對于機(jī)械加工來說，刀具屬于一種消耗品工具，在加工過程中它會產(chǎn)生破損、磨損、崩刃等現(xiàn)象,這些現(xiàn)象不可避免,但也有如操作不科學(xué)不規(guī)范、維護(hù)保養(yǎng)不當(dāng)?shù)?/span>原因，找到根本原因才能更好地解決問題。
刀具破損的幾種表現(xiàn)
1.切削刃微崩
當(dāng)工件材料組織、硬度、余量不均勻，前角偏大導(dǎo)致切削刃強(qiáng)度偏低，工藝系統(tǒng)剛性不足產(chǎn)生振動，或進(jìn)行斷續(xù)切削，刃磨質(zhì)量欠佳時(shí)，切削刃容易發(fā)生微崩，即刃區(qū)出現(xiàn)微小的崩落、缺口或剝落。出現(xiàn)這種情況后，刀具將失去一部分切削能力，但還能繼續(xù)工作。繼續(xù)切削中，刃區(qū)損壞部分可能迅速擴(kuò)大，導(dǎo)致更大的破損
。
2.切削刃或刀尖崩碎
這種破損方式常在比造成切削刃微崩更為惡劣的切削條件下產(chǎn)生，或者是微崩的進(jìn)一步的發(fā)展。崩碎的尺寸和范圍都比微崩大，使刀具完全喪失切削能力，而不得不終止工作。刀尖崩碎的情況常稱為掉尖。
3.刀片或刀具折斷
當(dāng)切削條件極為惡劣,切削量過大,有沖擊載荷，刀片或刀具材料中有微裂，由于焊接、刃磨在刀片中存在殘余應(yīng)力時(shí)，加上操作不慎等因素，可能造成刀片或刀具產(chǎn)生折斷。發(fā)生這種破損形式后，刀具不能繼續(xù)使用，以致報(bào)廢。
4.刀具凃?qū)?/span>剝落
對于脆性很大的材料，如TiC含量很高的硬質(zhì)合金、陶瓷等,由于表層組織中有缺陷或潛在裂紋，或由于焊接、刃磨而使表層存在著殘余應(yīng)力，在切削過程中不夠穩(wěn)定或刀具表面承受交變接觸應(yīng)力時(shí)極易產(chǎn)生表層剝落。剝落可能發(fā)生在前刀面，刀可能發(fā)生在后刀面，剝落物呈片狀，剝落面積較大。涂層刀具剝落可能性較大。刀片輕微剝落后，尚能繼續(xù)工作，嚴(yán)重剝落后將喪失切削能力。
5. 切削部位塑性變型
高速鋼刀具強(qiáng)度小硬度低，在其切削部位可能發(fā)生塑性變型。硬質(zhì)合金在高溫和三向壓應(yīng)力狀態(tài)直工作時(shí)，也會產(chǎn)生表層塑性流動，甚至使切削刃或刀尖發(fā)生塑性變形面造成塌陷。塌陷一般發(fā)生在切削用量較大和加工硬材料的情況下。TIC基硬質(zhì)合金的彈性模量小于WC基硬質(zhì)合金，故前者抗塑性變形能力加快，或迅速失效。
6. 刀片熱裂
當(dāng)?shù)毒叱惺芙蛔兊臋C(jī)械載荷和熱負(fù)荷時(shí)，切削部分表面因反復(fù)熱脹冷縮，不可避免的產(chǎn)生交變的熱應(yīng)力，從而使刀片發(fā)生疲勞而開裂。例如，硬質(zhì)合金銑刀進(jìn)行高速銑削時(shí)，刀齒不斷受到周期性地沖擊和交變熱應(yīng)力，而在前刀面產(chǎn)生梳狀裂紋。有些刀具雖然并沒有明顯的交變載荷與交變應(yīng)力，但因表層、里層溫度不一致，也將產(chǎn)生熱應(yīng)力，加上刀具材料內(nèi)部不可避免地存在缺陷，，故刀片也可能產(chǎn)生裂紋。裂紋形成后刀具有時(shí)還能繼續(xù)工作一段時(shí)間，有時(shí)裂紋迅速擴(kuò)展導(dǎo)致刀片折斷或刀面嚴(yán)重剝落。
刀具磨損的幾種原因
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)生磨料磨損，但對于低速切削時(shí)，由于切削溫度較低，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磨損越嚴(yán)重。
2. 冷焊磨損
切削時(shí)，工件、切削與前后刀面之間，存在很大的壓力和強(qiáng)烈的摩擦，因而會發(fā)生冷焊。由于摩擦之間有相對運(yùn)動，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小；金屬化合物比單質(zhì)冷焊傾向小；化學(xué)元素周期表中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)切削溫度高于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、切屑與刀具由于材料的同，切削時(shí)在接觸區(qū)將產(chǎn)生熱電勢，這種熱電勢有促進(jìn)擴(kuò)散的作用而加速刀具的磨損。這種在熱電勢的作用下的擴(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)。
防止刀具破損的方法
1. 針對被加工材料和零件的特點(diǎn)，合理選擇刀具材料的各類和牌號。在具備一定硬度和耐磨性的前提下，必須保證刀具材料具有必要的韌性。
2. 合理選擇刀具幾何參數(shù)。通過調(diào)整前后角，主副偏角，刃傾角等角度；保證切削刃和刀尖有較好的強(qiáng)度。在切削刃上磨出負(fù)倒棱，是防止崩刀的有效措施。
3. 保證焊接和刃磨的質(zhì)量，避免因焊接、刃磨不善而帶來的各種疵病。關(guān)鍵工序所用的刀具，其刀尖應(yīng)經(jīng)過研磨以提高表面質(zhì)量，并檢查有無裂紋。
4.合理選擇切削用量，避免過大的切削力和過高的切削溫度，以防止刀具破損。
5.盡可能保證工藝系統(tǒng)具有較好的剛性，減小振動。
6.采取正確的操作方法，盡量使刀具不承受或少承受突變性的負(fù)荷。
刀具崩刃的原因及應(yīng)對方法
1. 刀片牌號、規(guī)格選擇不當(dāng)，如刀片的厚度太薄或粗加工時(shí)選用了太硬太脆的牌號.
對策：增大刀片厚度或?qū)⒌镀⒀b，選用抗彎強(qiáng)度及韌性較高的牌號。
2. 刀具幾何參數(shù)選擇不當(dāng)（如前后角過大等）。
對策：適當(dāng)減小前、后角采用較大的負(fù)刃傾角。采用較大的負(fù)倒棱或刃口圓弧。
修磨過渡切削刃，增強(qiáng)刀尖。
3. 刀片的焊接工藝不正確，造成焊接應(yīng)力過大或焊接裂縫。
對策：避免采用三面封閉的刀片槽結(jié)構(gòu)。正確選用焊料。避免采用氧炔焰加熱焊接，并且在焊接后應(yīng)保溫，以消除內(nèi)應(yīng)力。盡可能改用機(jī)械夾固的結(jié)構(gòu)
4. 刃磨方法不當(dāng)，造成磨削應(yīng)力及磨削裂紋；對PCBN銑刀刃磨后刀齒的振擺過大，使個(gè)別刀齒負(fù)荷過重，也會造成打刀。
對策：采用間斷磨削或金剛石砂輪磨削。選用較軟的砂輪，并經(jīng)常修整保持砂輪鋒利注意刃磨質(zhì)量，嚴(yán)格控制銑刀刀齒的振擺量。
5. 切削用量選擇不合理，如用量過大，使機(jī)床悶車；斷續(xù)切削時(shí)，切削速度過高，進(jìn)給量過大，毛坯余量不均勻時(shí)，切削深度過小；切削高錳鋼等加工硬化傾向大的材料時(shí)，進(jìn)給量過小等。
對策：重新選擇切削用量。
6. 機(jī)械夾固式刀具的刀槽底面不平整或刀片伸出過長等結(jié)構(gòu)上的原因
對策：修整刀槽底面。合理布置切削液噴嘴的位置。淬硬刀桿在刀片下面增加硬質(zhì)合金墊片。
7. 刀具磨損過度。
對策：及時(shí)換刀或更換切削刃。
8. 切削液流量不足或加注方法不正確，造成刀片驟熱而裂損。
對策：加大切削液的流量。合理布置切削液噴嘴的位置。采用有效的冷卻方法如噴霧冷卻等提高冷卻效果。
9. 刀具安裝不正確，如：切斷車刀安裝過高或過低；端面銑刀采用了不對稱順銑等。
對策：重新安裝刀具。
10. 工藝系統(tǒng)剛性差，造成切削振動過大。
對策：增加工件的輔助支承，提高工件裝夾剛性。減小刀具的懸伸長度。適當(dāng)減小刀具的后角。采用其它的消振措施。
11. 操作不慎，如：刀具由工件中間切入時(shí)，動作過猛；尚未退刀，即行停車。
對策：注意操作方法。