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旋风铣加工过程中硬质合金刀片破损分析

 

旋风铣加工过程中硬质合金刀片破损分析

 

硬质合金刀具在切削过程中(尤其在断续切削时)出现裂纹而导致破损一直是困扰人们的加工难题。正确认识产生裂纹的原因并采取相应预防措施是提高刀具工作寿命及切削性能的关键。相关研究文献指出,在较高切削速度下进行切削时,刀具易产生热裂纹,且刃口崩刃现象会增加。实践证明,在切削循环周期的加热阶段,压缩热应力可沿着正对切削刃口的前刀面狭窄区带引起刀片的局部塑性变形,随后当该狭窄区带在外界弹性材料影响下再次强迫冷却时,便会产生足以引起可见裂纹的拉应力,从而验证了热应力是引起硬质合金刀具裂纹的主要原因的论点。

通过大量切削试验我们发现,在切削过程中,热应力与刀具的机械负荷同时存在,从而有可能引起刀具的压缩塑性应变。这种塑性变形可能发生在刀具一切屑接触区中温度蕞高的部位,而该部位位于切削刃背面的某一范围内。鉴于裂纹的产生意味着存在拉应力,据此可推测这些拉应力是在切削循环的冷却阶段由外界弹性物体对塑性变形区施加作用力所引起的。这一分析结论可根据裂纹起始于切削刃背面某一范围的事实得到验证。

根据观测结果,刀具的破损形式有两种:①切削刃崩刃;②介于两个裂纹之间的前刀面发生局部剥落。对于硬质合金刀具,在断续切削过程中,由于各种类型的裂纹交错存在,当介于两条裂纹之间的那部分前刀面发生剥落时,热裂纹往往会直接引起刀具破损。

用刀具工件热电偶测量温度时发现,在循环切削过程中,蕞大和蕞小循环温度保持不变,且不受所用垫片类型的影响。因此,在切削过程中产生的压缩热应力值可通过刀片的体积温度加以控制。在切削开始前对硬质合金刀具进行预热处理可降低较高的起始压应力,从而有利于提高刀具的使用性能。

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