刀具破损、磨损、崩刃原因及解决办法

T 工具 坏了

刀具破损的表现

1) 切削刃轻微崩刃

工件材料结构、硬度、余量不均、前角过大、切削刃强度低、工艺系统刚性不够引起振动、或切削中断、磨削质量差时，切削刃容易崩刃。也就是说，刀片区域会出现微小的雪崩、缺口或剥落。发生这种情况后，刀具将失去部分切削能力，但仍可继续工作。当继续切割时，刀片区域的受损部分可能会迅速扩大，造成更大的损坏。

2) 切削刃或刀尖碎裂

这种类型的损坏通常发生在比导致切削刃崩刃更严重的切削条件下，或者是崩刃的进一步发展。塌陷的大小和范围都大于微塌陷，使刀具完全失去切削能力，不得不停止工作。折断的刀尖通常被称为刀尖掉落。

3) 刀片或工具破损

切削条件极差、切削量过大、有冲击载荷、刀片或刀具材料有微裂纹、焊接、磨锐、粗心等因素造成刀片残余应力时操作时，可能会导致刀片或工具断裂。发生此类损坏后，工具无法再使用，导致报废。

4) 刀片表面剥落

对于脆性材料，如TiC含量高的硬质合金、陶瓷、PCBN等，由于表面结构的缺陷或潜在的裂纹，或由于焊接或锐化，在表面存在残余应力。当工具表面不够稳定或工具表面受到交变接触应力时，很容易剥落。前刀面可能发生剥落，后刀面可能发生刀刃，剥落的物料呈片状，剥落面积大。涂层工具更容易剥落。刀片轻微剥皮后可继续工作，严重剥皮后会失去切割能力。

5)切削部分的塑性变形

由于钢和高速钢强度低、硬度低，切削部位可能发生塑性变形。硬质合金在高温和三向压应力作用下工作时，也会产生表面塑性流动，甚至使刀具刃口或刀尖发生塑性变形而引起塌陷。崩塌一般发生在切削量大，加工硬质材料时。 TiC基硬质合金的弹性模量小于WC基硬质合金，因此前者的抗塑性变形能力加快或快速失效。 PCD和PCBN基本不发生塑性变形。

6) 叶片热裂

当刀具承受交变的机械载荷和热载荷时，切削部分的表面由于反复的热胀冷缩，不可避免地会产生交变热应力，从而导致刀片疲劳和开裂。例如，硬质合金铣刀在进行高速铣削时，刀齿不断受到周期性冲击和交变热应力，前刀面上会产生梳状裂纹。虽然有些工具没有明显的交变载荷和交变应力，但由于表面和内部温度的不一致也会产生热应力。此外，刀具材料不可避免地存在缺陷，因此刀片也可能出现裂纹。裂纹形成后，刀具有时可以继续工作一段时间，有时裂纹的快速增长导致刀片断裂或刀面严重剥落。

如何防止刀具破损

1）根据被加工材料和零件的特点，合理选择各种类型和等级的刀具材料。在一定的硬度和耐磨性的前提下，必须保证刀具材料具有必要的韧性。

2）合理选择刀具的几何参数。通过调整前后角、主副偏角、刀片倾角等，保证刃口和刀尖具有良好的强度。在切削刃上磨削负倒角是防止刀具塌陷的有效措施。

3）保证焊接和刃磨质量，避免因焊接和刃磨不当造成的各种缺陷。关键工序所用刀具应磨削，以提高表面质量并检查裂纹。

4）合理选择切削量，避免切削力过大和切削温度过高，防止刀具损坏。

5) 尽可能保证工艺系统具有较好的刚性，减少振动。

6) 采取正确的操作方法，尽量使工具不承受或承受突然的载荷。

工具磨损

磨损的原因可分为：

1) 磨料磨损

被加工材料中往往存在硬度极高的微小颗粒，可以在刀具表面划出凹槽，这就是磨粒磨损。磨粒磨损存在于四面八方，其中前刀面最为明显。而且麻磨损在各种切削速度下都会发生，但对于低速切削，由于切削温度较低，其他原因引起的磨损并不明显，所以磨粒磨损是主要原因。此外，刀具硬度越低，磨粒磨损越严重。

2) 冷焊磨损

切割时，工件与切割面与正反面之间有很大的压力和强烈的摩擦力，所以会发生冷焊。由于摩擦副之间的相对运动，冷焊会产生裂纹并被一侧带走，造成冷焊磨损。冷焊磨损一般在中等切削速度下更为严重。实验表明，脆性金属的耐冷焊性强于塑性金属；多相金属比单向金属小；金属化合物的冷焊倾向低于单质；而化学元素周期表中的B族元素与铁的冷焊倾向较低。高速钢和硬质合金的冷焊在低速切削时更为严重。

3) 扩散磨损

在高温切削和工件与刀具的接触过程中，双方的化学元素在固态下相互扩散，改变了刀具的成分和结构，使刀具表面变得脆弱，并增加工具的磨损。扩散现象始终保持高深度梯度物体向低深度梯度物体的连续扩散。

4) 氧化磨损

当温度升高时，刀具表面被氧化，产生较软的氧化物，切屑摩擦形成的磨损称为氧化磨损。例如，在700℃~800℃时，空气中的氧气会与硬质合金中的钴、碳化物、碳化钛发生氧化，形成较软的氧化物； PCBN在1000℃时会与水蒸气发生化学反应。

按佩戴形式可分为：

1) 耙面伤害

在高速切削塑性材料时，前刀面上接近切削力的零件在切屑的作用下会磨损成凹月牙状，故又称月牙洼磨损。在磨损初期，刀具前角增大，改善了切削条件，有利于切屑的卷曲和断屑。但是，当月牙形腔进一步增大时，切削刃的强度大大减弱，最终可能导致切削刃塌陷和损坏。案子。在切削脆性材料，或切削切削速度较低、切削厚度较薄的塑性材料时，一般不会发生月牙洼磨损。

2) 刀尖磨损

刀尖磨损是刀尖圆弧后刀面与相邻次后刀面的磨损，是刀具后刀面磨损的延续。由于散热条件差，应力集中，磨损速度比后刀面快。有时在副后刀面形成一系列距离等于进给量的小槽，称为槽磨损。它们主要是由加工表面上的硬化层和切割线引起的。切削加工硬化倾向高的难切削材料时，最容易引起槽磨损。刀尖磨损对工件表面粗糙度和加工精度的影响最大。

3) 后刀面磨损

在切削切削厚度较大的塑性材料时，由于积屑瘤的存在，刀具的后刀面可能不会与工件接触。此外，通常后刀面会与工件接触，后刀面会形成后角为0的磨损区。一般在切削刃工作长度的中间，后刀面磨损比较均匀，所以后刀面的磨损程度可以用切削刃后刀面磨损区的宽度VB来衡量。由于各类刀具在不同切削条件下几乎都有后刀面磨损，特别是切削脆性材料或切削切削厚度较小的塑性材料时，刀具磨损主要为后刀面磨损，磨损区宽度VB的测量相对简单，所以通常用VB来表示刀具磨损的程度。 VB越大，不仅会增大切削力并引起切削振动，还会影响刀尖圆弧的磨损，从而影响加工精度和加工表面质量。

刀具切削

原因和 解决方案 刀具切削

1）刀片牌号和规格选择不当，如刀片厚度过薄或粗加工选用过硬脆的牌号。

解决方法：增加刀片厚度或直立安装刀片，选择抗弯强度和韧性较高的牌号。

2）刀具几何参数选择不当（如前后角过大等）。

解决方案：工具可以从以下几个方面进行重新设计。

① 适当减小前后角度。

② 使用较大的叶片负倾角。

③ 减小主偏角。

④ 使用较大的负倒角或切削刃圆弧。

⑤ 锐化过渡切削刃，增强刀尖。

3）叶片焊接工艺不正确，造成焊接应力过大或焊接裂纹。

解决方案：

①避免使用三边封闭的刀片槽结构。

② 正确选择焊锡。

③避免使用氧乙炔火焰加热焊接，焊后保温以消除内应力。

④ 尽量采用机械夹紧结构。

4) 不正确的刃磨方法会造成磨削应力和磨削裂纹； PCBN铣刀刃磨后，齿的振动过大，会使个别齿过载，造成撞刀。

解决方案：

①采用间歇磨削或金刚石砂轮磨削。

②选择较软的砂轮，并经常修整，以保持砂轮锋利。

③注意刃磨质量，严格控制刀齿振动。

5）切削量选择不合理。量太大，机器会闷；断续切削时，切削速度过高，进给量过大，毛坯余量不均匀，切削深度过小；切削高锰钢加工硬化倾向高的材料，进给量过小等

对策：重新选择切割量。

6）结构原因，如机械夹紧工具的槽底面不平整或刀片过长。

解决方案：

① 修整刀槽底面。

②合理布置切削液喷嘴的位置。

③硬化刀柄在刀刃下方增加了硬质合金垫片。

7) 刀具磨损过大。

解决方法：及时更换刀具或刀刃。

8) 切削液流量不足或填充方式不正确，导致刀片发热、开裂。

解决方案：

① 增加切削液的流量。

②合理安排切削液喷嘴的位置。

③ 采用喷雾冷却等有效的冷却方式，提高冷却效果。

④ 使用*切割，减少对刀片的冲击。

9）刀具安装不正确，如：刀具安装过高或过低；面铣刀采用非对称顺铣等。

对策：重新安装工具。

10) 加工系统刚性太差，导致切削振动过大。

解决方案：

①增加工件的辅助支撑，提高工件装夹的刚性。

② 减少刀具的悬伸长度。

③ 适当减小刀具后角。

④ 采用其他防振措施。

11）操作粗心，如：刀具从工件中间切入时，动作过于猛烈；工具没有收回，立即停止。

对策：注意操作方法。