刀具發(fā)生非正常磨損的原因也很多,主要有:
刀具材料的韌性或硬度太低;
刀具的結(jié)構(gòu)或幾何角度不合理,使得切削刃過于脆弱或切削力過大;
切削用量選擇不合理,使切削力太大或切削溫度太高;
刀具由于驟熱驟冷(如斷續(xù)切削、冷卻液等)產(chǎn)生太大的熱應(yīng)力以致出現(xiàn)裂紋;
操作不當(dāng)?shù)仁骨邢魅惺艿酵蝗粰C(jī)械或熱沖擊,以致崩刃、熱裂等。
由于后刀面磨損(如圖2所示)可以較準(zhǔn)確地進(jìn)行預(yù)報(bào),刀具壽命較易控制,因此也是期望發(fā)生的失效形式。切削力增加或切削速度升高引起的切削溫度增加均會(huì)使后刀面磨損加劇。刀具使用壽命通常用其后刀面磨損帶的寬度VB來表示,如圖3所示。
機(jī)械磨損引起的剝落既發(fā)生在前刀面,也發(fā)生在后刀面。發(fā)生在前刀面上的剝落區(qū)域一般比發(fā)生在后刀面上的剝落區(qū)域小,如圖4所示。熱擴(kuò)散也會(huì)導(dǎo)致前、后刀面的剝落,如圖5所示。刀具的非正常磨損即剝落破損或刀刃的斷裂通常發(fā)生在斷續(xù)切削過程中,加工系統(tǒng)剛性差時(shí)也會(huì)發(fā)生刀具破損。增加刀具材料的韌性(增加硬質(zhì)合金刀具材料中黏結(jié)相鈷的含量,或增加TiC及TaC等的含量)可有效避免刀具破損的發(fā)生。另外,增加刀具結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度,增大加工系統(tǒng)的剛性都會(huì)減少刀具發(fā)生破損的概率。
邊界磨損(圖6)一般發(fā)生在切削深度方向與工件表層相接觸的切削位置,是局部的剝落及前刀面月牙洼磨損,在加工不銹鋼、高溫合金、淬硬材料、表層較硬或很軟的鋼時(shí),容易發(fā)生邊界磨損。為了減小這類刀具磨損,可采用CVD涂層刀具;增加硬質(zhì)合金刀具材料中黏結(jié)相鈷的含量(如富鈷類硬質(zhì)合金),也可減小這類刀具磨損。
總之,刀具失效的影響因素、失效形式及產(chǎn)生機(jī)理都是非常復(fù)雜的。生產(chǎn)上,可從觀察刀具失效形式入手,分析其失效機(jī)理,找出影響因素,提出相應(yīng)的減少刀具失效的措施