如何从失败中获得成功

刀具失效的方式各不相同。同样的尖端技术应用于两种不同的过程，可能会遭遇两种不同类型的失败。刀具供应商研究这些失效模式，但这些失效模式的信息真的与生产有关吗?也就是说，假设工具用户最感兴趣的是知道工具什么时候会失败，那么用户确定工具是如何失败的是否也值得呢?

英格索尔切削工具公司(英格索尔，伊利诺斯州罗克福德)的罗伯特·沙利文和唐·约迪都认为是。了解给定流程中特定工具的故障模式确实很有用。Sullivan先生是Ingersoll Cutting Tools的涂层技术经理，Yordy先生是公司技术中心的经理。

他们说，识别故障模式的一个好处与诊断有关。某些磨损类型意味着某些问题，表明如何改变刀具或工艺，不仅可以提高刀具寿命，还可以提高切削性能。

另一个好处与一致性有关。工具会因为不同的基本机制而失败。它们包括磨损、热、机械冲击和化学作用。这些机制导致了本文所讨论的各种故障模式。但总有一种机制及其相关的失效模式优于其他所有机制。这种失效模式就是磨料磨损。这种磨损类型表明了一个稳定可靠的过程，磨料磨损的渐进性和可预测性通常可以用来提高过程的有效性。

沙利文和约迪表示，确定故障模式并不困难，只要拉动工具即可。具体来说，按目前预期的工具寿命的30%到70%进行拉拔。在这些阶段检查切削刃，将你看到的磨损与本文中的照片和下面的故障模式描述进行比较。

磨料磨损
同样，磨粒磨损是理想的失效模式。磨料磨损是由工件材料擦过刀具的初级间隙表面引起的。对于给定工艺中特定制造商的特定镶块数量，磨料磨损往往是可重复的，因此是可预测的。

磨料磨损也倾向于电报其进度。这是磨料磨损优选的另一个原因。切割中的一些线索通常明确表示磨料磨损正在增加。线索可以是视觉的，采用部件的毛刺或加工饰面的变化。或者它可能是可听的，例如剪切声音的逐渐变化。线索，如这些，可以使其易于确定何时需要改变插入物。

由于磨料磨损是理想的磨损类型，所以关于遇到这种磨损时应该改变的过程很少。然而，某些等级和涂料确实提供更高的耐磨性，特别是在更高的速度下。如果工具磨损，则切换到这些等级或涂层中的一个可以延长寿命。

陨石坑
一般来说，所谓的弹坑问题可能是指由工件材料相互作用引起的任何磨损
与刀片的前倾面。最著名的凹坑涉及钢工件和硬质合金工具之间的化学反应，其中前刀面的碳溶解到芯片中。然而，当铸铁在高速下被切割时，切屑穿过前刀面的磨蚀作用也可能造成凹痕。

陨石坑的危险是切削刃通常保持完整。该工具可以保持相对良好的切割，直到它发生意外和灾难性地失败。

可能的解决办法包括保护前刀面。它们包括:

• 降低速度以降低切削刃温度。
• 降低进给速度，以减少对刀片的应力。
• 选择涂层等级以保护耙面。
• 改变几何形状以减少指向耙面的力。

开槽
切口发生的原因是工件表面的某些东西创造了一个更困难的切削条件，比刀具的其余部分正在经历的全部深度。表面切削条件的差异可能与工件的表面尺度有关，也可能与冷成形应力或加工硬化有关。它也可能与一些看似无害的东西有关，例如，油漆。油漆在工件表面容易有一个淬火效果的切削刃，显然是不存在更深的部分。

潜在的解决方案可以涉及缺口是由碎裂或研磨磨损引起的。根据这种磨损类型，切换到插入级，具有更高的机械抗冲击性或更高的耐磨性可能会进行。

其他潜在解决方案涉及增加引线角度，用于更大的剪切动作和较薄的芯片，或增加润滑尺寸以增加边缘强度。

另一种可能的解决方案不涉及对工具的更改。试着改变通道之间的切割深度。不同的深度允许磨损沿边缘的不同部分集中。

热裂解
大多数机床用户都把热开裂与冷却剂联系在一起。当冷却液不一致地覆盖刃口时，刃口温度可能波动。这导致插入物膨胀和收缩，导致边缘开裂。

然而，在没有冷却剂的情况下，也会发生热裂。例如，干铣削可能涉及温度波动足以疲劳开裂，因为边缘移动进出材料。在这种非冷却剂热裂纹，裂纹插入是直的和平行的。而在含冷却剂的热裂纹中，温度波动更随机，产生的非平行裂纹容易产生切屑。

潜在的热裂解解决方案包括:

• 降低速度以降低切削刃温度。
• 关闭冷却剂以减少高温和低温之间的变化幅度。
• 选择抗热震性能较高的等级。
• 选择涂层等级。特别是，PVD涂层会使裂纹更难产生，因为以这种方式施加的涂层会在镶块表面产生压应力。

凿和压裂
与热破裂一样，碎片或破裂本身并不是“磨损”。这种失效模式包括刀刃的碎片脱落，因为刀刃太脆弱，无法承受它所受到的冲击。无论是影响还是边缘都需要解决。

可能的解决方案包括:

• 选择具有更高机械冲击性的等级 - 即较高的韧性。
• 增加引导角，以产生更薄的切屑和更大的剪切作用。
• 提高系统刚性。这可能涉及提高设置的稳定性或改善机器维持的程度。
• 增加磨料尺寸以增加边缘强度。

组合的优势
在某种程度上，积边是一个令人满意的问题。解决方案可能涉及提高速度，这可能导致更高的生产率。

堆积边缘的发生是因为工件材料被焊接到工具上。芯片加热到一定程度就会变得粘稠，但冷却的速度很快就会粘在芯片上。潜在的解决方案包括防止芯片变得太热，或者增加温度，使芯片在离开工具之前不会冷却。

为了防止芯片热到足以焊接，尝试应用冷却剂。其他可能的解决方案包括使用更正的径向或轴向倾斜来减少力，或选择涂层等级。该涂层既可以减少摩擦，也可以降低工具和工件之间发生反应的可能性。

获得芯片更热的相反方法是速度进入的地方。增加速度和/或进料速率可能会成功地将足够的热量放入芯片中以防止内置边缘粘附。

变形
变形涉及在切割的热量和压力下的插入物软化和翘曲。

对硬质合金这样的材料进行变形似乎很奇怪，但变形的发生实际上正在增加。曾经有一段时间，碳化物的耐热性比机床的性能好得多，因此在机床可以使用的条件下，几乎没有变形的危险。此后，机床性能不断提高，当今性能最高的机床可以在足够稳定的条件下，使硬质合金不因断裂而失效，充分利用工具使其变形。

当变形是一种危险时，可能的解决方案包括:

• 降低速度以减少热量。
• 降低进给速度以降低刀具上的压力。
• 选择耐热性或耐磨性较高的等级。
• 减少磨刀尺寸或改变为更积极的几何形状，以减少应力和热在切割边缘。
• 选择涂层等级。具体来说，使用钛氮化铝或氧化铝涂层，这两种涂层都可以有效地隔离刀具在切割过程中的高温。