鎢鋼切削刀具的刀具磨損與刀具壽命

鎢鋼刀具磨損是在切削時刀具在高溫條件下受到工件、切屑的摩擦作用，使刀具材料逐漸被磨耗或出現破損的現象。研究刀具磨損原因，防止過早、過多的刀具磨損以及如何延長刀具壽命，這是影響生産效率、加工成本和加工質量的壹個重要課題。

刀具磨損形式：刀具磨損可分爲正常刀具磨損和非正常刀具磨損兩類。

1.正常刀具磨損：隨著切削時間增加磨損逐漸擴大的形式，包括前面磨損、主後面磨損、副後面磨損

2．非正常刀具磨損，亦稱破損

(1)溝槽磨損：在刀具後面上刻劃出深淺不同的溝槽。這主要是因刀具材料耐磨性不夠，或加工材料表面有硬質點摩擦等所致。

(2)切削刃細小缺口：在切削刃上出現微粒脫落形成不規則的細小缺口，這是由于刀片硬度高、脆性增大、切削刃鋒利使強度變差、斷續切削或切屑碰壞造成的。

(3)塑性變形：刀具切削區域因嚴重塑性變形使刀面和切削刃周圍産生塌陷，造成的原因主要是，切削溫度過高和切削壓力過大，刀頭強度和硬度降低。尤其在高速鋼刀具上較易出現這種形式的刀具磨損。

(4)切削刃崩裂：在切削刃和前刀面上受較大沖擊力作用、背吃刀ɑp和進給量ƒ過大使切削力增大，中間切人使主、副切削刃均受切削力作用，刀具前角大和強度低等情況造成切削刃和前刀面大面積崩裂。

(5)切削刃剝落：在刀面或切削刃周圍出現表層脫落而損壞刀具，這類損壞常發生在硬度高、脆性大的陶瓷刀具上。並在壓力和摩擦力較大情況下易産生。

(6)熱裂：在垂直于切削刃方向上因受熱而産生裂紋。由熱循環使材料疲勞，或因間斷切削和切削液澆注不均勻使切削溫度驟變，易引起前、後刀面上出現細微裂紋。

刀具磨損機理：

1．磨粒磨損：在工件材料中存在著氧化物、碳化物和氮化物等硬質點。在鑄、鍛工件表面上存在著硬的夾雜物和在切屑、加工表面上粘附著硬的積屑瘤殘片，這些硬質點在切削時如同"磨粒"對刀具表面摩擦和刻劃作用致使切削刃刀面磨損。磨粒磨損是壹種"機械摩擦"性質的刀具磨損。

2．相變磨損：工具鋼刀具在較高速度切削時，由于切削溫度升高，使刀具材料産生相變，硬度降低，若繼續切削，會引起前面塌陷和切削刃卷曲。鎢鋼刀具在高溫(>900℃)、高壓狀態下切削也會因産生塑性變形而失去切削性能。

3．粘結磨損：亦稱冷焊磨損。當刀具材料與工件材料産生粘結時，兩者産生相對運動對粘結點産生剪切破壞，將刀具材料粘結顆粒帶走所致。在高溫高壓作用下刀具表面層材料性能變化，當工件與刀具産生相對運動時，刀具材料的粘結顆粒被帶走而形成粘結磨損。

4.擴散磨損：是在高溫作用下，使工件與刀具材料中合金元素相互擴散置換造成的。

5.氧化磨損：亦稱邊界磨損，當鎢鋼刀具的切削溫度達到700-800℃時，鎢鋼材料中WC、TiC和如Co與空氣中氧起化合作用，形成了硬度和強度較低的氧化膜。在切削時受工件表層中氧化皮、冷硬層和硬雜質點對氧化膜連續摩擦，造成了在待加工表面處的刀面上産生氧化磨損。

合理選擇刀具材料、刀具幾何參數等可提高刀具的耐磨性、耐熱性和化學穩定性。此外，提高刀具強度和刀具刃磨質量、改善散熱條件、合理使用切削液，均能有效地防止刀具磨損。

刀具壽命T定義爲刀具磨損達到規定標准時的總切削時間（單位爲mim），影響刀具壽命的因素有

1．切削速度Vc：提高切削速度Vc，使切削溫度增高，磨損加劇，而使刀具壽命T降低。

2．進給量ƒ與背吃刀量αp：ƒ和αp增大，均使刀具壽命降低，但ƒ增大後，切削溫度升高較多，故對T影響較大；αp增大，改善了散熱條件，故使切削溫度上升少，因此對刀具壽命影響較小。

3．刀具幾何參數的影響：在刀具幾何參數中，影響刀具壽命主要有：前角、主偏角、副偏角和刀尖圓弧半徑。減小主偏角、副偏角和增大刀尖圓弧半徑，都能起到提高刀具強度和降低切削溫度作用，均有利于提高刀具壽命。

4．工件材料：加工材料的強度、硬度和韌性越高，切削時均能使切削溫度升高，刀具壽命降低。

5．刀具材料：刀具材料是影響刀具壽命的重要因素，如刀具材料的熱導率、耐磨性越高，切削時刀具壽命越長，因此，選用塗層刀具和高性能刀具材料，是提高刀具壽命的有效途徑。

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