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工程技術
木工刀具的磨損及延長刀具使用壽命的方法
發布日期:2016-1-15
刀具在切削過程中會由于各種因素而磨損,縮短使用壽命。合理刃磨和使用刀具,延長刀具的使用壽命,降低加工成本,提高勞動生產率,保證產品的質量至關重要。
當一把刀具使用一定時間后,它的刀刃會因磨損而變鈍,無法使用。經過重新刃磨以后,刀刃恢復了銳利,仍可繼續使用。這樣經過使用——磨損——刃磨幾個循環以后,刀具切削部分變無法使用,完全報廢了,刀具從刃磨開始一直磨損量達到磨損限度為止的總切削時間稱為刀具壽命。
 刀具磨損會縮短刀具使用壽命,損壞工件表面質量,增加刀具材料的消耗。因此刀具急劇磨損是影響刀具使用壽命的主要原因,也是影響生產效率,加工質量和加工成本的一個重要因素。
一、 刀具磨損的形式
刀具磨損后,使工件加工精度降低,表面粗糙度增大,并導致切削力加大,切削溫度升高,甚至產生振動,不能繼續正常切削。因此,刀具磨損直接影響加工效率、質量和成本。刀具正常磨損的形式有以下幾種:
(1) 前刀面磨損:較大切削厚度切削塑性材料
(2) 后刀面磨損:切削脆性材料或低速或較小的切削厚度切削塑性材料條件下
(3)邊界磨損(前、后面同時磨損):切削條件介于兩者之間
這三種情況屬于刀具正常磨損。這些情況,在切削過程中會因切削速度,進給量、切削深度的變化而相互轉換。
 切削過程中還有非正常磨損的現象發生,如刀具切削刃或刀面突然產生裂紋,崩刃,碎裂或塑性磨損等過早損壞現象。
二、 刀具磨損的原因:
1、 硬質點磨損
由于工件材料中含有硬質點(如碳化物,氮化物和氧化物)以及積屑瘤的碎片等在刀具表面上劃出溝紋而造成的磨損。高速鋼刀具的這種磨損比較顯著,硬質合金刀具相對較少。各種切削速度下,刀具都存在硬質點磨損,但它是低速切削刀具磨損的主要原因。
2、 粘結磨損
粘結是指刀具與工件材料在足夠大壓力和高溫作用下,所產生的“冷焊”現象,是摩擦面的新鮮表面原子間吸附的結果。兩摩擦表面的粘結點因相對運動將被撕裂而被對方帶走,若粘結點的破裂發生在刀具一方,則造成了刀具磨損。切削溫度是影響粘結磨損的主要因素。切削溫度越高,粘結磨損越嚴重。
3、 擴散磨損
擴散磨損常常和粘結磨損同時產生。擴散磨損速度主要與切削溫度和刀具的化學成分有關。
4、 氧化磨損
在一定的切削溫度下,刀具材料與周圍介質的某些成分會起化學作用,在刀具表面形成一層硬度較低的化合物被切屑帶走,加速了刀具的磨損,這種磨損稱為化學磨損。這也是金剛石刀具在空氣中不能切屑黑色金屬的一個主要原因。
5、 熱電磨損
工件、切屑與刀具由于材料不同,切屑時在接觸區會產生熱電勢,這種熱電勢有促進擴散的作用而加速刀具磨損。
三、 刀具磨損的過程:
在正常的切削過程中,刀具磨損是有一個過程的。刀具從磨損到損壞的過程可分三個階段。
第一階段為初期磨損階段。
刀具的磨損曲線比較陡峭,原因是新刀剛刃磨好,刀具表面存在很多微小的缺陷,刀刃粗糙度大或者是存在一些不穩定顆粒,當刀具使用初期這些不穩定部分會很快磨損掉,因此初期磨損曲線比較陡峭。
第二階段為正常磨損階段。  
 初期磨損階段過后,刀刃和刀面的不穩定因素都已經消失,進入了刀具正常盲點階段。這個階段刀具刀具磨損曲線表現為緩慢均勻的隨時間的推移成比例的逐漸增加。這一階段是刀具是有效工作階段,我們總希望這一階段愈長愈好。
第三階段為急劇磨損階段。
當刀具使用到一定的時間,我們會發現已加工表面粗糙度加大,切削力增大,切削溫度增高,此時刀具的磨損速度迅速增加,如不及時重磨或者更換刀具則刀具可能很快失效。這一階段應當盡量避免。
由于刀具的幾何參數選擇不合理,使刀頭的鋒利程度、強度和散熱條件均受到影響,也會加速刀具的磨損,縮短刀具使用壽命。
四、 延長刀具使用壽命的方法
刀具的磨損與幾何角度、切削力和切削熱、切削用量等因素有關,刀具的耐用度及使用壽命是可以通過人的主觀努力去延長的。
(1) 改進刀具幾何角度 刀具角度及刀刃形狀影響著切削力的變化。如前角度增大時,切屑變形小,切削輕快、切削力及切削熱下降。在保證刀具有足夠強度的前提下,應盡量取較大前角,主偏角縮小時,刀刃參加切削的長度增加,使切削熱相對分散,且刀尖角增大,可使切削溫度下降。
(2) 合理選擇切削用量 切削用量影響刀具的耐用度,切削深度和進給量過大,切削力增加,刀具的磨損也快,切削速度過高,刀具與工件的磨損,所以選擇合理的切削用量也能延長刀具的使用壽命。
(3) 使用風冷吸塵吸收并帶走切削區大部分熱量,改善散熱條件,降低刀具和工件的切削溫度,使小刀磨損減少,從而延長刀具的使用壽命,并能防止工件因熱變形而產生尺寸誤差。
(4) 合理選擇刀具材料 工件材料及加工條件對刀具的切削性能影響很大。加工不同的材料,要懂得選擇不同的刀具,才能適應切削加工的要求。
(5) 加強日常保養 生產現場,尤其是刀具夾持裝置、工作臺面、刀具存放場所等,進行徹底的清掃。定期進行刀具精度的維護保養。確認刀具與夾持裝置的螺釘緊固。安裝于拆卸的時候,對泄露臟污及時進行清掃。
(6) 把握與調整最佳切削條件 設定良好的切削條件并給予維持。通過振動分析等了解附件切削狀態,并適時進行調整,使刀具有良好的工作環境。一旦刀具更換對尺寸必須進行調整,保證緊固件條件和切削條件的適當。
掌握刀具的耐用度是很重要的,只有提高刀具的耐用度,才能延長刀具的使用壽命,充分發揮其最大的作用。否則刀具過早重磨或用太鈍的刀具切削,都不符合多、快、省原則。

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