刀具磨损的九种形式及应对措施

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刀具磨损是切削加工过程中最常见的问题。分析刀具磨损的原因，能够让我们在数控加工中更有效的延长刀具的寿命，避免刀具磨损而产生的加工异常。不断进步的刀具材料、涂层技术和切削刃研磨技术对于有效控制刀具磨损也是非常重要的。

       刀具只要参与工件切削就必然会出现磨损的情况，那么影响刀具磨损的原因有哪些呢？通过资料收集汇总大概得出以下几种结论。

刀具磨损的九种形式及应对措施

1、月牙洼磨损

      一般在倾斜面出现月牙洼磨损，这种磨损以深度分类。目前的涂层硬质合金以及正切削形状的刀具，月牙洼磨损并不影响刀具的寿命。

      高速切削钢材经常会在刀具前刀面形成凹坑状磨损，任其发展，这个凹坑会越来越大，直到它最终穿破切削刃甚至导致刃口断裂。

      月牙洼磨损的主要成因是切削刃材料的化学元素在热作用下会加速分解。使碳原子被切削带走，温度越高磨损越剧烈。高速切削碳钢非常容易造成月牙洼磨损，月牙洼磨损属于化学磨损。

月牙洼磨损成因

    a.刀具前角的角度不够

    b.切削速度或者进给量太高

    c.刀具材料的耐磨损能力太差

    d.冷却液不够

对策

   a.降低切削速度或进给量

   b.选用耐磨性较好的材料

   c.增加冷却液的用量

2、后刀面的磨损

        在切削厚度很大加工塑性材料时，存在积屑瘤，刀具的后刀面可能接触不到工件。除了这种情况之外，一般刀具的后刀面都会与工件接触，而产生后刀面磨损。一般在切削刃的中部，后刀面磨损相对均匀，所以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。以比较小的切削厚度来切削塑性材料时，刀具的磨损主要是后刀面磨损，磨损越严重，不仅会使切削力增加，还会引起切削振动，因此影响加工精度及加工表面质量。

       后刀面的磨损成因：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。磨损通常最初在刃线出现，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。

3、塑性变形

      刀具的塑性变形是指切削刃在高切削力和高温下处于应力状态下，超出了刀具材料的屈服强度和温度，形状被永久改变，切削刃出现向内变形 (切削刃凹陷) 或向下变形 (切削刃下塌)。

       模具钢和高速钢由于强度小硬度低，其切削部位发生塑性变型的可能性较大。硬质合金在切削用量较大和加工硬材料的情况下受高温和三向压应力状态工作时，也会产生塑性变形面造成塌陷。

应对措施：改变刀具材料，使用热硬度较高的材质可以解决塑性变形问题。涂层可改进刀片 (刀具) 的抗塑性变形能力。

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4、裂纹

裂纹通常是狭窄的裂口，通过破裂在刀具表面形成新的边界。有些裂纹只是在涂层中出现，也有些裂纹也可能向下延申扩展刀材料基体。温度的快速波动很容易形成垂直于刃线的梳状裂纹。

应对措施：可以使用韧性更高的刀具材料，并且应大量使用冷却液或者完全不用冷却液。

5、涂层剥落

涂层剥落一般发生在加工粘结特性的材料，粘附负荷会不断发展，切削刃在承受工件材料的拉应力时很容易造成涂层分离，而露出底层或基体。

应对措施：提高切削速度，以及选择具有较薄涂层的刀片将可减少刀具的涂层剥落。

6、崩刃

崩刃包括刃带的轻微损坏，崩刃与断裂的区别在于刀片崩刃后还可以使用，而断裂，刀具基本就废了。有很多的磨损状态组合都可能造成崩刃，最普遍的还是热-机械以及粘附造成的。

应对措施：可以采取不同的预防措施来尽可能减轻崩刃，具体取决于导致其发生的磨损状态。

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7、沟槽磨损

沟槽磨损的特点是在最大切深出现过量的局部损坏，但这也可能发生在副切削刃上。与粘结磨损或热磨损的不规则增长相比，化学磨损的发展更有规律。对于粘结磨损或热磨损情况，加工硬化和毛刺形成是导致沟槽磨损的重要因素。

应对措施：对于加工硬化材料，选择较小的主偏角，改变切深。

8、断裂

断裂是指切削刃大部分破裂，刀具不能再使用。切削刃承载的负荷超出了其承受的极限值。任由磨损发展过快，导致切削力增大一句错误的切削参数会导致过早断裂。夹持装置不稳定也有可能造成断裂。

应对措施：选择正确的切削参数和检查装夹稳定性来防止断裂的继续发展。

9、积屑瘤

       在靠近切削刃的一部分，刀-屑接触区内，由于下压力非常大，使切屑底层金属嵌入前刀面上的微观不平的峰谷内，形成无间隙的金属间接触而产生粘结的现象，这部分刀-屑接触的区域称为粘结区。在粘结区内，切屑底层会有一薄层金属材料层滞留在前刀面上，这部分切屑的金属材料经过了剧烈的变形，在较高的切削温度下发生强化。随着切屑的连续流出，这层材料便与切屑上层发生相对滑移而离开，成为积屑瘤的基础。随后，在它的上面又会形成第二层滞积材料，这样不断地层积，就形成了积屑瘤。

应对措施：提高切削速度可防止形成积屑瘤。加工较软、粘性较大的材料时，最好使用较锋利的切削刃。