旋風銑加工過程中刀片破損分析

硬質(zhì)合金刀具在切削過程中（尤其在斷續(xù)切削時）出現(xiàn)裂紋而導致破損一直是困擾人們的加工難題。正確認識產(chǎn)生裂紋的原因并采取相應預防措施是提高刀具工作壽命及切削性能的關鍵。相關研究文獻指出，在較高切削速度下進行切削時，刀具易產(chǎn)生熱裂紋，且刃口崩刃現(xiàn)象會增加。實踐證明，在切削循環(huán)周期的加熱階段，壓縮熱應力可沿著正對切削刃口的前刀面狹窄區(qū)帶引起刀片的局部塑性變形，隨后當該狹窄區(qū)帶在外界彈性材料影響下再次強迫冷卻時，便會產(chǎn)生足以引起可見裂紋的拉應力，從而驗證了熱應力是引起硬質(zhì)合金刀具裂紋的主要原因的論點。

通過大量切削試驗我們發(fā)現(xiàn)，在切削過程中，熱應力與刀具的機械負荷同時存在，從而有可能引起刀具的壓縮塑性應變。這種塑性變形可能發(fā)生在刀具一切屑接觸區(qū)中溫度zui高的部位，而該部位位于切削刃背面的某一范圍內(nèi)。鑒于裂紋的產(chǎn)生意味著存在拉應力，據(jù)此可推測這些拉應力是在切削循環(huán)的冷卻階段由外界彈性物體對塑性變形區(qū)施加作用力所引起的。這一分析結論可根據(jù)裂紋起始于切削刃背面某一范圍的事實得到驗證。

根據(jù)觀測結果，刀具的破損形式有兩種：①切削刃崩刃；②介于兩個裂紋之間的前刀面發(fā)生局部剝落。對于硬質(zhì)合金刀具，在斷續(xù)切削過程中，由于各種類型的裂紋交錯存在，當介于兩條裂紋之間的那部分前刀面發(fā)生剝落時，熱裂紋往往會直接引起刀具破損。

用刀具—工件熱電偶測量溫度時發(fā)現(xiàn)，在循環(huán)切削過程中，zui大和zui小循環(huán)溫度保持不變，且不受所用墊片類型的影響。因此，在切削過程中產(chǎn)生的壓縮熱應力值可通過刀片的體積溫度加以控制。在切削開始前對硬質(zhì)合金刀具進行預熱處理可降低較高的起始壓應力，從而有利于提高刀具的使用性能。