旋風(fēng)銑加工過(guò)程中刀片破損分析

旋風(fēng)銑加工過(guò)程中刀片破損分析

硬質(zhì)合金刀具在切削過(guò)程中（尤其在斷續切削時(shí)）出現裂紋而導致破損一直是困擾人們的加工難題。正確認識產(chǎn)生裂紋的原因并采取相應預防措施是提高刀具工作壽命及切削性能的關(guān)鍵。相關(guān)研究文獻指出，在較高切削速度下進(jìn)行切削時(shí)，刀具易產(chǎn)生熱裂紋，且刃口崩刃現象會(huì )增加。實(shí)踐證明，在切削循環(huán)周期的加熱階段，壓縮熱應力可沿著(zhù)正對切削刃口的前刀面狹窄區帶引起刀片的局部塑性變形，隨后當該狹窄區帶在外界彈性材料影響下再次強迫冷卻時(shí)，便會(huì )產(chǎn)生足以引起可見(jiàn)裂紋的拉應力，從而驗證了熱應力是引起硬質(zhì)合金刀具裂紋的主要原因的論點(diǎn)。

通過(guò)大量切削試驗我們發(fā)現，在切削過(guò)程中，熱應力與刀具的機械負荷同時(shí)存在，從而有可能引起刀具的壓縮塑性應變。這種塑性變形可能發(fā)生在刀具一切屑接觸區中溫度zui高的部位，而該部位位于切削刃背面的某一范圍內。鑒于裂紋的產(chǎn)生意味著(zhù)存在拉應力，據此可推測這些拉應力是在切削循環(huán)的冷卻階段由外界彈性物體對塑性變形區施加作用力所引起的。這一分析結論可根據裂紋起始于切削刃背面某一范圍的事實(shí)得到驗證。

根據觀(guān)測結果，刀具的破損形式有兩種：①切削刃崩刃；②介于兩個(gè)裂紋之間的前刀面發(fā)生局部剝落。對于硬質(zhì)合金刀具，在斷續切削過(guò)程中，由于各種類(lèi)型的裂紋交錯存在，當介于兩條裂紋之間的那部分前刀面發(fā)生剝落時(shí)，熱裂紋往往會(huì )直接引起刀具破損。

用刀具—工件熱電偶測量溫度時(shí)發(fā)現，在循環(huán)切削過(guò)程中，zui大和zui小循環(huán)溫度保持不變，且不受所用墊片類(lèi)型的影響。因此，在切削過(guò)程中產(chǎn)生的壓縮熱應力值可通過(guò)刀片的體積溫度加以控制。在切削開(kāi)始前對硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行預熱處理可降低較高的起始壓應力，從而有利于提高刀具的使用性能。