刀具磨損及應(yīng)對(duì)之策

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刀具磨損是切削加工中最基本的命題之一。定義和了解刀具磨損，可以幫助刀具制造商和用戶延長(zhǎng)刀具壽命。此外，當(dāng)今的刀具涂層技術(shù)（包括采用新的合金元素）提供了進(jìn)一步延長(zhǎng)刀具壽命的有效手段，同時(shí)可以顯著提高生產(chǎn)率。
    刀具磨損機(jī)理
    在金屬切削加工中，產(chǎn)生的熱量和摩擦是能量的表現(xiàn)形式。由很高的表面負(fù)荷以及切屑沿刀具前刀面高速滑移而產(chǎn)生的熱量和摩擦，使刀具處于一種極具挑戰(zhàn)性的加工環(huán)境中。
    切削力的大小往往會(huì)上下波動(dòng)，主要取決于不同的加工條件（如工件材料中存在硬質(zhì)成份，或進(jìn)行斷續(xù)切削）。因此，為了在切削高溫下保持其強(qiáng)度，要求刀具具有一些基本特性，包括極好的韌性、耐磨性和高硬度。
    盡管刀具/工件界面處的切削溫度是決定幾乎所有刀具材料磨損率的關(guān)鍵要素，但要確定計(jì)算切削溫度所需的參數(shù)值卻十分困難。不過，切削試驗(yàn)的測(cè)量結(jié)果可以為一些經(jīng)驗(yàn)性的方法奠定基礎(chǔ)。
    通常可以假定，在切削中產(chǎn)生的能量被轉(zhuǎn)化為熱量，而通常這些熱量的80％都被切屑帶走（這一比例的變化取決于幾個(gè)要素——尤其是切削速度）。其余大約20％的熱量則傳入刀具之中。即使在切削硬度不太高的鋼件時(shí)，刀具溫度也可能會(huì)超過550℃，這是高速鋼在硬度不降低的前提下能夠承受的最高溫度。用聚晶立方氮化硼（PCBN）刀具切削淬硬鋼時(shí)，刀具和切屑的溫度通常將超過1000℃。
    刀具磨損與刀具壽命
    刀具磨損通常包括以下幾種類型：①后刀面磨損；②刻劃磨損；③月牙洼磨損；④切削刃磨鈍；⑤切削刃崩刃；⑥切削刃裂紋；⑦災(zāi)難性失效。
    對(duì)于刀具壽命，并沒有被普遍接受的統(tǒng)一定義，通常取決于不同的工件和刀具材料，以及不同的切削工藝。定量分析刀具壽命終止點(diǎn)的一種方式是設(shè)定一個(gè)可以接受的最大后刀面磨損極限值（用VB或VBmax表示）。刀具壽命可用預(yù)期刀具壽命的泰勒公式表示，即
    VcTn=C
    該公式的一種更常用的形式為
    VcTn×Dxfy=C
    式中，Vc為切削速度；T為刀具壽命；D為切削深度；f為進(jìn)給率；x和y由實(shí)驗(yàn)確定；n和C是根據(jù)實(shí)驗(yàn)或已發(fā)表的技術(shù)資料確定的常數(shù)，它們表示刀具材料、工件和進(jìn)給率的特性。
    不斷發(fā)展的最佳刀具基體、涂層和切削刃制備技術(shù)對(duì)于限制刀具磨損和抵抗切削高溫至關(guān)重要。這些要素，加上在可轉(zhuǎn)位刀片上采用的斷屑槽和轉(zhuǎn)角圓弧半徑，決定了每種刀具對(duì)于不同的工件和切削加工的適用性。所有這些要素的最佳組合能夠延長(zhǎng)刀具壽命，使切削加工更經(jīng)濟(jì)、更可靠。

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