一、硬质合金滚刀刀齿的磨损
(一)刀齿的正常磨损形式
在硬质合金滚刀使用正常时,刀齿将出现几种正常磨损形式,其中包括轻微磨损、中等磨损、严重磨损。由于硬质合金的硬度较高、抗弯强度较低,对于断续切削过程的冲击比较敏感,在使用中有时会出现一些微小的脆性崩刃,这种微小崩刃是高硬度刀具断续切削时常见的初期磨损形式,一般不影响继续使用,因此可视为正常磨损的一种形式。
(二)刀齿的异常磨损形式
硬质合金滚刀切齿时,由于交变的切削力和切削热的影响,刀齿反复承受着机械性冲击和急剧的温度变动,更有硬质合金刀片的物理机械性能、磨削热应力等的影响,以及滚刀重磨不当、对刀不当时的撞击,都会使刀齿出现一些异常破损,包括裂纹、崩刃、剥落等。
二、硬质合金滚刀刀齿异常磨损原因分析
硬质合金滚刀使用中,发生刀齿异常破损主要原因有:一是滚刀重磨中,不遵守磨削规范,易引起滚刀刀齿异常破损。
硬质合金滚刀的刀齿磨损达到磨钝标准后,要进行重磨。如果在重磨时,金刚石砂轮选用不当,刃磨不当,磨削刀具时,就会产生大量的磨削热,诱发硬质合金产生裂纹,在切削过程中不断扩大,很快发展成崩刃或剥落性破损。
二是滚刀使用中,不遵守滚刀切削规范,造成刀齿异常破损。
切削过程中,如果硬质合金切削负荷过大、速度过高、工件过硬等,硬质合金刀齿由于受机械性冲击和热疲劳,会出现裂纹和多环状的疲劳性破损。
此外,由于切屑挤入切削区、齿面有硬点和杂质以及其它一些偶然性原因,也都会造成崩刃或打刀(大块崩刃)。硬质合金刀齿的各种异常破损,都将严重影响硬质合金滚刀的使用寿命,因此要尽量避免。
三、几点建议
(一)正确进行滚刀重磨。
一是正确选择金刚石砂轮。根据加工要求、加工方法和加工条件,建议使用金刚石浓度在75~100%之间,粒度在150~180#之间的树脂结合剂金刚石碟形或斜面形式砂轮,砂轮结合剂软、硬及砂轮自锐性一定要适用。
二是正确选择磨削规范。
根据加工要求、加工方法和加工条件,建议砂轮线速度采用15~20ms(干磨)和20~30ms(湿磨);采用的磨削深度为0.01~0.02mm。
三是宜选择湿磨,正确选用切削液。
用金刚石砂轮磨削硬质合金刀具时,要产生大量的磨削热。
过高的热量会使砂轮的树脂破坏,工作表面堵塞,会诱发硬质合金产生裂纹。为了提高金刚石砂轮的磨削性能、减少砂轮消耗,改善加工质量,磨削时应使用切削液。
常用的切削液有煤油、轻柴油、变压油及混合油等。这些油基切削液对机床的保养影响较小,但冷却性较差,最好采用专门配制的水基切削液。切削液流量一般为3~8L/min。
四是适时修整金刚石砂轮。
金刚石砂轮经过一段时间使用后,工作面会出现堵塞,形状会产生变化。为了恢复砂轮的磨削能力和形状精度,应对金刚石砂轮进行必要的修整。
建议采用碳化硅油石修整,在金刚石砂轮的工作速度下,用碳化硅油石沿砂轮工作面作相对移动,可以有效地清除砂轮工面的堵塞,并有一定的形状修整作用。根据修整砂轮时的工作条件,
碳化硅油石可以手持或用平口钳夹紧。
五是磨削过程中需注意的问题。工作台移动速度应保持在0.8~1.2m/min之间。磨削过程中,进刀磨削4~5次后,工作台应选择1~2次不进刀磨削,目的是调整控制磨削量,避免磨削量过大,导致磨削热量过高,此时最易引起刀齿龟裂和明显裂纹。磨到尺寸后不进刀,工作台再进行5~8次来回行程的无进刀量磨削。
(二)要严格遵守滚刀切削规范。
一是正确选择滚刀切削速度。
硬齿面滚齿时的切削速度过高,会引起硬质合金刀齿的疲劳性破损。速度过低,则会使硬质合金刀齿产生低速性崩刃,而且还会恶化表面质量。
线速度通常为30~80m/min。综合考虑工件硬度、机床条件和刀具的性能,建议线速度可选择为30~55m /min。
二是正确选择滚刀进给量。
硬齿面滚齿时的进给量,应根据机床性能和加工要求而定。
进给量越大,滚齿效率越高,而刀齿的磨损却有所减小。对于磨前半精滚加工,如果机床性能允许,应尽可能地选用较大的进给量,以取得较好的切齿效果。但是,滚刀的轴向进给痕迹将造成
齿面波度,并在一定程度上转化为齿形误差,其值与轴向进给量的平方成正比。
从切齿精度出发,硬齿面精滚加工时的轴向进给量不能太大,也不宜过小,一般可采用f=1~3.0mm /r。
三是正确选择切削厚度。
切削厚度对硬齿面滚齿精度的影响主要是由于切削厚度不均匀引起的切削力变化以及切削厚度过大引起刀齿的过快磨损而造成的。切削量不均匀引起切削力的变化,并引起不同的让刀量,从而产生一定的齿形误差。而切削厚度超过0.2mm时,刀齿的磨损加快,被切齿轮的齿形误差也将增大。因此,对于硬齿面的精滚加工,最好用两次(或三次)切去加工留量,以使最后一次精滚时的切削厚度均匀,并限制切削量在0.1~0.2mm 之间,保证精滚加工的精度。