圆刀片破损是数控刀片主要损坏的形式之一,特别是在用脆性大的铣刀材料制成的铣刀进行断续切削,或者加工高硬度材料等的情况下,数控刀片的脆性破损就更加严重。我们可以对圆和热冲击在刀片(数控铣刀的切削部分)内产生的应力状态做一定的分析计算,以说明圆刀片发生破损的原因: 导致圆刀片发生破损的原因有哪些?
1、圆应力 切削时,在圆载荷作用下,刀片内引起很大的应力。应力的大小可用弹性力学的应力函数法、有限元法来求解。我们发现正前角时有拉、压两个应力区。在前刀面一定区域内受拉应力,而在后刀面受压应力。在前刀面上离刀刃2~2.5倍的刀—屑接触长度附近,拉应力大。如果拉应力超过材料的抗拉强度,就会在拉应力区域内的数控铣刀材料^薄弱的地方首先发生裂纹或者立即破损。
2、热应力 断续切削时,由于切削与空切的交替变化,使得数控铣刀表面上的温度发生周期性变化。空切时,前刀面上受冷却而使温度降低,进而冷缩形成受拉应力;切削时,前刀面受热而使温度上升,进而热胀形成受压应力。拉、压应力交替作用,致使数控铣刀片产生热裂现象。冷、热温度差越大,导热系数越低,越容易形成裂纹。
圆刀片切削所消耗的能量中,除消耗于加工面和切屑中的应变能量外,大部分都转化为热。我们把由圆刀片切削转化成的热称为切削热。切削热会加热圆刀片、切屑和加工面,因而使它们的温度上升。
切削热主要发生在圆刀片切削刃前方工件发生塑性变形的区域,即前刀面和切屑以及后刀面和工件接触产生摩擦的区域。金属切屑加工时,其切削能量大约70%消耗于剪切变形,因此发热区主要集中在从圆刀片的刃口延伸到剪断面,以及前刀面与切屑发生摩擦区域。但木材切削时,由于切削变形所需的力比金属要小很多,且切削速度要高,因此,通常条件下,木材削时前刀面的摩擦发热蕞为重要。由于已加工表面的弹性恢复较大,后刀面的摩擦发热也不可忽视。锯切和钻削加工这类闭式切削,与切肩形成无直接关系的圆刀片部分也会与切削面发生摩擦发而发热。
圆刀片,即圆形刀片。外形成圆形状,一般圆刀片应用于机械设备上,主要是切割,修边等加工功能。圆刀片通常都具有中间孔,目的是能够使其固定在机械设备上,从而达到切割功能。圆刀片外圆直径一般达到200mm以上,因面积大惯性较大,高速旋转切割产品时,容易产生跳动和左右摆动,而且在惯性作用下越来越厉害。为杜绝这些不利因素,把高速转动中的刀片摆动降到蕞低,可从以下几个方面入手:
1.增加刀片的精度。刀片要求平整,刀口不变形,即刀片平行度垂直度必须控制在一定范围内,这就要求刀片表面精磨甚至研磨处理。
2.安装刀片必须规范,使用前必须调试。
3.定期检查调整甚至更换转动部件。定期调整间隙,对于磨损严重部件要及时更换。
4.操作工必须操作熟练。特别是手工切割操作时严禁手臂抖动,否则会造成切断面参差不齐,甚至别裂刀片造成事故。
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