钨钢切削刀具的刀具磨损与刀具寿命

钨钢刀具磨损是在切削时刀具在高温条件下受到工件、切屑的摩擦作用，使刀具材料逐渐被磨耗或出现破损的现象。研究刀具磨损原因，防止过早、过多的刀具磨损以及如何延长刀具寿命，这是影响生产效率、加工成本和加工质量的一个重要课题。

刀具磨损形式：刀具磨损可分为正常刀具磨损和非正常刀具磨损两类。

1.正常刀具磨损：随着切削时间增加磨损逐渐扩大的形式，包括前面磨损、主后面磨损、副后面磨损

2．非正常刀具磨损，亦称破损

(1)沟槽磨损：在刀具后面上刻划出深浅不同的沟槽。这主要是因刀具材料耐磨性不够，或加工材料表面有硬质点摩擦等所致。

(2)切削刃细小缺口：在切削刃上出现微粒脱落形成不规则的细小缺口，这是由于刀片硬度高、脆性增大、切削刃锋利使强度变差、断续切削或切屑碰坏造成的。

(3)塑性变形：刀具切削区域因严重塑性变形使刀面和切削刃周围产生塌陷，造成的原因主要是，切削温度过高和切削压力过大，刀头强度和硬度降低。尤其在高速钢刀具上较易出现这种形式的刀具磨损。

(4)切削刃崩裂：在切削刃和前刀面上受较大冲击力作用、背吃刀ɑp和进给量ƒ过大使切削力增大，中间切人使主、副切削刃均受切削力作用，刀具前角大和强度低等情况造成切削刃和前刀面大面积崩裂。

(5)切削刃剥落：在刀面或切削刃周围出现表层脱落而损坏刀具，这类损坏常发生在硬度高、脆性大的陶瓷刀具上。并在压力和摩擦力较大情况下易产生。

(6)热裂：在垂直于切削刃方向上因受热而产生裂纹。由热循环使材料疲劳，或因间断切削和切削液浇注不均匀使切削温度骤变，易引起前、后刀面上出现细微裂纹。

刀具磨损机理：

1．磨粒磨损：在工件材料中存在着氧化物、碳化物和氮化物等硬质点。在铸、锻工件表面上存在着硬的夹杂物和在切屑、加工表面上粘附着硬的积屑瘤残片，这些硬质点在切削时如同"磨粒"对刀具表面摩擦和刻划作用致使切削刃刀面磨损。磨粒磨损是一种"机械摩擦"性质的刀具磨损。

2．相变磨损：工具钢刀具在较高速度切削时，由于切削温度升高，使刀具材料产生相变，硬度降低，若继续切削，会引起前面塌陷和切削刃卷曲。钨钢刀具在高温(>900℃)、高压状态下切削也会因产生塑性变形而失去切削性能。

3．粘结磨损：亦称冷焊磨损。当刀具材料与工件材料产生粘结时，两者产生相对运动对粘结点产生剪切破坏，将刀具材料粘结颗粒带走所致。在高温高压作用下刀具表面层材料性能变化，当工件与刀具产生相对运动时，刀具材料的粘结颗粒被带走而形成粘结磨损。

4.扩散磨损：是在高温作用下，使工件与刀具材料中合金元素相互扩散置换造成的。

5.氧化磨损：亦称边界磨损，当钨钢刀具的切削温度达到700-800℃时，钨钢材料中WC、TiC和如Co与空气中氧起化合作用，形成了硬度和强度较低的氧化膜。在切削时受工件表层中氧化皮、冷硬层和硬杂质点对氧化膜连续摩擦，造成了在待加工表面处的刀面上产生氧化磨损。

合理选择刀具材料、刀具几何参数等可提高刀具的耐磨性、耐热性和化学稳定性。此外，提高刀具强度和刀具刃磨质量、改善散热条件、合理使用切削液，均能有效地防止刀具磨损。

刀具寿命T定义为刀具磨损达到规定标准时的总切削时间（单位为mim），影响刀具寿命的因素有

1．切削速度Vc：提高切削速度Vc，使切削温度增高，磨损加剧，而使刀具寿命T降低。

2．进给量ƒ与背吃刀量αp：ƒ和αp增大，均使刀具寿命降低，但ƒ增大后，切削温度升高较多，故对T影响较大；αp增大，改善了散热条件，故使切削温度上升少，因此对刀具寿命影响较小。

3．刀具几何参数的影响：在刀具几何参数中，影响刀具寿命主要有：前角、主偏角、副偏角和刀尖圆弧半径。减小主偏角、副偏角和增大刀尖圆弧半径，都能起到提高刀具强度和降低切削温度作用，均有利于提高刀具寿命。

4．工件材料：加工材料的强度、硬度和韧性越高，切削时均能使切削温度升高，刀具寿命降低。

5．刀具材料：刀具材料是影响刀具寿命的重要因素，如刀具材料的热导率、耐磨性越高，切削时刀具寿命越长，因此，选用涂层刀具和高性能刀具材料，是提高刀具寿命的有效途径。

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