圓刀片破損是數控刀片主要損壞的形式之一,特別是在用脆性大的銑刀材料制成的銑刀進行斷續切削,或者加工高硬度材料等的情況下,數控刀片的脆性破損就更加嚴重。我們可以對圓和熱沖擊在刀片(數控銑刀的切削部分)內產生的應力狀態做一定的分析計算,以說明圓刀片發生破損的原因: 導致圓刀片發生破損的原因有哪些?
1、圓應力 切削時,在圓載荷作用下,刀片內引起很大的應力。應力的大小可用彈性力學的應力函數法、有限元法來求解。我們發現正前角時有拉、壓兩個應力區。在前刀面一定區域內受拉應力,而在后刀面受壓應力。在前刀面上離刀刃2~2.5倍的刀—屑接觸長度附近,拉應力大。如果拉應力超過材料的抗拉強度,就會在拉應力區域內的數控銑刀材料^薄弱的地方首先發生裂紋或者立即破損。
2、熱應力 斷續切削時,由于切削與空切的交替變化,使得數控銑刀表面上的溫度發生周期性變化。空切時,前刀面上受冷卻而使溫度降低,進而冷縮形成受拉應力;切削時,前刀面受熱而使溫度上升,進而熱脹形成受壓應力。拉、壓應力交替作用,致使數控銑刀片產生熱裂現象。冷、熱溫度差越大,導熱系數越低,越容易形成裂紋。
圓刀片切削所消耗的能量中,除消耗于加工面和切屑中的應變能量外,大部分都轉化為熱。我們把由圓刀片切削轉化成的熱稱為切削熱。切削熱會加熱圓刀片、切屑和加工面,因而使它們的溫度上升。
切削熱主要發生在圓刀片切削刃前方工件發生塑性變形的區域,即前刀面和切屑以及后刀面和工件接觸產生摩擦的區域。金屬切屑加工時,其切削能量大約70%消耗于剪切變形,因此發熱區主要集中在從圓刀片的刃口延伸到剪斷面,以及前刀面與切屑發生摩擦區域。但木材切削時,由于切削變形所需的力比金屬要小很多,且切削速度要高,因此,通常條件下,木材削時前刀面的摩擦發熱蕞為重要。由于已加工表面的彈性恢復較大,后刀面的摩擦發熱也不可忽視。鋸切和鉆削加工這類閉式切削,與切肩形成無直接關系的圓刀片部分也會與切削面發生摩擦發而發熱。
圓刀片,即圓形刀片。外形成圓形狀,一般圓刀片應用于機械設備上,主要是切割,修邊等加工功能。圓刀片通常都具有中間孔,目的是能夠使其固定在機械設備上,從而達到切割功能。圓刀片外圓直徑一般達到200mm以上,因面積大慣性較大,高速旋轉切割產品時,容易產生跳動和左右擺動,而且在慣性作用下越來越厲害。為杜絕這些不利因素,把高速轉動中的刀片擺動降到蕞低,可從以下幾個方面入手:
1.增加刀片的精度。刀片要求平整,刀口不變形,即刀片平行度垂直度必須控制在一定范圍內,這就要求刀片表面精磨甚至研磨處理。
2.安裝刀片必須規范,使用前必須調試。
3.定期檢查調整甚至更換轉動部件。定期調整間隙,對于磨損嚴重部件要及時更換。
4.操作工必須操作熟練。特別是手工切割操作時嚴禁手臂抖動,否則會造成切斷面參差不齊,甚至別裂刀片造成事故。
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