硬质合金刀具优点-昂迈工具厂家-泰州硬质合金刀具

车刀报废后的故事

今天在线上忙活时，听到一车加工中，怪叫声是一声接一声。当时也没反应过来，主要是一车加工时，都会出现因切削用量太大而宣布叽叽的声响。或是切削所消耗功率过大，引起V带短暂打滑的声响…唔…唔…。（厂里的车床都是V带直联主轴的，V带也非一般V带，里边的抗拉体为钢丝）这些声响早都习惯了，仅仅保全人员偶尔会报怨V带咋这个简单坏了？顷刻，一车就报警啦！曩昔一看，NC反常！主轴不动！想想这个警，经常报，没大联系，直接找保全来，好处理的很！

话说保全师傅来了，当安全门打开的一瞬，眼前的一幕让人大吃一惊，刀片崩成两节，内孔车刀的刀杆现已死死的陷在工件的内孔里边，任凭保全师傅用多大的铜锤敲击，刀杆都纹丝不动，终只好把刀具从刀盘上下了下来，拿维修班吹焊去了！我想刀具是必定废了，好歹也值一千多块钱啊！就让我给遇上了！唉…

咱们疑问，刀具这个惨烈的作废，必定是有原因的。这儿在介绍原因前，就让我来叙述一下刀具的详细模样。这把内孔车刀，切当说应该叫深孔车刀才妥贴，硬质合金刀具材料，由于其长径比现已远远大于5了，其刀杆蕞前端也就15个毫米左右吧！从蕞前端往后端慢慢增大，刀杆上面开有两条螺旋槽，两条螺旋槽的前面，各开了三个***面，用来装置左右对称两块刀片（刀片很小，用螺丝固定）。反正跟麻花钻多像的。咱们听来，这把车刀规划相当的合理嘛！左右对称两刀片，切削时，力的大小是相等，方向相反，刚好形成一力偶，避免了刀杆单侧受力，引起的悬臂梁曲折变形，并且左右两刀片一起承担切削使命，刀片的切削条件天然要好的多。已然规划上没有问题，为啥仍是这个惨烈的作废了呢？这儿边就要从车刀执役的历史讲起了。

车刀买回来后，天然是很好用了，但一次小小意外，一侧的刀片崩了。崩了就崩了嘛！一样持续切削没问题了，没什么大不了的。关键是当工人师傅准备换新刀片时，发现刀片的***面现已***了，无法装置刀片了，这样就剩余一个刀片孤孤单单战斗了。按说现在只剩一个刀片了，切削用量应该减一减才对，不过这是理论上的，切削用量嘛，必定只有增没的减啦！否则单件切削时刻会延伸的，否则功率又低了。至于刀具寿数了，硬质合金刀具参数，这个我就不晓得改没改了。改小了，我看用途也不大，总有那么一个刀片不到寿数就崩了的，一崩刀杆就完蛋。就这样，单侧刀刃切削了一个来月吧！效果很好啦！从没崩过，功率也没落下，认为从此能够天常地久了。不过今天就崩了，崩了后，刀杆持续进给，主轴持续滚动，仅仅这次一块刀片也没了，螺旋槽上开出的***面做为刀具前刀面持续车削，终刀杆就死死的陷在工件的内孔里了，主轴直接中止滚动，然后报警，终刀具就惨烈的牺牲了！

车刀惨烈的作废了，咱们可能要疑问了，不就作废一把车刀嘛？还有啥后续故事，换把新的持续。不过真不好意思，库房里没有。咱们这儿又想说：“哪买把新的”。还真不好意思，真的不好买，不是市面上没有这种车刀，而是国企的制度啊！买一把车刀要报要批，要找这个***签字，要找哪个***签字，费事死了。买这把车刀的时刻，少者等个把星期，多者就遥遥无期了。

想想每天这个重的生产使命，靠等新刀的到来，仍是死了这条心吧！这不，车刀作废不到一小时，部门的工艺工程师，车间工艺技术员，就把地点事故车床围满了。不过这件事功率仍是挺高的，半天后，车间主任就叫我回原来的生产线持续干活了。哪这儿就让咱们来看看技术人员是怎么处理这个扎手问题的了。

说来很简单啊！直接换了把很一般的内孔车刀，（主体就是一圆杆，前面装置一块小刀片哪种，再一般不过了）然后调整了一下每把车刀的刀补量就好啦！是啊！确实是好了，反正是粗车刀，加工出来的孔直径小了，没事！内孔表面布满了一条又一条很严重的螺旋型震痕，也没事！（现已不能用震纹来描述了，由于波峰与波谷间的高度都能够用毫米计量了）说来也是，反正是粗车刀，对加工出来孔的直径及表面质量没啥要求，精车余量也是足够的，不会对后续工序产生多大影响。哪还等什么，用就用吧！仅仅车削内孔时宣布的声响，比杀猪还刺耳几倍啊！真苦了我的耳朵了，可真真正正的苦恼还在后边了！

前面我现已说了，这把车刀是用来加工深孔的，上把车刀在坏了后，技术人员换了一把一般的内孔车刀，泰州硬质合金刀具，新车刀除了悬伸量很长外，没有什么共同之处。哈哈！问题就出在这儿了，新车刀悬伸量太大，刚度极差啊！加工出来的孔小了，表面质量太差，加工过程中切削声响太刺耳，这儿就不谈了。而在我接连加工了十来个工件后，还发现了一个新缺陷，哪就是崩刀片啊！有时做一个零件就崩了，有时做几个又崩了，搞的我很动火啊！刀片换个不停了。不一会，刚刚散了的技术人员些又聚了过来了。这儿，咱们就不看技术人员咋处理这个问题了，咱们自己来理论谈讨一下。

上面所谈到的一切加工问题，原因都在新装置的内孔车刀的刚度太差。而进步内孔车刀刚度，减小车刀轰动。在我看来，方法无非三种，下面依次讨论一下。

榜首种方法，咱们首先翻书《材料力学》，上面说了，想进步悬臂梁的刚度，在这儿就要加大刀杆直径，削减悬伸量。不过这个还真行不通，工艺条件决议了，刀杆直径不能再小了，悬伸量不能再短了。已然这些条件无发改动了，哪咱们就选个弹性模量较大的刀杆来进步刀杆刚度总行了吧！不过又觉得钢材的弹性模量都差不多，没啥必要啊！哪咱们就把《材料力学》放一放，看看其它的。

第二种方法，翻书《金属切削原理与刀具》，不过这儿，咱们先来了解一下新车刀装置好后，刀片各个***的视点。榜首眼就看出来，刀尖圆弧半径太大了，形成背向力很大，所以引起轰动。再仔细看看，刀具主偏角差点快一百度了，切削时，刀尖先触摸工件，所以简单崩了。再看看，如同仍是个正直刃倾角，前角也太小了，副偏角也很小啊！哎呀！不看了不看了，刀具视点问题大大的有了。

第三种方法，咱们接着翻书《机械制造基础》。这儿咱们就能够减小切削用量嘛！不过这种方法不可行，硬质合金刀具优点，由于在厂里，功率是很重要的。当然了，还能够改动工艺道路了，详细说来就是把粗车孔这个工步，改成一道工序，用钻床钻了，只要余量够，也不怕粗基准运用两次（三爪卡盘夹持外圆了，***基准面为毛丕外圆），但是这也不行了，由于这儿是标准化企业，没通用机床。说了这个多，咱们仍是来看看技术员又是哪个处理这个问题的呢？

哈哈！换了块三角形刀片，刀片的视点变了。详细说来前角和副偏角变大了，主偏角和刀尖圆弧半径都变小了，刃倾角也变成了零度。车刀刀杆也换了，换了把重的，比原来哪把车刀重多了，我想弹性模量必定大了不少吧！试切了十来个工件，轰动小了许多，刀片也没崩。哪还等什么啊！持续操机！

1.概述

通常，人们把含铬量＞12%或含镍量＞8%的合金钢称为不锈钢。这种钢在大气中或在腐蚀性介质中具有一定的耐腐蚀能力，并在较高温度（＞450℃）下具有较高的强度。含铬量达16%～18%的钢，称为耐酸钢或耐酸不锈钢，通称为不锈钢。

含铬量达12%以上的钢在与氧化性介质接触时，由于电化学作用，表面形成一层富铬氧化膜，可保护金属内部不受腐蚀。但在非氧化性腐蚀介质中，不能形成坚固的钝化膜。为提高钢的耐腐蚀能力，通常选择增大铬的比例或添加可促进钝化的合金元素，如添加Ni、Mo、Mn、Cu、Nb、Ti、W和Co等。这些合金元素不仅提高了钢的抗腐蚀能力，同时改变了钢的内部***和物理力学性能。其在钢中的含量不同，对不锈钢性能产生的影响不同，有的有磁性，有的则无磁性，有的能够进行热处理，有的则不能进行热处理。

不锈钢被越来越广泛地应用于航空、航天、化工、石油、建筑以及食品机械行业中。其所含的合金元素对切削加工性能影响较大，文中主要对不锈钢的切削加工进行了分析。

2.不锈钢的分类及性能

（1）按不锈钢主要成分，分为以铬为主的铬不锈钢和以铬、镍为主的铬镍不锈钢两大类。

（2）按不锈钢金相***分类：①马氏体不锈钢。其含铬量为12%～18%，含碳量为0.1%～0.5%（有时达1%）。其硬度为170～217HBW，抗拉强度σb为540～1 079MPa，伸长率δ为10%～25%，热导率к为25.12W/（m·K）。常见的牌号有1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、1Cr17Ni2、9Cr18、9Cr18MoV和30Cr13Mo等。马氏体不锈钢通过淬火，可获得较高的硬度、强度和耐磨性。然而，当钢中含碳量低于0.3%时，***不均匀，粘附性强，切削时易产生积屑瘤，且断屑困难，切削加工性较差。当含碳量达0.4%～0.5%时，切削加工性较好。②铁素体不锈钢。其含铬量为12%～13%。硬度为177～228HBW，抗拉强度σb为363～451MPa，伸长率δ为20%～22%，热导率к为16.7W/（m·K）。加热冷却时***稳定，不发生相变，所以不能进行热处理强化，只能靠变形强化，切削加工性相对较好。常见的牌号有0Cr13、0Cr17Ti、0Cr13Si4NbRe、1Cr17、1Cr17Ti、1Cr17Mo2Ti、1Cr28以及1Cr25Ti等。③奥氏体不锈钢。其含铬量为12%～25%，含镍量为7%～20%（或20%以上）。硬度为187～207HBW，抗拉强度σb为481～520MPa，伸长率δ为40%，热导率к为16.33W/（m·K）。典型牌号有1Cr18Ni9Ti，其他还有00Cr18Ni10、0Cr18Ni12Mo2Ti、0Cr18Ni18Mo2Cu2Ti、1Cr14Mn14Ni、2Cr13Mn9Ni4以及1Cr18Mn8Ni5N等。由于奥氏体不锈钢含有较多的镍或锰，加热时***不变，故淬火不能使其强化，可通过冷加工硬化来大幅度提高强度和硬度，其硬化程度为基体硬度的1.4～2.2倍，给下一次切削带来很大困难。其具有优良的力学性能和良好的耐腐蚀能力，无磁性。④奥氏体-铁素体双相不锈钢。与奥氏体不锈钢相似，仅在***中含有一定量铁素体，常见牌号有0Cr21Ni5Ti、1Cr21Ni5Ti、1Cr18Mn10Ni5Mo3N、0Cr17Mn13Mo2N、1Cr17Mn9Ni3Mo3Cu2N、Cr26Ni17Mo3CuSiN以及1Cr18Ni11Si4AlTi等。这类不锈钢有硬度极高的金属间化合物析出，强度比奥氏体不锈钢高，切削加工性能比奥氏体不锈钢更差。其硬度＜277HBW，抗拉强度σb为589～736MPa，伸长率δ为18%～30%。⑤沉淀硬化不锈钢。这类不锈钢因含有较高的铬、镍和极低的碳，还含有能起沉淀硬化作用的、铝、钛和钼等合金元素，其在回火时析出，产生沉淀硬化，具有很高的硬度和强度。其硬度为363～388HBW，抗拉强度σb为1 138～1 324MPa，伸长率δ为5%～10%，这类钢具有良好的耐腐蚀性能。常见牌号有0Cr17Ni4Cu4Nb、0Cr17Ni7Al和0Cr15Ni7Mo2Al等。

3.不锈钢的切削特点

不锈钢的切削加工性能比45钢差。若以45钢的相对切削加工性Kr为1，则奥氏体不锈钢的相对切削加工性Kr为0.4，铁素体不锈钢的Kr为0.48，马氏体不锈钢的Kr为0.55。其中以奥氏体和奥氏体-铁素体双相不锈钢的切削加工性差，给切削加工带来很大困难，其特点如下：

（1）切削加工硬化严重。以奥氏体和奥氏体 铁素体不锈钢的加工硬化现象为严重，硬化层的硬度比基体硬度高1.4～2.2倍，其抗拉强度σb为1 470～1 960MPa。这类不锈钢塑性大（δ＞35%），塑性变形时晶格扭曲，故强化系数大，且奥氏体不稳定，在切削力作用下，部分奥氏体转变为马氏体。

（2）切削力大。不锈钢的高温强度和硬度高且韧性大，故在切削时所消耗的能量大，即切削抗力大。以奥氏体不锈钢为例，在切削过程中温度高达700℃时，其综合力学性能高于一般结构钢。加之其在切削过程中的塑性变形大、硬化现象严重，增大了切削力，所以不锈钢的单位切削力为45钢单位切削力的1.25倍。

（3）切削温度高。由于不锈钢在切削时的塑性变形大，切屑与刀具间的摩擦大，加之其热导率仅为45钢热导率的1/3～1/4，散热条件差，大量切削热集中在切削区，在相同切削条件下，切削温度比切削45钢时高200℃。

刀具是现代切削加工中极其关键的根底部件，其功能直接影响加工功率和已加工零件的表面质量。即使对刀具刃口进行细心的磨削，刀具刃区的描摹依然会存在细微缺点，然后降低刀具的寿数和加工质量。刀具刃口钝化能够延常刀具使用寿数50%-400%。因此，近年来刀具钝化技能越来越受到重视。

国内外学者关于刀具刃口钝化展开了大量的研讨。Tugrul ozel选用切削软件进行方真，研讨了钝化后的PCBN刀具切削铝合金时的应力和切削力等的改变规则；P.I.Varela等研讨了不同的刃口形状对切削后的剩余应力及已加工零件的表面质量的影响，验证了刀具刃口钝化能够有用提高加工表面质量；贾秀杰等选用切削实验探究了钝化后的刀具在不同的切削参数下切削工件时，产生的切削力和被加工零件的表面质量随切削参数改变而改变的规则；朱晓雯选用了7种不同的钝化工艺对硬质合金刀具进行钝化处理，其间包含立式旋转钝化法，并经过实验探究了不同钝化方式对硬质合金刀具寿数的影响。

刀具钝化刃口尺度归于微米级，通常选用钝圆半径表征刃口概括。实际上，刀具钝化的刃口概括并非规则的圆弧，仅仅选用钝圆半径不足以表征实际的钝化概括。B.Denkena等提出了任何切削刃的非对称问题K-factor方法，选用从极点刀尖1和刀尖2的比率Sa/Sγ即K因子来表示，边缘的扁平度经过参数△γ和φ的比值来表示，这种方法相对简单且可视化；C. F. Wyen等提出刀具刃口钝化形状的非对称性问题，以一个圆的形式描绘刃口钝化形状，选用Da和Dγ的比率来测量垂直极点与两边的距离，选用R2≤0.9判定系数验证。

目前通常选用K因子表示刀具钝化非对称刃口。当K=1时，刀具钝化刃口为对称刃口，即为钝圆半径。当K≠1时，刀具钝化刃口为非对称刃口。国内外关于刀具钝化非对称刃口机制的研讨十分少C.E.H.Ventura等选用研磨法对CBN刀具进行钝化，经过实验验证了不同的K因子对刀具刃口磨损的影响程度不同，选择合适的K值以减少磨损；E.Bassett等选用磨料刷法对刀具进行钝化，研讨了不同K因子的非对称刃口对涂层WC-Co刀具切削AISI1045的磨损和热力散布的影响规则，经过实验验证了Sα值影响刀具寿数，主要是后刀面磨损。因此，对刀具非对称刃口钝化的研讨是必要的。

本文选用刀具刃口钝化进行正交实验研讨，对硬质合金刀具进行立式旋转钝化，经过对实验成果进行数学回归分析，研讨了刀具钝化非对称刃口K因子随不同钝化参数的改变规则，为实现刀具钝化刃口优化供给依据。

1 刀具刃口钝化实验

如图1所示，在立式旋转钝化机上进行刀具钝化处理。刀具装夹在刀盘上，刀盘固定在主轴上，由碳化硅、棕刚玉以及核桃粉按照必定配比组合成的分散固体磨粒装在磨粒桶中。成组刀具在磨粒中实现公转及自转，单个刀具实现公转及自转，达到钝化的意图。

刀具选用标准号为ZX040的硬质合金立铣刀。刀具前角14°，后角15°，刃长25mm，直径10mm，柄长75mm。

选用Alicona光学三维刀具测量仪对钝化后的刀具非对称刃口进行检测（见图2）。刀具钝化非对称刃口检测成果如图3所示。

依据钝化速度、钝化时刻、磨粒配比和磨粒粒度规划正交实验。其间，磨粒由棕刚玉和碳化硅组成，磨粒配比为碳化硅与棕刚玉的比值。刀具钝化正交实验成果见表1。

图1 刀具刃口钝化机 图2 光学三维刀具测量仪

图3 刀具钝化非对称刃口检测成果

表1 刀具钝化正交实验

实验成果表明，不同的钝化参数对刀具非对称刃口的影响程度不同。钝化时刻对刀具非对称刃口K因子的影响蕞大，磨粒配比与主轴转速次之，磨粒粒度对刀具非对称刃口K因子的影响蕞小。

2 刀具钝化非对称刃口模型的树立

选用数学回归法树立刀具非对称刃口K因子的猜测模型，把刀具钝化4个钝化参数作为自变量，刀具钝化非对称刃口K因子为因变量。依据正交实验成果进行数学回归，获得刀具钝化非对称刃口K因子的猜测模型。

Y=1.352-0.00003651A-0.024B 0.000007221AD 0.004BD-0.002CD （1）

式中，Y为因子；A为主轴转速(mm/min)；B为钝化时刻(min)；C为磨粒粒度(目数)；D为磨粒配比。

为查验数学回归法构造的的刀具钝化非对称刃口K因子模型能否较好地体现各自变量与因变量之间的函数关系，选用F查验法进行显著性查验，K因子模型的F法查验，成果见表2。

查F散布表，当α=0.05 时，F=（4，4）=6.39，因为F比16.591gt;6.39，从刀具钝化非对称刃口K因子模型的F查验法的查验成果可知，该猜测模型能够较好地反映刀具钝化非对称刃口K因子与主轴转速、钝化时刻、磨粒粒度和磨粒配比之间的关系。

表2 刀具钝化非对称刃口K因子模型的方差分析表

小结

选用立式旋转钝化法进行刀具刃口钝化实验，经过正交实验研讨刀具钝化非对称刃口K因子随钝化参数的改变规则，对刀具钝化非对称刃口K因子的影响蕞大的是钝化时刻，其次是磨粒配比与主轴转速，磨粒粒度对刀具钝化非对称刃口K因子的影响蕞小。选用数学回归方法树立了刀具钝化非对称刃口K因子的猜测模型，选用方差分析验证了该模型的正确性。