小直径立铣刀后刀面磨损带的研究

一、小直径立铣刀渐进磨损过程

    在立铣刀渐进磨损过程中，每一个刀齿的后刀面磨损带宽度和磨损带面积变化曲线与车刀的典型磨损过程曲线相似，同样存在磨损过程的三个阶段，即初期磨损阶段、正常磨损阶段和急剧磨损阶段。

    初期磨损阶段的磨损曲线斜率较大。由于刃磨后新刀的后刀面与加工表面间的实际接触面积小，压强大，故磨损很快；新刃磨后刀面上的微观粗糙度也加剧了磨损。对应于不同的加工条件，初期磨损阶段经历的时间不同(从几分钟到几十分钟)，初期磨损量的大小也不相同。正常磨损阶段是刀具工作的有效阶段，磨损曲线基本上是一条向上的斜线，其斜率代表刀具正常工作时的磨损强度。刀具经过初期磨损后，后刀面上被磨出一条狭窄的不规则磨损带，压强减小，故磨损量的增加也减缓，且比较稳定。磨损带形状与切削参数、工件材料、刀具材料和几何参数等因素有关。急剧磨损阶段的磨损曲线斜率很大，即磨损强度大。刀具经过正常磨损阶段后，切削刃显著变钝，切削力增大，切削温度升高；此时刀具如继续工作，不但不能保证加工质量，且刀具材料消耗增多，加工成本上升。因此应避免使刀具发生剧烈磨损。

    后刀面磨损带面积作为衡量刀具磨损程度的另一个指标，比后刀面磨损带宽度能更真实、准确和完整地评价刀具磨损状态。因为立铣刀的主切削刃是圆柱面上的螺旋切削刃，在切削刃参加工作的各点上切削载荷不均匀，后刀面磨损也不均匀。在刀尖部分，由于强度和散热条件较差，磨损较为剧烈。在切削刃上靠近工件外表面处，强度和散热条件较好，磨损较轻微，磨损带宽度也较小。磨损带形状及磨损模式与许多因素有关，切削深度不同，磨损带的中间位置也不同，因此用VB表示刀具磨钝程度和制定磨钝标准不能完整、准确地衡量刀具磨损状态。而后刀面磨损带面积AVB在计算时即考虑了整个磨损带的变化情况，考虑了因加工条件和刀具安装等因素的改变(或误差)而引起的磨损带改变，因此能比较真实地反映铣刀的磨损状态。当刀具达到急剧磨损阶段时，切削过程与磨损带面积的曲线斜率比切削过程与磨损带宽度的曲线斜率大，表明磨损带面积比磨损带宽度增加更快，因此磨损带面积比磨损带宽度能更准确地反映刀具磨损状态。

    立铣刀加工一般不能沿轴向进给，因此立铣刀副切削刃(端面上的切削刃)和副后刀面所受切削载荷较小。副后刀面的磨损主要是由加工过程中刀具与工件的摩擦造成的，磨损带形状呈三角形，随着刀具磨损的增加，三角形磨损带不断加大。刀齿副后刀面的磨损带面积和磨损带宽度的变化曲线也存在与车刀磨损过程类似的三个阶段，即初期磨损、正常磨损和急剧磨损阶段。加工方式和切削条件的多样性使刀具磨损状态的评价复杂化。