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機械社區

標題: 請跟貼：刀具失效模式匯總 [打印本頁]
作者: 亮劍    時間: 2008-1-3 17:51
標題: 請跟貼：刀具失效模式匯總
各位網友：首先致謝！！哈哈0 b8 K; b) |) S: M# A% h3 c' J
        失效模式分析是一種很好的方法。到目前我還沒有見過一份好點的刀具失效模式分析文件。社區里作切削加工的朋友非常多，如果每人一條就是刀具失效模式大全了。6 `! Q3 i+ A0 j: x! m
        跟貼請說明什么刀具、在什么設備上用、切削什么材料、材料的狀態（指和改變材料性能有關的如毛坯、如調質之類）。
作者: 亮劍    時間: 2008-1-3 18:28
標題: 發一個FMEA課件（失效模式分析）
可能社區里有，但是還是發在這里吧。提示不了解這個東西的朋友。
作者: 國際化    時間: 2008-1-3 19:43
標題: 老兄我轉帖的
確定刀具的失效模式并不十分困難——只需取下刀具（特別是在刀具目前預測壽命的約30％和70％時取下刀具），檢測該加工階段的切削刃狀況，并與本文給出的刀具磨損照片以及對失效模式的描述進行對比。
2 J3 e) r1 E9 O5 P（1）刀具的磨粒磨損4 w8 D* J6 e5 X' f+ ^; @( a
再重復一遍，磨粒磨損是一種理想的失效模式。磨粒磨損是因為工件材料磨擦劃過刀具的主后刀面而造成的，在給定的加工中，對于某一特定刀具制造商提供的一定數量的刀片，其磨粒磨損趨向于具有重復性，因此也就具有可預測性。
0 \8 |& j& e1 V+ N磨粒磨損成為首選失效模式的另一個原因是其可以顯示磨損的發展進程。通常，切削中出現的某些現象可以表明磨粒磨損正在加大。這些現象有的能觀察到（如工件上出現毛刺、被加工表面光潔度發生變化等），有的能聽到（如切削噪聲逐漸變化等）。通過這些加工現象，可以很容易地確定何時需要更換刀片。- O+ a" g: d0 e- `+ ~, v
由于磨粒磨損是一種理想的磨損形式，因此當加工中刀具出現磨粒磨損時，通常無需改變加工工藝。當然，某些刀具牌號和涂層確實能夠提供更高的耐磨性（尤其在高速切削時），如果刀具出現磨粒磨損，改用這些刀具牌號或涂層則可以延長刀具壽命。: [4 B6 J; x; r: G8 S% `
（2）刀具的月牙洼磨損
$ z4 E- \' Q1 y; y' g5 n一般來說，月牙洼的產生可能同工件材料與刀片前刀面相互作用引起的任何磨損形式有關。最常見的月牙洼磨損是由鋼制工件與硬質合金刀具之間的化學作用（即刀具前刀面滲出的碳溶入切屑中）引起的。不過，月牙洼磨損也有可能是由高速切削鑄鐵時切屑劃過刀具前刀面的磨蝕作用所引起。
3 y: f2 g' t8 Q( G" O$ ~! j7 J月牙洼磨損的危險性在于切削刃通常仍然完好無損，刀具也能保持相對正常的切削狀態，直至刀具出人意料地突然失效。
5 d# c& U3 I- P( p+ c為保護刀具前刀面避免月牙洼磨損，可采取的應對措施包括：' o8 Z1 P! ?6 {* [4 q3 @3 {; r

6 J! |9 Z1 g$ ^ ①減小切削速度以降低切削刃溫度；. N8 b8 ~* u9 r, }7 g0 [) t& ]
! O* k( k+ i8 G) p8 k5 t0 q
②減小進給率以減小刀片承受的應力；! P2 O) e+ Y* Z# i
3 R# L+ i4 U. u% H1 m
③選用涂層刀具牌號以加強對前刀面的保護；3 x: U; d6 f4 ]. q5 W! p: c; n1 _6 B

5 M4 a6 m. K6 J$ \4 O7 [+ ~ ④改進刀具幾何形狀以減小直接作用于前刀面上的切削力。
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2 x2 A- N4 R+ M2 H+ u- G. d + [5 }2 u7 X; x) A

" |1 r1 J7 S2 E9 A（3）刀具的溝槽磨損! _- b: @  Q1 k4 d: k8 r
刀具產生溝槽磨損的原因通常是在全切深情況下被加工工件表面某處的削條件與其余部分相比發生惡化造成的。導致工件表面切削條件出現差異的原因可能與工件表面剝落有關；也可能由冷作應力或加工硬化所引起；還有可能與某些似乎無關緊要的因素——例如油漆——有關，工件表面的油漆有可能對切入工件不太深的切削刃起到一種淬火作用。& F( ], j, @. ?7 l4 R) _* H

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6 a7 ^  k  U6 V' B1 b% V; b
. M0 N" [) S; D1 i7 D 對于刀具的溝槽磨損，采取何種應對措施與溝槽磨損是否由崩刃或磨粒磨損引起有關。根據磨損的類型，可以更換一種具有更高抗機械沖擊性或更高耐磨性的刀片牌號。另一種可供選擇的解決方案是增大刀具的余偏角，以增大剪切作用和減薄切屑；或者增大切削刃的鈍化尺寸，以增加切削刃的強度。還有一種解決辦法不需要改變刀具，而是在各次走刀時采用不同的切深，從而使磨損作用于切削刃的不同部分。
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4 U" s. [0 |0 c; n8 O5 { 9 w) i9 a" g4 T* ~  \, Z3 p" S
（4）刀具的熱裂紋
# e+ I/ T6 @4 p% S大多數機床用戶都將熱裂紋與冷卻液聯系起來。當傾注到切削刃上的冷卻液不均勻時，切削刃的溫度就會發生波動，引起刀片膨脹和收縮，從而導致切削刃出現裂紋。
7 t  S- x  e% I9 J1 }但是，在不使用冷卻液時同樣可能產生熱裂紋。例如，在干式銑削中，切削刃在切入和切出工件材料時也可能引起足以產生疲勞裂紋的溫度波動。對于這種非冷卻液引起的熱裂紋，刀片上的裂紋是直而平行的；與此相反，由冷卻液引起的熱裂紋，由于溫度的波動隨機性較大，所產生的非平行裂紋更容易導致崩刃。對于熱裂紋可采取的應對措施包括：
1 ~2 d6 r) S( e; [3 @7 u" ~& ?& O" @' c' f, R+ j4 D5 |
①減小切削速度以降低切削刃溫度；3 j+ a- b& h: E; U& Y
8 v" Q" A, x& c! s1 X8 |7 N
②停止使用冷卻液，以減小溫度高低波動幅度；
. f. i7 V  U. t, i4 [
( k$ w/ o& T% i# q# m③選用抗熱沖擊性能較好的刀片牌號；7 L( K/ u- b( E% e6 C8 r6 x- _( K
1 E$ Q: y% J4 e6 q9 I3 O  V
④選用涂層刀片牌號，特別是PVD涂層能夠有效阻止裂紋的生成，因為用于抗裂紋的涂層可對刀片表面施加壓縮應力。
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2 n% X, n( \# h! i+ w- `% ]' A4 E（5）刀具的崩刃和碎裂
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熱裂紋一樣，崩刃或碎裂在本質上并不屬于“磨損”，這種失效模式是因為切削刃的脆性過大，難以承受切削沖擊而發生碎片崩裂。需要說明，它既與切削沖擊有關，也與切削刃有關。' N7 J7 q. f& N" t% @
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對崩刃和碎裂可采取的措施包括：3 R6 ^5 s, q( S

4 A( p' d# ^  @) Z5 r) L9 o①選用抗機械沖擊性能（即剛性）較好的刀片牌號；
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②增大刀具余偏角以減薄切屑和增大剪切作用；/ b5 d  Y5 F4 C

& l3 c  [* e  q2 g③改進工藝系統的剛性，包括提高機構的穩定性或改善機床的維護水平；2 Y. k0 |8 Q' \, G6 j" t& I
' C- c4 g  R- l, }3 f2 `4 N
④增大切削刃的鈍化尺寸以增加切削刃強度。$ r) T0 d  d4 X- ^" i- ~
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（6）刀具的切削刃熔焊
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在某種程度上，切削刃熔焊是一個可以圓滿解決的問題，方法是提高切削速度，這樣還可以提高生產率。2 G# w* N7 R1 i, W$ t2 u

" i( L* J. i- `" ?7 l( P) u切削刃熔焊是因工件材料被熔焊到刀具上而產生的。加工時切屑溫度升高到足以使其軟化發粘，然后又快速冷卻，就會黏附在刀片上。解決方法是防止切屑變得過熱，或者增加切屑溫度使其在離開刀具之前不會馬上冷卻。
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為了防止切屑加熱到足以發生熔焊的溫度，可嘗試使用冷卻液。其它可能采用的方法還包括采用較大的徑向或軸向正前角，以減小切削力。此外還可以選用涂層刀片牌號。涂層可以減小刀具與工件之間的摩擦和相互發生反應的可能性。
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+ ]# ?2 A) |. ^. _6 b5 K與此相反的方法是使切屑溫度進一步升高。通過提高切削速度和（或）進給率，可起到對切屑額外加熱的作用，從而防止切屑因軟化發粘而發生熔焊現象。: b1 I; J) ?$ E1 c& W
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（7）刀具的變形
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0 t, b& n2 Y1 K+ i* ?刀具的變形是指刀片在切削熱和切削壓力的作用下發生軟化和扭曲變形。
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7 Y  |2 C" I0 Z$ x3 ]) w硬質合金這種堅硬的刀具材料也會發生變形聽起來似乎有些不可思議，但實際上如今刀具變形的情況正日益增多。曾經有一段時期，硬質合金的耐熱性能遠遠超過當時的機床性能，以致機床在適用的加工條件下實際上并不會造成刀具變形的危險。但隨著機床性能的不斷進步，如今的高性能機床能夠在足以使硬質合金刀具變形的高切削參數下進行加工，而機床的高穩定性又足以使硬質合金刀具不會發生碎裂失效。6 n  |8 d1 j6 J, J
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$ a" }, P0 q* A4 Y$ v) A! \
當存在刀具變形危險時，可采取的應對措施如下：
% R" T' R: ~1 r: @; w
7 Q! ?. H+ w/ p5 \9 |①降低切削速度以減少切削熱；
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5 l' ]* v* V, n, W8 q②降低進給率以減小刀具承受的切削壓力；
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③選用具有高耐熱性或高耐磨性的刀具牌號；
5 b: u$ n3 D: T6 H
- \9 r) H( E3 z7 Q④減小切削刃鈍化尺寸或采用更大的正幾何刃形，以減小作用于切削刃上的應力和切削熱。, ]' M1 @1 \6 v; j2 N: t
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⑤選用涂層刀具牌號，尤其可選用氮鋁鈦涂層或氧化鋁涂層，這兩種涂層中的任一種均可有效隔絕切削熱，保護刀片不發生變形
作者: 亮劍    時間: 2008-1-3 20:15
謝謝國際化，其實，各個工廠在使用著各種刀具。而大部分加工廠對于常規的刀具如車鏜、鉆、攻、銑等等（按結構分機夾、整體等；按材料分***）幾乎天天在用。其失效模式肯定也是多種多樣。這文章我曾經見過，但是我想：其一、管理上不見得足夠重視；其二、沒有人去專門搗鼓；其三、機加工藝人員選可是不管或管不了。諸此等等。" J+ D, D: X: a: Z$ A( _" z
舉例：某廠曾經因為砂輪破碎傷人，從此以后就指定廠家和進貨點——但是一把手親自指示的。
作者: 國際化    時間: 2008-1-3 20:25
我認為公司管理曾應該這么做：發給我1把刀規定我使用一個月，一個月后我拿著刀柄去倉庫領，如果1個月，我的刀就撞了，或者被人偷了，對不起是我技術不好或者5S做的不好。當然在實際生產中，可能毛坯引起的撞刀，那這個就不能怪我了 。關鍵還是在于公司的體制和執行力度。 ，不過說實在的，這年頭刀具的質量越來越差了 ，企業追求便宜。。。。。。。而且現在的刀具制造商良莠不齊。
作者: 一劍飄紅    時間: 2008-1-10 00:48
過程FMEA做過，設計FMEA見過，維修FMEA見過，但還沒有看到過刀具FMEA。期待中。。。# M$ {, P2 M% F+ w
頂！
作者: eruner    時間: 2008-1-10 11:36
期待中。。。一直沒仔細去研究過刀具的失效- r4 e8 C7 @( R6 r; x0 N8 q
我們做過很多FMEA，遇到刀具失效就是崩刀或刀具磨損，解決方法及預防措施就是換刀，尋找更好的供應商。
作者: 刀客A    時間: 2008-1-17 08:58
這是個很好的議題，我想這個問題已經很久了，在公司也提了很多次，可是我們的刀具管理根本不重視，在這個星期終于出現了四刃PCD鉸刀連續斷了四把，其中三把相同都是在加工到5000件以上斷裂，另一把壽命也是在２０００件以上，而且該刀具是調試機床時使用的，而我們的刀具管理認為PCD鉸刀的壽命至少為15000件，多么可笑的見解。刀具失效怎么可以單純依靠經驗來設定，不同的加工工藝，不同的加工位置，不同的切屑液濃度，使用壽命怎么可以一樣。希望通過這次討論使大家獲得有益的收獲，謝謝。
作者: 心結    時間: 2008-1-17 10:08
我做了個刀具試驗表格……結果用的話呢……“30多塊刀具用的著做試驗么！”……
作者: 一劍飄紅    時間: 2008-1-17 17:18
8樓刀客講到‘可是我們的刀具管理根本不重視’，請問：你們的刀具管理是哪一家啊？
作者: 亮劍    時間: 2008-1-18 00:18
原帖由 eruner 于 2008-1-10 11:36 發表
4 h0 e. [# m* ?3 l: @9 d/ ?期待中。。。一直沒仔細去研究過刀具的失效
" ~% w8 {+ J0 r3 _( G" N. n* [- W我們做過很多FMEA，遇到刀具失效就是崩刀或刀具磨損，解決方法及預防措施就是換刀，尋找更好的供應商。
' S9 W3 H# b0 U# g5 q1 z
我想：如果能夠更加細一點就好了。比如崩刀：操作？工件？機床？切削用量？影響程度？
作者: 亮劍    時間: 2008-1-18 00:23
原帖由 刀客A 于 2008-1-17 08:58 發表
7 i. U* `: ]2 W$ G; w' L- `  [這是個很好的議題，我想這個問題已經很久了，在公司也提了很多次，可是我們的刀具管理根本不重視，在這個星期終于出現了四刃PCD鉸刀連續斷了四把，其中三把相同都是在加工到5000件以上斷裂，另一把壽命也是在２０００ ...

" h' a5 Y! G! X& `我想：這個問題是一個很細致的問題。影響因素比較多，所以需要匯總。盡管刀具供應商喊刀具成本僅僅占總加工成本的多么少，其實，刀具成本還是滿高的。
作者: 刀客A    時間: 2008-1-18 11:24
10樓的朋友，是那一家不重要，也許他們有自己的難處，希望以后多交流，謝謝
作者: 刀具服務工程師    時間: 2008-1-22 11:21
我是刀具服務工程師,有事一起探討
作者: suian1980    時間: 2008-1-22 12:09
刀具失效,有很多種影響因素,1.在我們加工過程種有沒有滿足刀具的條件(例如,切削液是否達到要求,加工參數是否合理,刀具的調整是否正確,工件材料材質是否一致.等)2.刀具本身設計是否合理,刀具的材質選用是否合用等等
作者: xy00    時間: 2008-1-23 13:43
想問問大家目前國內刀具管理模式是怎樣的？
作者: 城風    時間: 2008-5-29 21:03
用正確的刀，正確的用刀。這是我的一點意見
作者: 狙擊手    時間: 2008-6-22 17:44
我搞了表格，但僅僅將刀具的非正常問題（比如制造上的）遏制住了一點，修磨的人搞鬼的膽子收斂了一點。& F' d& Z0 j3 x4 {8 F0 `5 @
  遇到的問題也有，就是填表的人，不完整，簡直就是“逗你玩兒”，在某種程度上我們是刀具醫生，可病人不把病情說清楚，如何下藥？
- |5 ]6 y1 s3 D: d我也很想能和國外的刀具商一樣研究刀具，研究刀具的磨損，但我一個人面對近300臺機器的刀具，還有一條生產線的工裝、工藝改善，能搞精一樣就開心了。
作者: 404551238    時間: 2008-7-19 13:25
標題: 從管理角度分析
其實每個工廠的管理模式是一樣的，“降低成本，提高效率”管的好與壞的差異：就是執行力執行到一定的程度不同，好多是在于領導的管理方法與技巧。
作者: 狙擊手    時間: 2008-7-19 20:52
是呀！很多人研究的東西就沒什么人能將好東西推廣到刀具上來。* y% n. p/ h* ?1 o" `' D. D
佩服，國際化的文章，能讓大家走捷徑！同時我想知道該文檔的出處。
0 g! N- K& m. g' R, m4 c, O9 L刀具是系統工程，大家要多關心，就像關心你的牙齒！
作者: 狙擊手    時間: 2008-7-22 23:37
上個帶圖片的！
" S! x; ]' `2 \9 O里面應該有一個不太明顯的錯誤，特意留的（我的專利），希望能有用。
作者: 亮劍    時間: 2008-7-23 00:01
標題: 回復 21# 狙擊手 的帖子
謝謝。學習一下。有問題再請教你。
作者: 狙擊手    時間: 2008-7-23 17:56
哪里哪里，我也把大家的精華匯總了一下。
作者: 殺一條血路出來    時間: 2008-7-23 19:42
又看見狙擊手的大作了，拜讀一下。每次看完狙擊手的東西都會有收獲。頂
作者: gziwen    時間: 2010-5-22 10:08
新人，拜讀過了……
作者: 天邊的一片云    時間: 2011-2-23 17:31
謝謝樓主- @9 L7 Y8 X. e8 S

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作者: d2012    時間: 2011-2-25 22:46
解決方法及預防措施就是換刀，尋找更好的供應商。
作者: 鮑小隆    時間: 2011-3-3 16:09
下載學習下，呵呵~~~~~
作者: 天空的櫻花    時間: 2011-5-9 20:53
呵呵，往往經驗很重要啊
作者: wwwwbgbb    時間: 2012-3-3 22:16
謝謝樓主，{:soso_e182:}
作者: 下岸日    時間: 2012-8-8 14:40
跟帖進來發現好東西了
作者: bloodskyblue    時間: 2013-1-22 20:50
之前研究過刀具的SMED，看來最近該沉下來研究下刀具的FMEA了，估計這個要比SMED難得多
作者: 機械加工2012    時間: 2013-9-15 11:24
很好



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