滚刀过量使用磨损分析

ylxlyzp

滚刀过量使用前、后刀面容易严重磨损，磨损形式也有很多种，以下两种形式是我在工作中遇见的，请各位同仁、朋友来共同探讨、指点！两种磨损产生的主要因素？
图片1、月牙洼磨损（也有叫挖蚀cratering磨损）
图片2、后刀面磨损（也有叫齿腹刮蚀gouging）

tandemoron

滚刀的月牙洼磨损属于正常的磨损。滚齿切削原理可以看做是冲压的过程。前刀面的边缘是冲压区，紧邻冲压区的中心部分受到切屑排出的冲击，并由于摩擦产生大量的热（这一区域也可叫断屑区，将连续的切削折断后排出）。减少月牙洼磨损，可以考虑改变刀具前角（相当于减小摩擦），提高冷却效果，还有就是适当增加毛坯材料的硬度（太软的毛坯材料不易折断）。还有一个是可以适当降低进给量（但这会增加冲压区的磨损，相当于冲压区变小了，单位面积的冲击强度提高）。不过这对齿顶月牙洼有改善，但对在图中这个区域的月牙洼改善不大。

滚刀的后刀面的磨损主要是两个原因：动态后角不足产生毛坯的齿侧与后刀面摩擦；还有材料太软粘在刀的后刀面，加工时挤压后刀面，这种情况也同时造成齿侧拉毛或多肉。动态后角不足是因为静态后角太小，主要发生在凸角部位；或是由于进给量太大，多发生在多头滚刀上。解决动态后角不足要从齿轮设计时就要考虑。一旦齿轮设计确定，刀具设计能提高的不多，留给进给量变化的空间也不大。如果齿轮设计无法更改，又不想降低滚齿效率，还有一个就是适当改变刀具安装角（动态后角不足总是发生在滚刀齿进刀的那一侧），牺牲齿形精度来增加静态后角。

LZ 说的这两种磨损都属于摩擦磨损，而前刀面冲压区磨损属于冲击疲劳损伤。材料越软，冲击越小，冲压区损伤越小；但摩擦变大，月牙洼增大。如何平衡冲击和摩擦，是要通过生产加工中的长期实验来验证的。排除机床、刀具、毛坯件精度问题，毛坯材料硬度还需考虑齿轮和滚刀设计（模数、齿数、压力角、凸角大小，顶切等问题）；同时还要兼顾上下序加工成本。这一点，日本人做得最好。

ylxlyzp

tandemoron 发表于 2012-1-16 12:21

                               
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滚刀的月牙洼磨损属于正常的磨损。滚齿切削原理可以看做是冲压的过程。前刀面的边缘是冲压区，紧邻冲压区的 ...

呵呵，分析的太好了，谢谢了！近两个月以来，我发现我们公司用的刀具有十多种出现月牙洼磨损情况，主要原因出在哪儿，我刚照了张放大200倍的照片，请说说看法.

nedlovell

月牙洼磨损属于正常现象，后刀面磨损是不正常的现象要避免，还有一种是刀的顶部拉伤现象和后刀面磨损一样

luomo226

tandemoron 发表于 2012-1-16 12:21

                               
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滚刀的月牙洼磨损属于正常的磨损。滚齿切削原理可以看做是冲压的过程。前刀面的边缘是冲压区，紧邻冲压区的 ...

适当改变刀具安装角（动态后角不足总是发生在滚刀齿进刀的那一侧），牺牲齿形精度来增加静态后角
高人……

ylxlyzp

nedlovell 发表于 2012-1-16 16:21

                               
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月牙洼磨损属于正常现象，后刀面磨损是不正常的现象要避免，还有一种是刀的顶部拉伤现象和后刀面磨损一样

月牙洼磨损与涂层有关系吗？我觉得是有.

ylxlyzp

tandemoron 发表于 2012-1-16 12:21

                               
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滚刀的月牙洼磨损属于正常的磨损。滚齿切削原理可以看做是冲压的过程。前刀面的边缘是冲压区，紧邻冲压区的 ...

个人发现月牙洼磨损与涂层材料有一定关系，我们用TiCN及ALcrN涂层的刀具没有发现这种现象，用TiALN涂层就有这种情况，而且不管是在国内涂的层还是在国外涂的层，都有这样的情况.

vbyu1987

tandemoron 发表于 2012-1-16 12:21

                               
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滚刀的月牙洼磨损属于正常的磨损。滚齿切削原理可以看做是冲压的过程。前刀面的边缘是冲压区，紧邻冲压区的 ...

你好，我觉得你分析得大部分在理，但是那个后刀面磨损的很接近齿根，不是在凸角那块，按照你的理论，动态后角造成的磨损应该多在凸角上，不知怎么看这个问题

tandemoron

涂层跟磨损当然有关系。但是说TiCN比TiAlN要好，有点说不通。涂层有3种作用：提高硬度，隔热和润滑。这3点TiAlN都要好一些。但TiAlN一般用于湿切，要是用在干切上，即使是同样的磨损深度情况下，TiAlN修磨量也要比AlCrN涂层的刀具大。因为AlCrN涂层比TiAlN隔热效果要好。如果新刀和修磨的刀使用后月牙洼深度不一致，建议LZ增加修磨量试一试，在当前修磨量的基础上加0.05mm或0.1mm。因为疲劳损伤（分子晶格破裂）目前无法有效检测，只能实验。

关于磨损位置。LZ提供图片里磨损的位置都和常见的不一样。由于没有齿轮和滚刀的参数，只能大概解释一下。通常滚刀磨损都在顶部开始，因为顶部（5%的前刃面面积）承担了50%的切削量，齿侧进刀那一侧（10%的面积）承担30%的切削量，齿侧另一侧（10%的面积）承担20%的切削量。前刃面剩下的75%都是所谓的断屑区。但是如果齿轮齿数变少，变位系数变小，齿侧承担的切削量比例就会增加。如果滚刀采用的变压力角滚刀，滚刀的压力角越小，齿侧的负担也相应加重。这时磨损位置就会发生变化。如果LZ能提供齿轮和滚刀的参数和加工参数，才能进一步分析。

另外LZ第一次两张照片不知是不是同一把滚刀的同一个齿。如果是，那么第一张照片显示的磨损依然是月牙洼磨损，而不是后刀面磨损。只不过是月牙洼磨损过度造成崩刃反映在后刀面上而已。如果不是同一个齿，即前刃面正常磨损，而后刀面异常磨损，并且工件齿侧没有多肉，只是刮擦少肉，那么就是动态后角不足。容易发生在凸角处是由于凸角处的静态后角更小，没有凸角时发生的位置主要和进给量有关，当然还和齿轮和滚刀自身参数有关。目前全世界也找不出正确的计算公式，说有的全是瞎掰（或有很大的局限性），这里就不多说了。

ylxlyzp

tandemoron 发表于 2012-1-19 16:55

                               
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涂层跟磨损当然有关系。但是说TiCN比TiAlN要好，有点说不通。涂层有3种作用：提高硬度，隔热和润滑。这3点T ...

谢谢大侠了，分析的太专业！情况是这样的：原来我们的插齿刀是在国产插齿机使用，用TiCN涂层，现买了几台日本湿切高速插齿机，为避免原插齿刀不浪费，所以把插齿刀改用TiAlN涂层，以适应高速插齿，另买了几台日本干切滚齿机，干切滚刀也是日本的，但日本人用的是TiAlN涂层，这些滚、插刀用TiAlN涂层使用后，寿命不是理想，出现了图片1及图片3的月牙洼磨损，现采用了措施改善，对于插齿刀，采用修改高速插齿机加工程序，延长了刀具寿命；对于这批日本的干切滚刀重磨后，采用AlCrN涂层，未出现月牙洼磨损。