刀具的失效模式及应对措施（二）

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　　4刀具的热裂纹

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　　大多数机床用户都将热裂纹与冷却液联系起来。当倾注到切削刃上的冷却液不均匀时，切削刃的温度就会发生波动，引起刀片膨胀和收缩，从而导致切削刃出现裂纹。

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　　但是，在不使用冷却液时同样可能产生热裂纹。例如，在干式铣削中，切削刃在切入和切出工件材料时也可能引起足以产生疲劳裂纹的温度波动。对于这种非冷却液引起的热裂纹，刀片上的裂纹是直而平行的；与此相反，由冷却液引起的热裂纹，由于温度的波动随机性较大，所产生的非平行裂纹更容易导致崩刃。

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　　对于热裂纹可采取的应对措施包括：

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　　减小切削速度以降低切削刃温度；

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　　停止使用冷却液，以减小温度高低波动幅度；

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　　选用抗热冲击性能较好的刀片牌号；

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　　选用涂层刀片牌号，特别是PVD涂层能够有效阻止裂纹的生成，因为用于抗裂纹的涂层可对刀片表面施加压缩应力。

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　　5刀具的崩刃和碎裂

　　与热裂纹一样，崩刃或碎裂在本质上并不属于“磨损”，这种失效模式是因为切削刃的脆性过大，难以承受切削冲击而发生碎片崩裂。需要说明，它既与切削冲击有关，也与切削刃有关。

　　应对崩刃和碎裂可采取的措施包括：

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　　选用抗机械冲击性能(即刚性)较好的刀片牌号；

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　　增大刀具余偏角以减薄切屑和增大剪切作用；

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　　改进工艺系统的刚性，包括提高机构的稳定性或改善机床的维护水平；增大切削刃的钝化尺寸以增加切削刃强度。

　　6刀具的切削刃熔焊

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　　在某种程度上，切削刃熔焊是一个可以圆满解决的问题，方法是提高切削速度，这样还可以提高生产率。

　　切削刃熔焊是因工件材料被熔焊到刀具上而产生的。加工时切屑温度升高到足以使其软化发粘，然后又快速冷却，就会黏附在刀片上。解决方法是防止切屑变得过热，或者增加切屑温度使其在离开刀具之前不会马上冷却。

　　为了防止切屑加热到足以发生熔焊的温度，可尝试使用冷却液。其它可能采用的方法还包括采用较大的径向或轴向正前角，以减小切削力。此外还可以选用涂层刀片牌号。涂层可以减小刀具与工件之间的摩擦和相互发生反应的可能性。

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　　与此相反的方法是使切屑温度进一步升高。通过提高切削速度和(或)进给率，可起到对切屑额外加热的作用，从而防止切屑因软化发粘而发生熔焊现象。

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　　7刀具的变形

　　刀具的变形是指刀片在切削热和切削压力的作用下发生软化和扭曲变形。

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　　硬质合金这种坚硬的刀具材料也会发生变形听起来似乎有些不可思议，但实际上如今刀具变形的情况正日益增多。曾经有一段时期，硬质合金的耐热性能远远超过当时的机床性能，以致机床在适用的加工条件下实际上并不会造成刀具变形的危险。但随着机床性能的不断进步，如今的高性能机床能够在足以使硬质合金刀具变形的高切削参数下进行加工，而机床的高稳定性又足以使硬质合金刀具不会发生碎裂失效。当存在刀具变形危险时，可采取的应对措施如下：

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　　降低切削速度以减少切削热；

　　降低进给率以减小刀具承受的切削压力；

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　　选用具有高耐热性或高耐磨性的刀具牌号；

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　　减小切削刃钝化尺寸或采用更大的正几何刃形，以减小作用于切削刃上的应力和切削热。

　　选用涂层刀具牌号，尤其可选用氮铝钛涂层或氧化铝涂层，这两种涂层中的任一种均可有效隔绝切削热，保护刀片不发生变形。

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