刀片失效及其對鋅合金壓鑄加工的不利影響
,刀具是怎么壞的" alt="加工鋅合金壓鑄件
后刀面磨損
任何類型的材料的正常磨損都可能導(dǎo)致刀片失效。正常后刀面磨損是最受歡迎的磨損形式
當(dāng)鋅合金壓鑄件中堅硬的細(xì)微夾雜物或加工硬化的材料切入刀片時,會出現(xiàn)正常后刀面磨損
識別正常后刀面磨損時,會發(fā)現(xiàn)沿著刀片的切削刃形成一個相對均勻的磨痕
為了減緩正常后刀面磨損
另一方面
,后刀面快速磨損是人們不希望見到的,因為這會降低刀具壽命,無法達(dá)到15分鐘的典型切削時間。在切削耐磨材料,比如球墨鑄鐵件、鋁合金壓鑄件、鋅合金壓鑄件、高溫合金、熱處理后的沉淀硬化(PH)不銹鋼、鈹銅合金及鎢硬質(zhì)合金,以及在切削非金屬材料,例如玻璃纖維、環(huán)氧樹脂、強(qiáng)化塑料和陶瓷時,常會出現(xiàn)快速磨損。快速后刀面磨損的跡象類似于正常磨損
。為了糾正快速后刀面磨損,重要的是選擇更耐磨、更堅硬或鍍層硬質(zhì)合金刀片材質(zhì)等級,并確保使用適當(dāng)?shù)睦鋮s液。降低切削速度也非常有效,但這不符合生產(chǎn)需要,因為這會對鋅合金壓鑄件加工周期帶來不利影響。月牙洼
月牙洼常見于鐵基或鈦基合金的高速加工作業(yè)中,它屬于刀片溶解到工件切屑中的熱/化學(xué)問題
。擴(kuò)散磨損與磨料磨損共同作用造成了月牙洼
。在加工基和鈦基合金時,工件切屑中的熱量會使硬質(zhì)合金的成分溶解并擴(kuò)散到切屑中,造成刀片頂部產(chǎn)生“月牙洼”。月牙洼最終會增大至足以使后刀面發(fā)生微崩、變形甚至可能導(dǎo)致快速的后刀面磨損。積屑瘤
工件的碎片通過熱壓焊結(jié)到切削刃上時
,會產(chǎn)生積屑瘤,這是切削區(qū)存在化學(xué)親和性這種失效機(jī)理常見于粘性材料、低速
、高溫合金、不銹鋼和有色金屬材料,以及螺紋加工和鉆削。積屑瘤可以通過鋅合金壓鑄件尺寸或表面粗糙度的異常變化以及切削刃頂部或后刀面上出現(xiàn)的閃亮材料來識別。可以通過下列方法來控制積屑瘤:提高切削速度和進(jìn)給量、使用氮化物(TiN)鍍層刀片
、合理使用冷卻液(如增加濃度),以及選用具有可減少作用力的幾何形狀和/或平滑表面的刀片。微崩
微崩源自機(jī)械性能不穩(wěn)定
,通常是由不牢固的裝夾、軸承不良或主軸磨損、加工材料有硬質(zhì)點或斷續(xù)切削造成。這種現(xiàn)象有時會出現(xiàn)在意想不到的場合,例如加工那些刻意在零件上留下多孔結(jié)構(gòu)的粉末冶金(PM)材料。切削材料表面所含的堅硬夾雜物和斷續(xù)切削會導(dǎo)致局部應(yīng)力集中并可能導(dǎo)致微崩。在這種失效模式下
,沿刀片切削刃分布的切屑非常明顯。確保機(jī)床合理裝夾、盡量減少彎曲變形、使用研磨刀片、控制積屑瘤以及采用韌性更好的刀片材質(zhì)等級和/或更強(qiáng)壯的切削刃幾何形狀將可阻止微崩的發(fā)生。熱機(jī)械失效
劇烈的溫度波動與機(jī)械沖擊可能造成熱機(jī)械失效
。應(yīng)力裂紋會沿刀片刃口形成,最終造成刀片的硬質(zhì)合金部分脫落,看起來有點類似于微崩。熱機(jī)械失效最有可能出現(xiàn)在銑削作業(yè)中
,有時會出現(xiàn)在大批量零件的斷續(xù)車削、端面加工以及采用間歇冷卻液的加工作業(yè)中。熱機(jī)械失效的跡象是出現(xiàn)多個垂直于切削刃的裂紋。在微崩開始前識別出該失效模式特別重要。可通過以下方法來防止熱機(jī)械失效:正確使用冷卻液
,或者刃口變形
過多的熱量和機(jī)械負(fù)荷是刃口變形的根源
過多熱量會造成刀片中的硬質(zhì)合金粘接劑或鈷發(fā)生軟化
刃口變形的跡象包括切削刃變形和加工出來的工件不符合尺寸規(guī)格要求
溝槽磨損
當(dāng)粗糙的鋅合金壓鑄件表面磨蝕和刻劃刀具上的切削區(qū)深處時
刀片切削深度處開始出現(xiàn)溝槽磨損和微崩時,這種失效模式會變得顯著
。為防止出現(xiàn)溝槽磨損,關(guān)鍵是在多行程加工中改變切深,使用具有較大前角的刀具,在加工高溫合金時提高切削速度,降低進(jìn)給量,小心增加切削深度處的研磨,防止積屑,尤其是加工不銹鋼和高溫合金時。機(jī)械破裂
切削刃所承受的作用力超過其固有強(qiáng)度時
除了正常后刀面磨損之外,通過糾正所有其他的失效模式可避免發(fā)生機(jī)械破裂