境中进行加工的机械工件,工作人员需要通过控制打造刀具的材料,来保证刀具不会出现磨损现象。而针对在切削过程中刀具与工件发生磨损而出现高温的情况,机械加工部门领导人员则应该通过采购温度控制设备,保证切削环境温度更为合理,使得刀具可以在较为恒温的状态下进行切削,从而有效提高刀具使用质量。除此以外,机械加工人员还需要通过控制刀具切削压力,降低刀具发生磨损的概率。3.3正确选择刀具参数与切削速度。只有选择出合理的刀具,才可以保证机械加工质量与效率,若想刀具选择的更加合理,就需要正确选择刀具参数。具体来说,刀具使用人员需要控制前刀面形状、刀具主偏角、刀具刃倾角、刀具后角,此时需要考虑到该刀具主要应用于哪类工件加工过程中,从而结合工件材料、形状、规格,选择出更适合的刀具参数,提高刀具耐磨性。除此以外,机械加工人员也需要控制切削速度及切削用量,从刀具耐磨性入手,机械加工人员应提高切深程度、控制走刀量并合理降低切削速度,促使机械加工刀具耐磨性可以实现提升。

4总结

综上所述,造成机械加工过程中刀具出现严重磨损的原因主要有刀具材料、机械加工环境以及刀具几何参数、机械切削速度等,要想防止刀具发生磨损,保证机械加工效率及质量,机械加工企业就需要选择耐磨性强材料所制成的刀具、加强对机械加工环境温度及压力的控制、保证刀具参数与切削速度的合理性。本文仅初步分析了刀具磨损影响因素以及需采取的对策,后期还会深入研究与探讨延长刀具使用寿命的对策。

作者:王蓉 单位:浙江亚太机电股份有限公司

参考文献:

[1]李渊.分析机械加工过程中机械振动问题的解决[J].民营科技,2015(05):37.

[2]王铁成.机械加工中刀具磨损的影响因素分析及应对措施[J].湖南农机,2014,41(06):92-93.

[3]张新聚,岳彦芳.制造执行系统中刀具剩余磨损寿命预测的研究[J].工具技术,2007(05):32-33.

[4]刘天聪.机械加工中刀具寿命的影响因素及对策[J].宁夏工学院学报,2016(04):58-65.

[5]马金才.机械加工中刀具与毛刺的关系[J].机械制造,2008,(04):19-21.

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