影响刀具精度和耐久性的因素众多,这些因素相互关联,共同决定了刀具在切削过程中的性能表现。以下是一些主要因素:
一、刀具磨损
刀具在切削过程中会逐渐磨损,磨损量增大会导致切削力增大、切削温度上升、切屑颜色改变、噪声增大以及工件表面质量下降等现象。刀具磨损的实质包括:
机械擦伤磨损:由硬粒与刀具材料的硬度差造成的机械擦伤。
热磨损:切削温度升高导致刀具材料的金相组织转变,硬度和耐磨性下降。
冷焊磨损:切削时,切屑与前面、工件与后面在较大的压力和适当的切削温度作用下,产生材料分子之间的吸附作用,使刀具表面局部强度较低的微粒被切屑或工件黏结带走。
扩散磨损:高温切削时,刀具与工件之间的合金元素相互扩散置换,改变了材料原来的成分与结构,使刀具材料的物理、力学性能降低。
氧化磨损:硬质合金中的碳化物和黏结剂氧化后造成的磨损。
二、工件材料
强度和硬度:工件材料的强度和硬度越高,切削时产生的切削温度越高,刀具磨损越大,刀具耐用度下降。
导热性能:工件材料的导热系数越小,切削温度越高,刀具耐用度也越低。
三、切削用量
切削用量包括切削速度、背吃刀量(切削深度)和进给量。这些因素都会影响切削温度,进而影响刀具耐用度。通常,切削速度影响最大,进给量次之,背吃刀量影响最小。增大切削用量会使切削温度提高,刀具耐用度下降。
四、刀具几何参数
刀具的几何参数对刀具耐用度有显著影响。合理选择刀具几何参数能提高刀具耐用度。例如:
前角:前角增大,切削变形减小,摩擦减小,切削力减小,切削温度降低,刀具耐用度提高。但前角对刀具耐用度的影响呈“驼峰形”,即存在一个最佳前角值。
主偏角:主偏角减小时,切削宽度增大,散热条件改善,切削温度下降,刀具耐用度提高。
五、刀具材料
刀具材料的高温硬度越高、越耐磨,刀具耐用度越高。常见的刀具材料包括硬质合金、陶瓷、立方氮化硼(CBN)和金刚石等。不同材料的刀具具有不同的耐磨性和耐热性,适用于不同的加工条件和工件材料。
六、切削液
切削液可以降低切削温度、减小摩擦,从而延长刀具寿命。切削液的选择应根据加工材料、刀具材料和切削参数等因素进行综合考虑。
七、其他因素
刀具刃磨质量:刃磨后的刀具表面质量和刃口锋利程度直接影响刀具的切削性能和耐用度。
加工条件:如机床的精度、刚度、振动等也会对刀具的精度和耐用性产生影响。
综上所述,影响刀具精度和耐久性的因素众多且复杂。在实际加工过程中,应根据具体的加工条件、工件材料和刀具材料等因素综合考虑,合理选择切削参数、刀具几何参数和切削液等,以最大限度地提高刀具的精度和耐用性。