如何正確認(rèn)識數(shù)控加工的刀具壽命？
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發(fā)表時(shí)間：2020-08-11 16:07:11
在數(shù)控加工中，刀具壽命是指從開始加工到刀尖報(bào)廢整個(gè)過程中刀尖切削工件的時(shí)間或切削過程中在工件表面實(shí)際的長度。刀尖加工時(shí)間是刀具公司計(jì)算刀具壽命的主要考核指標(biāo)。
一般以每個(gè)刀刃連續(xù)加工15 20分鐘為刀具的使用壽命。刀具壽命由每個(gè)公司在實(shí)驗(yàn)室中相對理想的狀態(tài)下測算出來。根據(jù)不同的工件材質(zhì)、不同的切削深度和進(jìn)給量，按每個(gè)刀刃連續(xù)加工15 20分鐘進(jìn)行計(jì)算，算出相應(yīng)的線速度與進(jìn)給的關(guān)系，即構(gòu)成了相應(yīng)的切削參數(shù)表，所以每家公司的切削參數(shù)表也都不相同。
一、刀具壽命能否提高？
刀具壽命僅為15 20分鐘，能否進(jìn)一步提高刀具壽命？顯然，刀具壽命可以很容易得到提高，但只能以犧牲線速度為前提。線速度越低，刀具壽命增加相應(yīng)更明顯（但線速度過低，會導(dǎo)致加工時(shí)產(chǎn)生振動，會降低刀具壽命）。
二、提高刀具壽命有沒有實(shí)際意義？
在工件的加工成本中，刀具成本所占的比例非常少。線速度降低，即使刀具壽命增加，但由于工件加工時(shí)間也相應(yīng)增加，刀具加工的工件數(shù)量不一定會增加，反而工件加工成本會增加。
需要正確理解的是，在盡可能保證刀具加工壽命的情況下，盡可能多的提高工件加工數(shù)量，這才是有意義的。
三、影響刀具壽命的因素
1. 線速度
線速度對刀具壽命的影響最大。如果線速度高于樣本規(guī)定線速度的20％，刀具壽命將降低為原來的1/2；如果提高到50％，刀具壽命將只有原來的1/5。要提高刀具的使用壽命，必須要知道每種被加工工件的材質(zhì)、狀態(tài)以及選用刀具的線速度范圍。每家公司的刀具，線速度都不相同，可從該公司提供的相關(guān)樣本中進(jìn)行初步查找，再在加工時(shí)根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整，即可達(dá)到一個(gè)比較理想的效果。線速度在粗加工和精加工時(shí)的數(shù)據(jù)并不一致，粗加工以去余量為主，線速度要低；精加工以保證尺寸精度和粗糙度為主，線速度要高。
2. 切深
切深對刀具壽命的影響沒有線速度大。每種槽型都有一個(gè)比較大的切深范圍。粗加工時(shí)，切深盡量加大，保證最大的余量去除率；精加工時(shí)，切深盡量小，保證工件的尺寸精度和表面質(zhì)量。但切深不能超過槽型的切削范圍。如果切深過大，刀具無法承受切削力，導(dǎo)致刀具崩刃；如果切深過小，刀具只是在工件表面進(jìn)行刮削和擠壓，導(dǎo)致后刀面嚴(yán)重磨損，從而降低刀具壽命。
3. 進(jìn)給
相比較線速度和切深，進(jìn)給對刀具壽命的影響最小，但對工件的表面質(zhì)量影響最大。粗加工時(shí)，加大進(jìn)給可以提高余量的去除率；精加工時(shí)，降低進(jìn)給可以提高工件的表面粗糙度。在粗糙度允許的情況下，可以盡量加大進(jìn)給，提高加工效率。
4. 振動
振動是除三大切削要素外，對刀具壽命影響最大的因素。振動產(chǎn)生的原因很多，包括機(jī)床剛性、工裝剛性、工件剛性、切削參數(shù)、刀具槽型、刀尖圓弧半徑、刀片后角、刀桿懸伸長度等，但主要是由于系統(tǒng)剛性不夠，不能抵抗加工時(shí)的切削力，導(dǎo)致加工時(shí)刀具在工件表面不停的振動所致。要消除或減小振動必須要綜合考慮。刀具在工件表面振動可以理解為刀具與工件之間不停地進(jìn)行敲擊，而不是正常的切削，會使刀尖產(chǎn)生一些微小的裂紋和崩刃，而這些裂紋和崩刃又導(dǎo)致切削力加大，使振動進(jìn)一步加劇，反過來進(jìn)一步增大裂紋和崩刃的程度，使刀具壽命大幅度降低。
5. 刀片材質(zhì)
工件加工時(shí)，我們主要考慮的是工件材質(zhì)、熱處理要求以及是否斷續(xù)加工等。例如：加工鋼件的刀片和加工鑄鐵的刀片、加工硬度為HB215和HRC62的刀片都不一定相同；斷續(xù)加工和連續(xù)加工用的刀片也不會相同。加工鋼件要用到鋼件刀片，加工鑄件要用到鑄件刀片，加工淬硬鋼要用到CBN刀片等等。對于同一種工件材質(zhì)，如果是連續(xù)加工，要用到硬度更高的刀片，可以提高工件切削速度，降低刀尖磨損，減少加工時(shí)間；如果是斷續(xù)加工，要用到韌性更好的刀片，可以有效減少崩刃等非正常磨損，提高刀具使用壽命。
6. 刀片使用次數(shù)
刀具使用過程中會產(chǎn)生大量的熱量，使刀片溫度大幅度升高，而不加工時(shí)或用冷卻水冷卻，又會使刀片溫度降低，因此刀片一直處于一種較高的溫度變化范圍內(nèi)，使刀片不停地?zé)崦浝淇s，導(dǎo)致刀片出現(xiàn)細(xì)小的裂紋。在刀片用第一個(gè)刃加工時(shí)，刀具壽命正常；但隨著刀刃使用的增加，裂紋會擴(kuò)展到其他刀刃，導(dǎo)致其他刀刃的壽命降低。
四、在刀具壽命范圍內(nèi)，能否提高工件的加工數(shù)量？
由于刀具壽命只有15 20分鐘，因此，在刀具壽命范圍內(nèi)，刀具有效切削工件的長度就決定了實(shí)際加工工件的件數(shù)。要提高工件的加工數(shù)量，意味著減少單個(gè)工件的加工時(shí)間和切削長度?？赏ㄟ^適當(dāng)調(diào)整刀具切削參數(shù)來減少工件的加工時(shí)間：
1. 在合理的線速度范圍內(nèi)，適當(dāng)提高線速度不能減少工件的加工長度，但能縮短工件加工時(shí)間；
2. 切削深度的加大可減少粗加工次數(shù)，降低工件的有效切削長度，從而縮短加工時(shí)間；
3. 適當(dāng)加大進(jìn)給也可以有效降低切削長度，縮短加工時(shí)間。
一般以每個(gè)刀刃連續(xù)加工15 20分鐘為刀具的使用壽命。刀具壽命由每個(gè)公司在實(shí)驗(yàn)室中相對理想的狀態(tài)下測算出來。根據(jù)不同的工件材質(zhì)、不同的切削深度和進(jìn)給量，按每個(gè)刀刃連續(xù)加工15 20分鐘進(jìn)行計(jì)算，算出相應(yīng)的線速度與進(jìn)給的關(guān)系，即構(gòu)成了相應(yīng)的切削參數(shù)表，所以每家公司的切削參數(shù)表也都不相同。
一、刀具壽命能否提高？
刀具壽命僅為15 20分鐘，能否進(jìn)一步提高刀具壽命？顯然，刀具壽命可以很容易得到提高，但只能以犧牲線速度為前提。線速度越低，刀具壽命增加相應(yīng)更明顯（但線速度過低，會導(dǎo)致加工時(shí)產(chǎn)生振動，會降低刀具壽命）。
二、提高刀具壽命有沒有實(shí)際意義？
在工件的加工成本中，刀具成本所占的比例非常少。線速度降低，即使刀具壽命增加，但由于工件加工時(shí)間也相應(yīng)增加，刀具加工的工件數(shù)量不一定會增加，反而工件加工成本會增加。
需要正確理解的是，在盡可能保證刀具加工壽命的情況下，盡可能多的提高工件加工數(shù)量，這才是有意義的。
三、影響刀具壽命的因素
1. 線速度
線速度對刀具壽命的影響最大。如果線速度高于樣本規(guī)定線速度的20％，刀具壽命將降低為原來的1/2；如果提高到50％，刀具壽命將只有原來的1/5。要提高刀具的使用壽命，必須要知道每種被加工工件的材質(zhì)、狀態(tài)以及選用刀具的線速度范圍。每家公司的刀具，線速度都不相同，可從該公司提供的相關(guān)樣本中進(jìn)行初步查找，再在加工時(shí)根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整，即可達(dá)到一個(gè)比較理想的效果。線速度在粗加工和精加工時(shí)的數(shù)據(jù)并不一致，粗加工以去余量為主，線速度要低；精加工以保證尺寸精度和粗糙度為主，線速度要高。
2. 切深
切深對刀具壽命的影響沒有線速度大。每種槽型都有一個(gè)比較大的切深范圍。粗加工時(shí)，切深盡量加大，保證最大的余量去除率；精加工時(shí)，切深盡量小，保證工件的尺寸精度和表面質(zhì)量。但切深不能超過槽型的切削范圍。如果切深過大，刀具無法承受切削力，導(dǎo)致刀具崩刃；如果切深過小，刀具只是在工件表面進(jìn)行刮削和擠壓，導(dǎo)致后刀面嚴(yán)重磨損，從而降低刀具壽命。
3. 進(jìn)給
相比較線速度和切深，進(jìn)給對刀具壽命的影響最小，但對工件的表面質(zhì)量影響最大。粗加工時(shí)，加大進(jìn)給可以提高余量的去除率；精加工時(shí)，降低進(jìn)給可以提高工件的表面粗糙度。在粗糙度允許的情況下，可以盡量加大進(jìn)給，提高加工效率。
4. 振動
振動是除三大切削要素外，對刀具壽命影響最大的因素。振動產(chǎn)生的原因很多，包括機(jī)床剛性、工裝剛性、工件剛性、切削參數(shù)、刀具槽型、刀尖圓弧半徑、刀片后角、刀桿懸伸長度等，但主要是由于系統(tǒng)剛性不夠，不能抵抗加工時(shí)的切削力，導(dǎo)致加工時(shí)刀具在工件表面不停的振動所致。要消除或減小振動必須要綜合考慮。刀具在工件表面振動可以理解為刀具與工件之間不停地進(jìn)行敲擊，而不是正常的切削，會使刀尖產(chǎn)生一些微小的裂紋和崩刃，而這些裂紋和崩刃又導(dǎo)致切削力加大，使振動進(jìn)一步加劇，反過來進(jìn)一步增大裂紋和崩刃的程度，使刀具壽命大幅度降低。
5. 刀片材質(zhì)
工件加工時(shí)，我們主要考慮的是工件材質(zhì)、熱處理要求以及是否斷續(xù)加工等。例如：加工鋼件的刀片和加工鑄鐵的刀片、加工硬度為HB215和HRC62的刀片都不一定相同；斷續(xù)加工和連續(xù)加工用的刀片也不會相同。加工鋼件要用到鋼件刀片，加工鑄件要用到鑄件刀片，加工淬硬鋼要用到CBN刀片等等。對于同一種工件材質(zhì)，如果是連續(xù)加工，要用到硬度更高的刀片，可以提高工件切削速度，降低刀尖磨損，減少加工時(shí)間；如果是斷續(xù)加工，要用到韌性更好的刀片，可以有效減少崩刃等非正常磨損，提高刀具使用壽命。
6. 刀片使用次數(shù)
刀具使用過程中會產(chǎn)生大量的熱量，使刀片溫度大幅度升高，而不加工時(shí)或用冷卻水冷卻，又會使刀片溫度降低，因此刀片一直處于一種較高的溫度變化范圍內(nèi)，使刀片不停地?zé)崦浝淇s，導(dǎo)致刀片出現(xiàn)細(xì)小的裂紋。在刀片用第一個(gè)刃加工時(shí)，刀具壽命正常；但隨著刀刃使用的增加，裂紋會擴(kuò)展到其他刀刃，導(dǎo)致其他刀刃的壽命降低。
四、在刀具壽命范圍內(nèi)，能否提高工件的加工數(shù)量？
由于刀具壽命只有15 20分鐘，因此，在刀具壽命范圍內(nèi)，刀具有效切削工件的長度就決定了實(shí)際加工工件的件數(shù)。要提高工件的加工數(shù)量，意味著減少單個(gè)工件的加工時(shí)間和切削長度?？赏ㄟ^適當(dāng)調(diào)整刀具切削參數(shù)來減少工件的加工時(shí)間：
1. 在合理的線速度范圍內(nèi)，適當(dāng)提高線速度不能減少工件的加工長度，但能縮短工件加工時(shí)間；
2. 切削深度的加大可減少粗加工次數(shù)，降低工件的有效切削長度，從而縮短加工時(shí)間；
3. 適當(dāng)加大進(jìn)給也可以有效降低切削長度，縮短加工時(shí)間。
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