刀具磨損與刀具壽命

 解析機床刀具磨損與刀具壽命，涂層技術有效改善刀片切削區性能

　　金屬切削過程中產生的功率消耗以切削熱和摩擦的形式表現出來。這些因素使刀具處于惡劣的加工條件下，刀具表面負載高、切削溫度高。產生高溫的原因是切屑沿刀具前刀面高速滑移，對切削刃產生高壓及強烈的摩擦。

　　加工過程中，刀具遇到部件微結構中的硬質點或斷續切削時，導致切削力出現波動。因此，對切削刀具有耐高溫、高韌性、高耐磨性、高硬度等要求。

　　在過去的半個世紀里，為了持續提升切削刀具性能，人們開展了大量研究工作。影響幾乎所有刀具材料磨損率的一個關鍵因素是加工過程中所達到的切削溫度。遺憾的是，很難界定計算切削溫度的相關參數值，但實驗測定可以為經驗公式提供依據。

　　通常假設切削過程中產生的所有能量均轉換為切削熱，80%的切削熱會被切屑帶走(這一數值會隨著一些因素而變化，切削速度為主要影響因素)。這使得大約20%的熱量進入了刀具。即使切削低碳鋼，刀具溫度也可超過550℃，而此溫度值是高速鋼(HSS)保持硬度所能承受的Z高溫度。用立方氮化硼(CBN)刀具切削淬硬鋼時，刀具和切屑溫度可超過1000℃。

       刀具磨損與刀具壽命的關系

　　刀具磨損形態可分為以下幾類：后刀面磨損、溝槽磨損、月牙洼磨損、切削刃崩刃、熱裂紋和突發失效。

　　目前業內對于刀具壽命還沒有一種普遍接受的統一定義。人們需要針對工件材料和切削工藝，特別說明刀具壽命。量化刀具壽命的方法是定義一個可以接受的Z大后刀面磨損值，即VB或VBmax。刀具壽命從數學的角度可以由如下公式表示。泰勒公式為刀具壽命預測提供了一個很好的近似計算的方法，其通用形式為:VcTn = C。式中:Vc為切削速度，T為刀具壽命，D為切削深度，F為進給速率，x和y依據實驗情況確定，n和C是由實驗或經驗值確定的常數，它們因刀具材料、工件材料和進給速率的各異而不同。

　　從實踐角度來看，為了抑制過度的刀具磨損并克服高溫，應注意三個關鍵要素:基體、涂層以及切削刃處理。每個要素都關系到金屬切削加工成敗。結合卷屑槽形和刀尖圓角半徑，共同決定了每種刀具適用的被加工材料及應用場合。以上所有相關參數共同配合作用，才能保障刀具的長壽命，并Z終體現為加工的經濟性和可靠性。

      基體

　　兼具耐磨性及韌性的鎢基硬質合金刀具加工適應范圍更廣。刀具供應商通常通過控制WC晶粒度范圍(0.3～5μm)來把握基體的性能。WC晶粒度對刀具切削加工中的表現具有重大影響。WC晶粒度越小，刀具越耐磨：反之，WC晶粒度越大，刀具韌性越佳。超細晶?；w所制成的刀片主要用于加工航空航天工業的被加工材料，如鈦合金、鉻鎳鐵合金、高溫合金等。