硬質(zhì)合金刀具磨損原因:
1)磨料磨損
被加工材料中常有一些硬度極高的微小顆粒,能在刀具表面劃出溝紋,這就是磨料磨砂損。磨料磨損在各個(gè)面都存在,前刀面最明顯。而且各種切削速度下都能發(fā)生麻料磨損,但對(duì)於低速切削時(shí),由於切削溫度較低,其它原因產(chǎn)生的磨損都不明顯,因而磨料磨損是其主要原因。另處刀具硬度越低磨料麻損越嚴(yán)重。
2)冷焊磨損
切削時(shí),工件、切削與前後刀面之間,存在很大的壓力和強(qiáng)烈的摩擦,因而會(huì)發(fā)生冷焊。由於摩擦副之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng),冷焊將產(chǎn)生破裂被一方帶走,從而造成冷焊磨損。冷焊磨損一般在中等切削速度下比較嚴(yán)重。根據(jù)實(shí)驗(yàn)表明,脆性金屬比塑性金屬的抗冷焊能力強(qiáng);多相金屬比單向金屬??;金屬化合物比單質(zhì)冷焊傾向小;化學(xué)元素週期表中B族元素與鐵的冷焊傾向小。高速鋼與硬質(zhì)合金低速切削時(shí)冷焊比較嚴(yán)重。
3)擴(kuò)散磨損
在高溫下切削、工件與刀具接觸過程中,雙方的化學(xué)元素在固態(tài)下相互擴(kuò)散,改變刀具的成分結(jié)構(gòu),使刀具表層變得脆弱,加劇了刀具的磨損。擴(kuò)散現(xiàn)象總是保持著深度梯度高的物體向深度梯度低物體持續(xù)擴(kuò)散。例如硬質(zhì)合金在800℃時(shí)其中的鈷便迅速地?cái)U(kuò)散到切屑、工件中去,WC分解為鎢和碳擴(kuò)散到鋼中去;PCD刀具在切削鋼、鐵材料時(shí)當(dāng)切削溫度高於800℃時(shí),PCD中的碳原子將以很大的擴(kuò)散強(qiáng)度轉(zhuǎn)移到工件表面形成新的合金,刀具表面石墨化。鈷、鎢擴(kuò)散比較嚴(yán)重,鈦、鉭、鈮的抗擴(kuò)散能力較強(qiáng)。故YT類硬質(zhì)合金耐磨性較好。陶瓷和PCBN切削時(shí),當(dāng)溫度高達(dá)1000℃-1300℃時(shí),擴(kuò)散磨損尚不顯著。工件、切屑與刀具由於材料的同,切削時(shí)在接觸區(qū)將產(chǎn)生熱電勢(shì),這種熱電勢(shì)有促進(jìn)擴(kuò)散的作用而加速刀具的磨損。這種在熱電勢(shì)的作用下的擴(kuò)散磨損,稱為“熱電磨損”。
4)氧化磨損
當(dāng)溫度升高時(shí)刀具表面氧化產(chǎn)生較軟的氧化物被切屑摩擦而形成的磨損稱為氧化磨損。如:在700℃~800℃時(shí)空氣中的氧與硬質(zhì)合金中的鈷及碳化物、碳化鈦等發(fā)生氧化反應(yīng),形成較軟的氧化物;在1000℃時(shí)PCBN與水蒸氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
硬質(zhì)合金刀具磨損形式:
1)前刀面損
在以較大的速度切削塑性材料時(shí),前刀面上靠近切削力的部位,在切屑的作用下,會(huì)磨損成月牙凹狀,因此也稱為月牙窪磨損。在磨損初期,刀具前角加大,使切削條件有所改善,並有利於切屑的捲曲折斷,但當(dāng)月牙窪進(jìn)一步加大時(shí),切削刃強(qiáng)度大大削弱,最終可能會(huì)造成切削刃的崩碎毀損的情況。在切削脆性材料,或以較低的切削速度及較薄的切削厚度切削塑性材料時(shí),一般不會(huì)產(chǎn)生月牙窪磨損。
2)刀尖磨損
刀尖磨損為刀尖圓弧的後刀面及鄰近的副後刀面上的磨損,它是刀具上後刀面的磨損的延續(xù)。由於此處的散熱條件差,應(yīng)力集中,故磨損速度要比後刀面快,有時(shí)在副後刀面上還會(huì)形成一系列間距等於進(jìn)給量的小溝,稱為溝紋磨損。它們主要由於已加工表面的硬化層及切削紋路造成的。在切削加工硬化傾向大的難切削材料時(shí),最易引起溝紋磨損。刀尖磨損對(duì)工件表面粗糙度及加工精度影響最大。
3)後刀面磨損
在很大切削厚度切削塑性材料時(shí),由於積屑瘤的存在,刀具的後刀面可能不與工件接觸。除此之外,通常後刀面都會(huì)與工件發(fā)生接觸,而在後刀面上形成一道後角為0的磨損帶。一般在切削刃工作長(zhǎng)度的中部,後刀面磨損比較均勻,因此後刀面的磨損程度可用該段切削刃的後刀面磨損帶寬度VB來衡量。由於各種類型的刀具在不同的切削情況下幾乎都會(huì)了發(fā)生後刀面磨損,特別是切削脆性材料或以較小的切削厚度切削塑性材料時(shí)刀具的磨損主要是後刀面磨損,而且磨損帶的寬度VB的測(cè)量比較簡(jiǎn)便,因此通常都用VB來表示刀具的磨損程度。VB愈大,不但會(huì)使切削力增大,引起切削振動(dòng),而且會(huì)影響刀尖圓弧處的磨損,從而影響加工精度及加工表面品質(zhì)。