怎么提升高速切削中刀具寿命

2019-07-01 10:19:42
摘要 刀具的磨损是机械磨损和化学磨损综合作用的结果。机械磨损主要包括磨料磨损、粘着磨损、塑性磨损和微观断裂等。化学磨损主要是指在高温下刀具材料的组分与工件材料发生的化学反应、化学溶解以及...

刀具的磨损是机械磨损和化学磨损综合作用的结果。

机械磨损主要包括磨料磨损、粘着磨损、塑性磨损和微观断裂等。

化学磨损主要是指在高温下刀具材料的组分与工件材料发生的化学反应、化学溶解以及刀具与工件间元素的扩散等。

已有的研究表明:刀具切削加工时的磨损与所加工的工件材料和切削条件密切相关,在不同的切削条件下加工不同的工件材料时,自主导地位的磨损机制有所不同。

如在低速切削时由于温度较低,其磨损机制往往表现为磨料磨损;而在高速切削时高温引起的化学反应、氧化磨损相扩散磨损则自主导地位。由于在高温下工件材料硬度有所下降,圆而磨料磨损逐渐减小如图所示。

1.png

切削刀具与加工对象的化学性能匹配主要是指刀具与工件材料的化学亲和性、化学反应、扩散、粘着和溶解等化学性能参数应相互匹配。具有不同组分的刀具(如高速钢刀具、硬质合金刀具相超硬刀具等)所适合加工的工件材料有所不同。当刀具与工件中的元素化学亲和性强(易产生化学反应、相互粘着或扩散)时,应设法回避。

含有SiC颗粒或SiC晶须的刀具材料在加工镍基合金时表现出优良的切削性能,但在加工钢件时刀具材料却发生急剧磨损。这是因为SiC很容易在切削高温作用下与工件材料中的铁产生化学反应,其反应式为:4Fe+SiC→FeSi+Fe3C。

高速钢在400-500℃时刀具中Fe的就会扩散到切屑中。

切削钢料应用YT类硬质合金。(但不锈钢和高温合金不宜用YT类,因为YT类合金中的钛元素易于工件中的钛元素发生亲和而导致粘结,在高温下扩散磨损也较剧烈。)

950℃高温下,刀具材料中的W、Co、Ti、C等易扩散到工件和切屑中去;而切屑中的Fe、Si、Mn、Cr等也会扩散到刀具中来,从而改变刀具材料中的化学成分,使其硬度下降,加速刀具磨损。

在高温下(700~800℃),空气中的氧易与硬质合金中的Co、WC、TiC发生氧化作用,产生低硬度的氧化物(Cr3O4、TiO2、WO3等)被切屑和工件带走,从而使刀具磨损。

2.png

陶瓷的化学惰性大于TiC和WC。即使在熔化温度时,Al2O3与钢也不起化学反应。因此,切削加工钢件时,Al2O3陶瓷刀具的扩散磨损很小。另外,Al2O3陶瓷中含有铝元素,因此Al2O3陶瓷刀具在加工铝及铝合金时存在较大化学亲和力,很容易出现较大的粘着磨损相扩散磨损。因此应避免用此类刀具加工铝、钛及其合金。

Si3N4基陶瓷刀具高速切削碳钢时主要发生化学磨损。化学磨损本身在陶瓷刀具的总磨损量中所由比例一般并不大,但化学磨损的重要作用在于它能大大加剧机械磨损,如化学溶解及扩散作用会引起陶瓷表面强度减弱,加剧刀具与工件间的粘着,从而导致严重的粘着磨损和微观断裂磨损。

金刚石刀具切削温度达到800℃时就会失去其硬度;金刚石刀具不适合于加工钢铁类材料因为金刚石与铁族元素之间有很强的化学亲和力,在高温下铁原子容易与碳原子相互作用使其转化为石墨结构,刀具极易损坏。

与铁相互扩散强度的由大到小的顺序为:

金刚石-碳化硅-立方氮化硼-氧化铝

 与钛合金相互扩散的由大到小的顺序为:

氧化铝-立方氮化硼-碳化硅-金刚石

3.png

  ① 凡本网注明"来源:金刚石刀具网"的所有作品,均为河南远发信息技术有限公司合法拥有版权或有权使用的作品,未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式使用上述作品。已经本网授权使用作品的,应在授权范围内使用,并注明"来源:金刚石刀具网"。违反上述声明者,本网将追究其相关法律责任。
② 凡本网注明"来源:XXX(非金刚石刀具网)"的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。
③ 如因作品内容、版权和其它问题需要同本网联系的,请在30日内进行。
※ 联系电话:0371-67667020

延伸推荐

“京蒙联动 共拓新程”暨太仆寺旗夏季招商推介会邀请函

“京蒙联动 共拓新程”暨太仆寺旗夏季招商推介会邀请函

​为进一步深化京蒙对口帮扶合作,搭建京蒙合作交流优质平台,助力产业结构转型升级,太仆寺旗旗委、政府定于2025年8月6日在内蒙古锡林郭勒盟太仆寺旗牛奶湖...

日期 2025-08-01   刀具新闻
郑州华晶荣获中国机床工具协会超硬材料分会金奖

郑州华晶荣获中国机床工具协会超硬材料分会金奖

​近日,郑州华晶公司在中国机床工具协会超硬材料分会第七届会员代表大会上,被授予“第六届优秀会员奖金奖”,并凭借综合实力与行业影响力,被选举为第七届副理事...

日期 2025-08-01   刀具新闻
“哈密育晶+河南深加工”模式显成效 豫哈两地金刚石产业集群初具规模

“哈密育晶+河南深加工”模式显成效 豫哈两地金刚石产业集群初具规模

​在“双碳”目标引领下,河南省与哈密市通过创新“政府+商(协)会+企业”三维联动机制,共同搭建的豫哈零碳科技产业援疆平台成效显著。截至今年6月底,该平台...

日期 2025-08-01   刀具新闻
国际金刚石及相关材料应用大会聚焦电子装备创新,全球顶尖学者共绘产业蓝图

国际金刚石及相关材料应用大会聚焦电子装备创新,全球顶尖学者共绘产业蓝图

​2025年7月28日—29日,郑州嘉锦酒店内学术氛围热烈,国际金刚石及相关材料应用大会进入第二阶段——国际会议。作为全球超硬材料领域规模最大、规格最高...

日期 2025-08-01   刀具新闻
2025国际金刚石及相关材料应用大会启幕

2025国际金刚石及相关材料应用大会启幕

​7月26日,汇聚中外顶尖专家、企业家和青年学者的2025国际金刚石及相关材料应用大会在郑州启幕。第十一届中国超硬材料产业发展大会同期举办......

日期 2025-08-01   刀具新闻
国际金刚石及相关材料应用大会在郑州召开,中国超硬材料产业再迎高光时刻

国际金刚石及相关材料应用大会在郑州召开,中国超硬材料产业再迎高光时刻

2025年7月27日,由中国机械工程学会主办,中国机械工程学会金刚石及制品分会、河南省机械工程学会承办的国际金刚石及相关材料应用大会(DMA2025)在...

日期 2025-08-01   刀具新闻
金刚石类散热封装材料与器件研讨会在许昌召开

金刚石类散热封装材料与器件研讨会在许昌召开

为推动金刚石类散热封装材料与器件的技术创新与产业应用,7月25日,由许昌市工业和信息化局、科技局、许昌市投资集团有限公司主办,河南黄河旋风股份有限公司、...

日期 2025-08-01   刀具新闻
沃尔德刀具技术攻坚纪实篇一:以创新方案赢得国际用户信赖

沃尔德刀具技术攻坚纪实篇一:以创新方案赢得国际用户信赖

近日,沃尔德技术团队在海外市场取得显著进展,通过深度适配用户需求、优化刀具方案,成功助力海外某汽车零部件制造商解决加工难题,并推动中国高端刀具走向国际舞...

日期 2025-08-01   刀具新闻
厚德钻石荣获中国机床工具协会超硬材料分会金奖

厚德钻石荣获中国机床工具协会超硬材料分会金奖

7月23日,中国机床工具协会超硬材料分会第七届会员代表大会在杭州隆重召开。厚德钻石公司凭借在超硬材料领域的技术创新实力、卓越的产品品质及突出的行业贡献,...

日期 2025-08-01   刀具新闻
关于印发郑州航空港经济综合实验区支持超硬材料产业发展若干措施(试行)的通知

关于印发郑州航空港经济综合实验区支持超硬材料产业发展若干措施(试行)的通知

为进一步贯彻落实省委、省政府关于培育壮大重点产业链、构建现代化产业体系的决策部署,加快推进郑州航空港经济综合实验区(以下简称航空港区)超硬材料产业高质量...

日期 2025-07-25   刀具新闻