整体硬质合金钻头的切削刃磨损分析图
PDC 钻头切削齿失效分析
PDC 钻头切削齿失效分析张富晓;黄志强;周已【摘要】PDC cutter failure to carry out formal was analyzed,and failure causes and failure mech-anisms were studied,corresponding improvement measures.The results showed that the main fail-ure mode of PDC cutter for breaking teeth,wear and shedding.The main reason for the failure of cutting teeth on the one hand scraping rock breaking due to impact damage caused by the cutting teeth;the other is due to the performance of the cutting teeth of the material itself is not strong, two-phase bonding strength is not high.Measures can be taken from the material formulation, structural design and the use of manufacturing.%对 PDC 钻头失效切削齿进行宏、微观形貌观察，研究其失效原因和失效机理，并提出相应改善措施。
结果表明：PDC 钻头切削齿的主要失效形式为齿的断裂、磨损和脱落；切削齿失效的主要原因是由于冲击刮削破岩对切削齿造成的损伤和切削齿材料本身的性能较差、两相结合强度不高。
可从材料配方、结构设计及制造等方面进行改进。
【期刊名称】《石油矿场机械》【年(卷),期】2015(000)009【总页数】6页(P44-49)【关键词】PDC 钻头;切削齿;失效分析【作者】张富晓;黄志强;周已【作者单位】西南石油大学化学化工学院，成都 610500;西南石油大学机电工程学院，成都 610500;西南石油大学机电工程学院，成都 610500【正文语种】中文【中图分类】TE921.1基于PDC钻头破岩效率高、钻速快、进尺多、寿命长等优点，其在石油钻井工业中发挥着重要作用，估计占全部钻井进尺的80%以上［1］。
刀具磨损、破损和使用寿命(刀具耐用度
•
刀具与切屑、工件间的接触表面经常是新鲜表面；
• 接触压力非常大；
• 接触表面的温度很高；
磨料磨损
冷焊磨损 刀具磨损形式： 扩散磨损 氧化磨损 热电磨损（扩散磨损一种）
§ 6-2刀具磨损过程及磨钝标准
6.2.1刀具磨损过程（后刀面磨损值VB随时间延长而增大）
刀具磨损过程分为三个阶段:
①初期磨损阶段（OA段）
切削时间T
图6-11刀具磨损曲线
3）在双对数坐标上是一直线（在一定速度范围内)
lg vc = - m lg T + lg A
m = tg φ
A为当 T=1s （min）时纵坐标截距
泰勒公式 （6-4）
vc =A /Tm
或：
T= C1 /vcz
（z =1/m）
A— 与工件材料有关的系数 m— 切削速度对刀具使用寿命的影响程度
Cv T 1/ m 1/ n 1/ p vc f a p
※ 当用硬质合金车刀切削碳钢时，切削用 量与刀具的经验公式为
T
Cv v f
5 c 1.75 0.75 p Nhomakorabeaa
式中 C——与工件材料、刀具材料和其他条件 v 有关的常数。
※ 切削用量中切削速度对刀具使用寿命 T 影响最大；其次是进给量；切削深度影 响最小。
6.1.2后刀面磨损 6.1.3前、后刀面同时磨损
a)后刀面磨损
b)前刀面磨损 hd > 0.5mm
c)前、后刀面 同时磨损 0.1mm< hd <0.5mm
hd <0.1mm
图1 – 24 刀具磨损的形式
★刀具磨损原因 刀具磨损经常是机械的、热的、化学的三种作用 的综合结果。 ★刀具磨损特点（状态）
枪钻加工原理及参数分析
枪钻加工原理及参数分析摘要：在金属深孔加工中，排屑及刀具寿命一直是难题，枪钻作为深孔加工的刀具之一，其切削刃参数及断屑排屑能力是影响枪钻使用寿命的主要因素。
本文通过对硬质合金枪钻钻头部分受力、断屑机理以及切削液供给的分析，提出合理的参数，改善枪钻切削条件。
关键词：枪钻断屑切削液枪钻加工系统由深孔钻机、硬质合金枪钻和高压冷却系统组成。
加工时，硬质合金枪钻通过工件自身导孔或导套进入工件，由于枪钻的独特结构，在钻削时能自导向，减少震动。
由于具有高压内冷却系统，枪钻能够连续进给且具有较高的切削速度，无需中途退刀排屑。
冷却液通过内通道到达切削部位，并将切屑带出v形排屑槽，同时能对刀具冷却并在工件切削表面形成润滑膜，降低刀具磨损。
本文主要分析外排屑枪钻的加工参数选择，其适用于加工φ2～φ20mm、长径比大于100、表面粗糙度ra12.5～3.2μm、精度it10～it8级的深孔。
1、硬质合金枪钻的结构硬质合金枪钻由钻头、钻杆、钻杆三部分组成（图1），钻头通常分为整体硬质合金、硬质合金镶片式、切削刃部分焊接cbn刀片整体硬质合金三种系列；钻头有单圆孔、双圆孔和肾形孔三种形式的冷却孔；钻头部分有小倒角，使钻杆外径小于钻头外径0.05～1mm，防止切削时摩擦已加工孔壁。
钻杆一般采用低碳或者低合金无缝钢管轧制成110～120°的v形槽，要求钻杆有足够的强度在小变形下提供钻削所需的扭矩；同时钻杆的有足够的韧性，以便吸收高速旋转所产生的震动。
2、硬质合金枪钻切削原理2.1.1钻头参数枪钻钻头的几何参数如图2所示。
其中α1为外角、α2为内角、α3α4分别为外刃第一、二后角、α5为钻尖后角、α6为内刃后角、α7与α2差值为油隙角、l为外刃宽度、d为钻头外径。
2.1.2受力分析枪钻钻头受力分析图如图3所示。
图3中f1为外刃法相力、f2为内刃法相力、fy1为外刃径向力、fy2为内刃径向力、fx1为外刃轴向力、fx2为内刃轴向力。
基于ABAQUS有限元仿真的硬质合金刀具磨损机制研究
２０２１年２月第４９卷第４期机床与液压ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＦｅｂ．２０２１Ｖｏｌ ４９Ｎｏ ４ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ ｉｓｓｎ １００１－３８８１ ２０２１ ０４ ０３３本文引用格式：吕娜．基于ＡＢＡＱＵＳ有限元仿真的硬质合金刀具磨损机制研究［Ｊ］．机床与液压，２０２１，４９（４）：１６４－１６８．ＬＶＮａ．ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｗｅａｒｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｃｅｍｅｎｔｅｄｃａｒｂｉｄｅｔｏｏｌｂａｓｅｄｏｎＡＢＡＱＵＳｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｍａ⁃ｃｈｉｎｅＴｏｏｌ＆Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ，２０２１，４９（４）：１６４－１６８．收稿日期：２０１９－１０－１７作者简介：吕娜（１９８５ ），女，硕士，讲师，研究方向为机械制造㊂Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｖｎａ１９８５＠１２６ ｃｏｍ㊂基于ＡＢＡＱＵＳ有限元仿真的硬质合金刀具磨损机制研究吕娜（长春职业技术学院机电学院，吉林长春１３００００）摘要：钛合金在切削过程中会产生严重的加工硬化现象，导致切削性下降㊁刀具磨损加剧，直接影响工件的加工质量㊂为研究钛合金切削性能和刀具磨损机制，利用ＡＢＡＱＵＳ软件建立了钛合金的有限元模型，对其切削过程进行仿真分析，研究硬质合金刀具磨损机制；设计Ｔｉ６Ａｌ４Ｖ钛合金车削实验，研究不同加工参数对刀具磨损程度的影响规律㊂研究结果表明：在切削钛合金时，刀具的磨损主要发生在刀尖和后刀面位置，刀具的磨损长度随车削速度的增加而变大，随车削深度的增加而减小，随进给量的增加呈现出先减小后变大的情况，实验和仿真结果趋于一致，平均误差在６％以内㊂关键词：钛合金；硬质合金刀具；刀具磨损；有限元仿真中图分类号：ＴＨ１６ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＷｅａｒＭｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＣｅｍｅｎｔｅｄＣａｒｂｉｄｅＴｏｏｌＢａｓｅｄｏｎＡＢＡＱＵＳＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＬＶＮａ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈａｎｇｃｈｕｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ，ＣｈａｎｇｃｈｕｎＪｉｌｉｎ１３００００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｕｒｉｎｇｔｈｅｃｕｔｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙ，ｓｅｒｉｏｕｓｗｏｒｋｈａｒｄｅｎｉｎｇｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎｗｉｌｌｏｃｃｕｒ，ｗｈｉｃｈｌｅａｄｓｔｏｔｈｅｄｅ⁃ｃｒｅａｓｅｏｆｍａｃｈｉｎａｂｉｌｉｔｙａｎｄｔｈｅａｇｇｒａｖａｔｉｏｎｏｆｔｏｏｌｗｅａｒ，ａｎｄｄｉｒｅｃｔｌｙａｆｆｅｃｔｓｔｈｅｍａｃｈｉｎｉｎｇｑｕａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｗｏｒｋｐｉｅｃｅ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｃｕｔｔｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙａｎｄｔｏｏｌｗｅａｒｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂｙｕｓｉｎｇＡＢＡＱＵＳｓｏｆｔｗａｒｅ，ｔｈｅｃｕｔｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｗａｓｓｉｍｕｌａｔｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅｗｅａｒｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｈｅｃｅｍｅｎｔｅｄｃａｒｂｉｄｅｔｏｏｌｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ．ＴｈｅＴｉ６Ａｌ４Ｖｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙｔｕｒｎｉｎｇｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍａｃｈｉｎｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎｔｈｅｗｅａｒｄｅｇｒｅｅｏｆｔｈｅｔｏｏｌ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｗｈｅｎｃｕｔｔｉｎｇｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙ，ｔｈｅｔｏｏｌｗｅａｒｍａｉｎｌｙｏｃｃｕｒｓａｔｔｈｅｔｉｐａｎｄｂａｃｋｆａｃｅ．Ｔｈｅｔｏｏｌｗｅａｒｌｅｎｇｔｈｉｎｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｕｒｎｉｎｇｓｐｅｅｄ，ｄｅｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｕｒｎｉｎｇｄｅｐｔｈ，ａｎｄｄｅｃｒｅａｓｅｓｆｉｒｓｔａｎｄｔｈｅｎｉｎｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｆｅｅｄ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓａｒｅｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ，ｗｉｔｈａｎａｖｅｒａｇｅｅｒｒｏｒｏｆｌｅｓｓｔｈａｎ６％．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙ；Ｃｅｍｅｎｔｅｄｃａｒｂｉｄｅｔｏｏｌ；Ｔｏｏｌｗｅａｒ；Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ０㊀前言随着航天航空领域的迅速发展，钛合金材料依靠其比强度高㊁耐热耐腐蚀以及抗氧化性能好等特点得到广泛的关注［１］㊂同时，钛合金由于较低的导热系数和弹性模量成为难加工材料，在加工过程中会造成切削区域温度升高，对刀具切削刃影响较大，一定程度上限制了钛合金的应用和推广［２－４］㊂近些年，学者们对钛合金切削加工过程中出现的刀具磨损问题进行了广泛而深入的研究㊂周壮［５］对钛合金材料进行车削研究，通过仿真软件ＡＢＡＱＵＳ对刀尖的温度场进行了模拟，并以此为基础分析了金刚石刀具的磨损机制，对车削中车刀的粘结磨损㊁沟槽磨损㊁扩散磨损以及崩刃进行了分类㊂张葭［６］用涂层刀具进行３０４钢钻削加工，分析了涂层对钻头磨损的改善效果以及涂层的失效机制，借助ＡｄｖａｎｔＥｄｇｅ仿真软件研究了加工中的温度和应力，并提出加工参数的优化选择㊂岳彩旭［７］利用ＰＣＢＮ刀具对模具钢进行车削，分析了前后刀面的磨损规律，并利用元素测量的方式分析了刀具的磨损机制，借助车削实验研究了车削速度和进给量对刀具磨损的影响规律㊂黄亮［８］利用ＤＥＦＯＲＭ软件对金刚石切削过程进行了模拟，研究了不同冷却方式下切削温度的变化情况，为刀具磨损的研究提供了参考㊂宋海潮等［９］设计了硬质合金刀具高速铣削模具钢实验，借助扫描电镜和能谱分析方法研究了硬质合金刀具的磨损机制，研究工艺参数对刀具寿命的影响㊂基于此，为进一步研究硬质合金刀具车削钛合金时的耐用性能，提高加工后的表面质量和加工精度，利用ＡＢＡＱＵＳ软件建立硬质合金刀具车削钛合金的有限元模型，研究不同工艺参数条件下切削区域温度场和应力场的变化情况，分析刀具切削过程中的磨损机制，并通过钛合金车削实验，对刀具磨损理论模型的合理性进行验证㊂１ 有限元仿真１ １㊀建立几何模型为降低刀具切削实验过程的经济成本，首先通过有限元仿真方式对硬质合金刀具的磨损机制进行研究㊂如图１所示为利用有限元仿真软件ＡＢＡＱＵＳ建立的硬质合金刀具和钛合金工件的几何模型㊂图１㊀车削仿真几何模型在加工中刀具磨损受到多方面因素的影响，主要为加工参数㊁加工环境㊁冷却条件以及机床设备等㊂为了提高仿真结果的准确性，对ＡＢＡＱＵＳ仿真进行如下假设：（１）加工过程中不会发生崩刃等刀具损坏情况；（２）工件材料各向同性并且材质均匀，并且不会发生切削相变等情况；（３）车削加工中始终保持稳定状态，不会出现积屑瘤等情况㊂１ ２㊀材料本构方程车削加工中刀具磨损的主要因素包含了切削温度，因此使用在材料热软化㊁应变以及应变率方面具有强关联性的Ｊｏｈｎｓｏｎ－Ｃｏｏｋ模型作为本构方程，可表示为σ＝Ａ＋Ｂεｎ[]１＋ｃｌｎε㊃ε㊃０æèçöø÷éëêêùûúú㊃１－Ｔ－ＴｒＴｍ－Ｔｒæèçöø÷ｍéëêêùûúú（１）式中：σ为材料在加工中受到的流动应力；Ａ为材料的屈服强度；Ｂ为材料的极限强度；ｃ为应变敏感率；ｎ为应变硬化指数；ｍ为温度敏感系数；ε㊃０为参考应变速率；Ｔｒ为参考温度；Ｔｍ为材料的熔点㊂模型的具体参数［１０］如表１所示㊂表１㊀钛合金参数参数Ａ／ＭＰａＢ／ＭＰａｃｎｍ参数值８７５７９３０．０１１０．３８６０．７１１ ３㊀接触属性设置为研究车削加工中的刀具磨损情况，首先要定义硬质合金刀具和钛合金工件的接触属性㊂对于刀具和工件之间的接触方式，将法向的接触属性设置为 硬 接触；在切向方向，由于加工时二者之间的相互摩擦对切削力和切削温度的变化具有重要影响，根据库仑摩擦定律对摩擦因数进行设置，其表达式为τｆ＝μσｎ㊀㊀㊀μσｎ＜τｍａｘτｍａｘ㊀㊀㊀μσｎȡτｍａｘ{（２）式中：τｆ为接触面位置的摩擦剪切压力；σｎ为工件和刀具之间的正压力；τｍａｘ为接触面位置的最大摩擦剪切压力；μ为摩擦因数㊂１ ４㊀材料失效准则工件材料的失效方式采用剪切失效模型，当单元节点上的等效塑性应变值参数Ｄ超过１时，就可以判定工件发生失效分离，此处单元将被删除［９］㊂Ｄ＝ðΔεｐｉεｐｆ（３）式中：Ｄ为量纲一化的累计损伤参数；εｐｉ为瞬时塑性应变增量；εｐｆ为材料的失效应变㊂１ ５㊀仿真及分析图２所示为钛合金车削仿真，可以看出：随着硬质合金刀具和工件接触，刀具切削刃受到工件的冲击，在冲击作用下刀具表面出现应力集中㊂此时由于刀具进给速度不大，并没有出现崩刃等导致刀面损坏的情况，与实际加工基本一致㊂图２㊀钛合金车削仿真随着刀具切削刃压入深度逐渐增加，工件基体受到切削刃的作用产生弹性变形，当最大应力超过工件的最大强度极限后，材料和基体发生分离形成切屑㊂图３所示为切削仿真中加工区域温度的变化㊂在切削过程中，第一切削区域内工件受到刀具的挤压产生较大的变形，单元格之间的扭曲变形十分严重，并且温度出现明显的升高；第二切削区域内受到加工时切屑变形的影响，温度在工件和刀具接触的位置出现最大值，若不进行冷却降温处理，会对硬质合金刀具的耐用性产生显著的影响；第三切削区域内刀具的后刀面和加工后的表面之间受到挤压和摩擦作用产生热㊃５６１㊃第４期吕娜：基于ＡＢＡＱＵＳ有限元仿真的硬质合金刀具磨损机制研究㊀㊀㊀量，导致温度升高㊂图３㊀工件和刀具温度仿真图４所示为车削仿真中刀具和工件应力的变化㊂工件在第一切削区域和第三切削区域内受到的应力处于较高的水平，在第二切削区域内的应力水平略低，此时在工件内部应力梯度的变换十分平缓，没有出现应力集中现象㊂相较于工件内部平稳的应力分布情况，此时在工具的切削刃和后刀面上应力较为集中，并且明显高于刀具其他位置的应力等级，在此位置将容易发生刀具磨损现象㊂图４㊀刀具和工件应力仿真图５所示为刀具受切削温度影响而产生的磨损㊂可以看出：在切削加工时虽然切屑温度较高，但热量并没有有效地转移到前刀面上，此时前刀面受到温度的影响较小；而切削刃和后刀面处由于与工件充分接触，加剧了切削刃的磨损程度㊂图５㊀刀具磨损和温度仿真图６所示为刀具受切削应力影响而产生的磨损㊂可以看出：切削刃处受到工件的挤压和划擦，表面应力集中现象十分明显并发生轻微的磨损，和切屑接触的前刀面位置虽然存在应力升高情况，但此时并没有造成刀具磨损㊂图６㊀刀具磨损和应力仿真２ 车削实验为验证有限元仿真模型，设计了硬质合金刀具车削钛合金实验，如图７所示，使用高精密车床，工件材料为Ｔｉ６Ａｌ４Ｖ钛合金棒料㊂图７㊀车削加工实验实验前将棒料除去氧化层并加工至统一尺寸，实验过程中使用切削液对加工区域进行冷却和润滑，棒料车削长度和深度分别为５０㊁２ｍｍ，控制每组实验过程中工件的车削体积为定值，车削实验参数和仿真参数保持一致，加工参数如表２所示，每次实验后更换新刀具进行下一组实验㊂表２㊀车削加工参数编号车削速度／（ｍ㊃ｍｉｎ－１）车削深度／ｍｍ进给量／（ｍｍ㊃ｒ－１）１－７６０ １８００．２５０．３８－１４１２００．１５ ０．４５０．３１５－２１１２００．２５０．１ ０．４㊀㊀实验结束后使用激光共聚焦显微镜对加工后的刀具形貌进行拍摄，并使用软件对后刀面的磨损长度进行测量㊂图８所示为硬质合金刀具车削加工后的表面磨损形貌㊂㊃６６１㊃机床与液压第４９卷图８㊀硬质合金刀具磨损从图８（ａ）中可以看出：切削刃和后刀面位置的磨损量最大，距离切削刃的位置越远磨损量越小㊂这是由于车削加工时刀尖最先和工件接触，此时强度较低的刀尖承受较大的应力，造成以刀尖为中心的区域迅速磨损，因而形成突出的硬质点压入刀具材料基体内部，在摩擦的作用下对刀具表面进行刻划，形成犁沟状划痕㊂从图８（ｂ）中可以明显观察到其他材料粘附在刀具表面，经超声清洗后黏接物仍无法有效去除；在刀具磨损平面存在一些不规则凹坑，说明加工过程中还存在着材料之间的粘接磨损㊂这是由于工件和刀具之间的相对速度较大，在强烈的摩擦和变形作用下导致温度升高，在工件材料导热率较低的情况下刀尖温度迅速升高进而达到工件的熔点，导致工件和刀具之间的原子相互吸引而结合在一起，形成粘接磨损㊂３㊀结果与分析通过对实验后刀具的磨损形貌进行观察，可以看出在不同的工艺参数条件下硬质合金刀具的磨损量具有显著的区别，使用后刀面的磨损长度作为磨损量的评价指标进行具体评价分析㊂（１）车削速度对刀具磨损的影响图９所示为不同车削速度条件下，实验和仿真后硬质合金刀具磨损长度的变化情况㊂可以看出：以车削速度为单因素变量的实验和仿真中，整体上看刀具的磨损长度和车削速度之间呈正相关㊂当车削速度处于较低水平时，刀具的磨损长度几乎没有太大增长，这是由于较低的车削速度产生的切削热较少，可以通过工件和切削液得到有效扩散，降低了刀具发生粘接磨损的概率㊂当车削速度增大后，由于切削区域的热量传递到刀具表面，导致刀尖位置温度升高，降低了硬质合金刀具的强度并且加剧了工件和刀具之间的粘接磨损情况㊂对比实验和仿真结果，可以得出实验和理论之间的平均误差为４ １％左右㊂（２）车削深度对刀具磨损的影响图１０所示为不同车削深度条件下，实验和仿真后硬质合金刀具磨损长度的变化情况㊂可以看出：随着车削深度的增加，硬质合金刀具的磨损长度整体上呈现出逐渐降低的趋势㊂在车削深度较小时属于加工硬化层中切削，对刀具的磨损造成显著的影响；随着车削深度的增加，切削刃逐渐远离硬化层，刀具磨损量平稳降低㊂实验和理论之间的平均误差为５ ６％左右㊂图９㊀刀具磨损长度和车削速度的关系㊀㊀图１０㊀刀具磨损长度和车削深度的关系（３）进给量对刀具磨损的影响图１１所示为不同进给量条件下，实验和仿真后硬质合金刀具磨损长度的变化情况㊂可以看出：随着进给量的增加，磨损长度呈现出先降低后升高的趋势㊂初期由于进给量的增加，避免了刀具在加工硬化图１１㊀刀具磨损长度和进给量的关系层内对工件进行切削，随着刀具远离钛合金加工硬化层，硬质合金刀具磨损长度逐渐降低；之后进给量继续增加造成切削刃温度过高，减弱了刀具的强度，从而加剧了刀具的磨损㊂实验和理论之间的平均误差为５ ７％左右㊂４㊀结束语本文作者首先通过ＡＢＡＱＵＳ软件建立了车削的仿真模型，从刀具的温度和应力角度分析了磨损机制，并进行了硬质合金刀具车削钛合金的实验，对理论模型进行了验证㊂主要得出以下几点结论：（１）在进行钛合金车削加工过程中，硬质合金刀具的磨损主要发生在刀尖和后刀面位置，磨损的基本方式为摩擦磨损和粘接磨损㊂（２）当车削速度在１４０ｍｍ／ｍｉｎ以下时，刀具的磨损长度呈现出平稳波动的趋势，当车削速度大于１４０ｍｍ／ｍｉｎ时，磨损长度出现急剧增加的趋势；随着车削深度的增加，刀具磨损长度整体上呈现逐渐降低的趋势，在使用硬质合金刀具车削钛合金时应使用较大的车削深度；随着进给量的增加，刀具的磨损长度出现先降低后增加的情况，当进给量达到０ ２ｍｍ／ｒ时，刀具磨损量最低㊂（３）通过对比实验和仿真模型的刀具磨损长度，可以得出两者之间的平均误差在６％以内㊂研究结果为刀具寿命预测以及切削参数的选取提供了参考㊂㊃７６１㊃第４期吕娜：基于ＡＢＡＱＵＳ有限元仿真的硬质合金刀具磨损机制研究㊀㊀㊀参考文献：［１］ＥＺＵＧＷＵＥＯ，ＢＯＮＮＥＹＪ，ＹＡＭＡＮＥＹ．Ａｎｏｖｅｒｖｉｅｗｏｆｔｈｅｍａｃｈｉｎａｂｉｌｉｔｙｏｆａｅｒｏｅｎｇｉｎｅａｌｌｏｙｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅ⁃ｒｉａｌｓＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００３，１３４（２）：２３３－２５３．［２］赵民，张阔．金刚石铣刀切削石材磨损实验研究［Ｊ］．机械设计与制造，２０１９（４）：１４３－１４５．ＺＨＡＯＭ，ＺＨＡＮＧＫ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｎｃｕｔｔｉｎｇｓｔｏｎｅｗｅａｒｏｆｄｉａｍｏｎｄｍｉｌｌｉｎｇｃｕｔｔｅｒｓ［Ｊ］．ＭａｃｈｉｎｅｒｙＤｅｓｉｇｎ＆Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ，２０１９（４）：１４３－１４５．［３］邵维范．基于纳米流体冷却的钛合金车削温度场分析［Ｊ］．金刚石与磨料磨具工程，２０１９，３９（５）：９７－１０２．ＳＨＡＯＷＦ．Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｕｒｎｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄｏｆｔｉｔａｎｉ⁃ｕｍａｌｌｏｙｂａｓｅｄｏｎｎａｎｏｆｌｕｉｄｃｏｏｌｉｎｇ［Ｊ］．Ｄｉａｍｏｎｄ＆Ａｂｒａ⁃ｓｉｖｅｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１９，３９（５）：９７－１０２．［４］任梦羽，姜增辉，于海鸥．铣削方式对高速铣削ＴＣ４钛合金刀具磨损的影响［Ｊ］．机械设计与制造，２０１５（７）：７７－７９．ＲＥＮＭＹ，ＪＩＡＮＧＺＨ，ＹＵＨＯ．ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｔｏｏｌｗｅａｒｏｆｍｉｌｌｉｎｇｍｏｄｅｉｎｈｉｇｈｓｐｅｅｄｍｉｌｌｉｎｇｏｆＴＣ４［Ｊ］．ＭａｃｈｉｎｅｒｙＤｅｓｉｇｎ＆Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ，２０１５（７）：７７－７９．［５］周壮．纳米流体微量润滑钛合金切削刀具磨损研究［Ｄ］．哈尔滨：哈尔滨工业大学，２０１８．ＺＨＯＵＺ．Ｔｏｏｌｗｅａｒｉｎｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙｔｕｒｎｉｎｇｕｎｄｅｒｎａｎｏｆｌｕ⁃ｉｄｓｍｉｎｉｍｕｍｑｕａｎｔｉｔｙｌｕｂｒａｃａｔｉｏｎ［Ｄ］．Ｈａｒｂｉｎ：ＨａｒｂｉｎＩｎ⁃ｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１８．［６］张葭．３０４钢的涂层刀具切削性能和失效机理研究［Ｄ］．西安：西安理工大学，２０１８．ＺＨＡＮＧＪ．Ｓｔｕｄｙｏｎｃｕｔｔｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｆａｉｌｕｒｅｍｅｃｈａ⁃ｎｉｓｍｏｆｃｏａｔｉｎｇｔｏｏｓｆｏｒ３０４ｓｔｅｅｌｃｕｔｔｉｎｇ［Ｄ］．Ｘｉ ａｎ：Ｘｉ ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１８．［７］岳彩旭．模具钢硬态切削过程刀具磨损及表面淬火效应研究［Ｄ］．哈尔滨：哈尔滨理工大学，２０１２．ＹＵＥＣＸ．Ｔｏｏｌｗｅａｒａｎｄｓｕｒｆａｃｅｑｕｅｎｃｈｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｆｏｒｈａｒｄｃｕｔｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆｄｉｅｓｔｅｅｌ［Ｄ］．Ｈａｒｂｉｎ：ＨａｒｂｉｎＵｎｉ⁃ｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１２．［８］黄亮．模具钢金刚石切削时冷却润滑条件对刀具磨损影响的研究［Ｄ］．哈尔滨：哈尔滨工业大学，２０１５．ＨＵＡＮＧＬ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｃｏｏｌｉｎｇａｎｄｌｕｂｒｉ⁃ｃａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｎｔｏｏｌｗｅａｒｉｎｄｉａｍｏｎｄｃｕｔｔｉｎｇｏｆｄｉｅｓｔｅｅｌ［Ｄ］．Ｈａｒｂｉｎ：ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１５．［９］宋海潮，冯晓梅，滕宏春，等．涂层硬质合金力高速铣削Ｃｒｌ２模具钢的破损失效分析［Ｊ］．机床与液压，２０１０，３８（２０）：１０－１１．ＳＯＮＧＨＣ，ＦＥＮＧＸＭ，ＴＥＮＧＨＣ，ｅｔａｌ．ＡｎａｌｙｓｅｏｎｔｏｏｌｆｒａｃｔｕｒｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｉｎＣｒ１２ｍｉｌｌｉｎｇｗｉｔｈｃｏａｔｅｄｃａｒｂｉｄｅｔｏｏｌｓ［Ｊ］．ＭａｃｈｉｎｅＴｏｏｌ＆Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ，２０１０，３８（２０）：１０－１１．［１０］ＸＩＹ，ＢＥＲＭＩＮＧＨＡＭＭ，ＷＡＮＧＧ，ｅｔａｌ．ＦＥＡｍｏｄｅｌｌｉｎｇｏｆｃｕｔｔｉｎｇｆｏｒｃｅａｎｄｃｈｉｐｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｒｍａｌｌｙａｓｓｉｓｔｅｄｍａｃｈｉｎｉｎｇｏｆＴｉ６Ａｌ４Ｖａｌｌｏｙ［Ｊ］．ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅＦｏｒｕｍ，２０１３，７６５：３４３－３４７．（责任编辑：张楠）（上接第１８２页）［１０］ＢＡＲＢＡＲＩＮＯＳ，ＳＡＡＶＥＤＲＡＦＬＯＲＥＳＥＩ，ＡＪＡＪＲＭ，ｅｔａｌ．Ａｒｅｖｉｅｗｏｎｓｈａｐｅｍｅｍｏｒｙａｌｌｏｙｓｗｉｔｈａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｔｏｍｏｒｐｈｉｎｇａｉｒｃｒａｆｔ［Ｊ］．ＳｍａｒｔＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，２０１４，２３（６）：０６３００１．［１１］ＭＩＮＯＲＯＷＩＣＺＢ，ＬＥＯＮＥＴＴＩＧ，ＳＴＥＦＡＮＳＫＩＦ，ｅｔａｌ．Ｄｅ⁃ｓｉｇｎ，ｍｏｄｅｌｌｉｎｇａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｏｆａｍｉｃｒｏ⁃ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇａｃｔｕａｔｏｒｂａｓｅｄｏｎｍａｇｎｅｔｉｃｓｈａｐｅｍｅｍｏｒｙａｌｌｏｙｓ［Ｊ］．ＳｍａｒｔＭａｔｅｒｉ⁃ａｌｓａｎｄＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，２０１６，２５（７）：０７５００５．［１２］ＺＨＡＮＧＱＸ，ＦＵＱＨ，ＷＡＮＧＬＰ，ｅｔａｌ．Ｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆｄａｍｐｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｍａｇ⁃ｎｅｔｉｃｓｈａｐｅｍｅｍｏｒｙａｌｌｏｙ［Ｊ］．ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＭａｔｅｒｉａｌｓ，２０１８，１９（４）：２７２－２７８．［１３］ＲＩＣＣＡＲＤＩＬ，ＮＡＳＯＤ，ＪＡＮＯＣＨＡＨ，ｅｔａｌ．Ａｐｒｅｃｉｓｅｐｏｓｉ⁃ｔｉｏｎｉｎｇａｃｔｕａｔｏｒｂａｓｅｄｏｎｆｅｅｄｂａｃｋ⁃ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｍａｇｎｅｔｉｃｓｈａｐｅｍｅｍｏｒｙａｌｌｏｙｓ［Ｊ］．Ｍｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓ，２０１２，２２（５）：５６８－５７６．［１４］涂福泉，毛阳，刘春雨，等．ＭＳＭＡ驱动器温控装置的设计与实现［Ｊ］．材料导报，２０１３，２７（２４）：１４０－１４３．ＴＵＦＱ，ＭＡＯＹ，ＬＩＵＣＹ，ｅｔａｌ．Ｄｅｓｉｇｎａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔａ⁃ｔｉｏｎｏｆｔｈｅＭＳＭＡａｃｔｕａｔｏｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌｄｅｖｉｃｅ［Ｊ］．ＭａｔｅｒｉａｌｓＲｅｖｉｅｗ，２０１３，２７（２４）：１４０－１４３．［１５］ＬＩＫＨＡＣＨＥＶＡＡ，ＵＬＬＡＫＫＯＫ．Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｍｏｄｅｌｏｆｌａｒｇｅｍａｇｎｅｔｏｓｔｒａｉｎｅｆｆｅｃｔｉｎｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｈａｐｅｍｅｍｏｒｙａｌｌｏｙｓ［Ｊ］．ＥＰＪＤｉｒｅｃｔ，２０００，１（１）：１－９．［１６］施虎，何彬，汪政，等．磁控形状记忆合金驱动特性及其在液压阀驱动器中的应用分析［Ｊ］．机械工程学报，２０１８，５４（２０）：２３５－２４４．ＳＨＩＨ，ＨＥＢ，ＷＡＮＧＺ，ｅｔａｌ．Ｍａｇｎｅｔｏ⁃ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｂｅｈａｖ⁃ｉｏｒｏｆｍａｇｎｅｔｉｃｓｈａｐｅｍｅｍｏｒｙａｌｌｏｙａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｈｙｄｒａｕｌｉｃｖａｌｖｅａｃｔｕａｔｏｒ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉ⁃ｎｅｅｒｉｎｇ，２０１８，５４（２０）：２３５－２４４．［１７］ＪＯＫＩＮＥＮＴ，ＵＬＬＡＫＫＯＫ，ＳＵＯＲＳＡＩ．Ｍａｇｎｅｔｉｃｓｈａｐｅｍｅｍｏｒｙｍａｔｅｒｉａｌｓ⁃ｎｅｗｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｉｅｓｔｏｃｒｅａｔｅｆｏｒｃｅａｎｄｍｏｖｅｍｅｎｔｂｙｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｓ［Ｃ］／／ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆＩｎｔｅｒ⁃ｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＭａｃｈｉｎｅｓ＆Ｓｙｓｔｅｍｓ．Ｓｈｅｎｙａｎｇ：ＩＥＥＥ，２００１．［１８］ＺＨＡＮＧＡＹ，ＴＵＦＱ，ＣＨＥＮＫＳ，ｅｔａｌ．ＡｔｙｐｅｏｆＭＳＭＡｅｌｅｃｔｒｏ⁃ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｅｒｖｏｖａｌｖｅｂａｓｅｄｏｎｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋｉｎ⁃ｖｅｒｓｅｓｙｓｔｅｍｃｏｎｔｒｏｌ［Ｃ］／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅ３２ｎｄＣｈｉ⁃ｎｅｓｅＣｏｎｔｒｏｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ．Ｘｉ ａｎ：ＩＥＥＥ，２０１３．［１９］ＴＵＦＱ，ＭＡＯＹ，ＸＵＲＢ．Ａｎｅｗｔｙｐｅｅｌｅｃｔｒｏｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｅｒｖｏｖａｌｖｅｂａｓｅｄｏｎｍａｇｎｅｔｉｃｓｈａｐｅｍｅｍｏｒｙａｌｌｏｙ［Ｊ］．ＡｄｖａｎｃｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓＲｅｓｅａｒｃｈ，２０１３，８７３：９１－９４．［２０］ＳＡＲＥＮＡ，ＳＭＩＴＨＡＲ，ＵＬＬＡＫＫＯＫ．Ｉｎｔｅｇｒａｔａｂｌｅｍａｇ⁃ｎｅｔｉｃｓｈａｐｅｍｅｍｏｒｙｍｉｃｒｏｐｕｍｐｆｏｒｈｉｇｈ⁃ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｐｒｅｃｉ⁃ｓｉｏｎｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＭｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃｓａｎｄＮａｎｏｆｌｕｉｄｉｃｓ，２０１８，２２（４）：３８．（责任编辑：张楠）㊃８６１㊃机床与液压第４９卷。
整体硬质合金钻头
图标说明 Icon Explain图标Icon说明Explanation图标Icon说明Explanation圆柱平头立铣刀刀尖Tool nose of cylindrical flattened end mill 18°螺旋角Helix angle 18°圆弧头立铣刀刀尖Toric end mill nose 25°螺旋角Helix angle 25°球头立铣刀Ball nose end mills 28°螺旋角Helix angle 28°两齿铣刀中心铣削一齿过中心2-tooth mill with one teeth overpass the center 35°螺旋角Helix angle 35°两齿铣刀中心铣削2-tooth mill for center milling 30°螺旋角Helix angle 30°三齿铣刀中心铣削一齿过中心3-tooth mill with one teeth overpass the center 40°螺旋角Helix angle 40°三齿铣刀齿不过中心3-tooth mill with teeth non-overpass the center 45°螺旋角Helix angle 45°四齿铣刀中心铣削4-tooth mill for center milling 50°螺旋角Helix angle 50°五齿及五齿以上铣刀非中心铣削Mills with 5 teeth or above not for center milling 钻孔深度为钻头直径的3倍The maximum depth of drilling is 3DDIN6535HA圆柱直柄DIN6535HA straight shank 钻孔深度为钻头直径的5倍The maximum depth of drilling is 5DDIN6535HB削平直柄DIN6535HB Weldon 小径多用途麻花钻Small diameter twist drillsDIN6535HE斜削直柄DIN6535HE whistle notch shank 小径多用途麻花钻Small diameter twist drills普通圆柱直柄Straight shank 普通麻花钻General twist drills方头直柄Square and straight shank 外冷多用途麻花钻Multi-purpose twist drill with outer cooling铰刀被加工孔精度等级Precision class for hole with reamers 内冷多用途麻花钻Multi-purpose twist drill with inner cooling铰刀被加工孔精度等级Precision class for hole with reamers 三刃钻3-lip drills钢Steel 内冷直槽钻Straight flute Drills with inner cooling不锈钢Stainless steel 丝锥切削锥长度Cutting length of the tap铸铁Cast iron 丝锥牙型角The tooth-like angle of tap非铁材料Non-ferrous materials 丝锥精度Tap precision高温合金，钛合金Superalloy and Titanium alloy.丝锥精度Tap precision硬材料Hardened material 丝锥精度Tap precision抗拉强度、布氏硬度、洛氏硬度对照表FF抗拉强度、布氏硬度、洛氏硬度对照表Comparison Table for tensile strength, Vickers hardness, Brinell hardness and Rockwell hardnessN/mm 2HV10HB HRC 920287273289402932782997030228730995310295311020317301321050327311331080336319341110345328351140355337361170364346371200373354381230382363391260392372401260403383411330413393421360423402431400434413441440446424451480458435461530473449471570484460481620497472491680514488501730527501511790544517521845560632531910578549541980596567552050615584562140639607576556225867559698607206174562773638006482965864669006794068N/mm 2HV10HB HRC2407571255807627085812859086305959032010095335105100350110105370115109385120114400125119415130124430135128450140133465145138480150143495155147510160152530165157545170162560175166575180171595185176610190181625195185640200190660205195675210199690215204705220209720225214740230219755235223770240228785245233800250238228202552422383526024724860268255258702722582690028026627整体硬质合金钻头Solid carbide drills钻头目录 Content for drillD阶梯钻 Step drill直槽钻 Straight fluted drillD 1整体硬质合金钻头Solid carbide drillsD 2D整体硬质合金钻头编码规则Code rule of the solid carbide drillD-钻头 D-drill刀具大类Tool Type用途分组Application rangeM-不锈钢用 M-stainless steelK-铸铁用 K-Cast ironN-有色金属用 N-non-ferrous materialG-通用 G-generalD G-A T A03C-D20-M结构特性Point typeA-型 A-Type B-型 B-TypeC-型 C-Type E-型 E-TypeN-型 N-Type R-型 R-Type刀具类型Structural typeT-麻花钻 T-twist drillL-三刃钻 L-three cutting edges drillS-阶梯钻 S-step drillP-直槽钻 P-straight fluted drillC-NC中心钻 C-NC centre drillA-圆柱直柄 E-斜削柄 DIN6535HA/HED-普通直柄 D-common shankM-莫氏柄 M-mose shank柄部类型Shank type钻孔深度Depth of drilling03-3D 05-5D 08-8D 10-10D03-The depth of drilling is 3DNC中心钻表示顶角90-90°顶角 NC centre drill point angle120-120°顶角NC centre drill point angleC-内冷 C-inter coolant外冷-缺省 outer coolant default冷却方式基本型号 Basic Type附加部分 Additional PartDiameter identifierThe value of DiameterCoating Type B/C/M/N非涂层-缺省 Non-Coating defaultD 3DNC中心钻 NC centre drillDK-NCA9090°NC中心钻90°NC centre drill冷却方式Coolant type 外Outside 柄部型式Type of shank 直柄 d2Straight shank d2适应场合Application适合于在数控机床上打中心孔和倒角。
基于Usui模型的硬质合金刀具切削高强度钢磨损仿真研究
基于Usui模型的硬质合金刀具切削高强度钢磨损仿真研究姜增辉;宋亚洲;贾民飞【摘要】高强度钢切削加工中的刀具磨损对切削效率和加工成本有着重要的影响.通过切削仿真研究刀具磨损具有成本低、可选参数范围大等优点.基于Usui模型建立了采用硬质合金刀具切削高强度钢的刀具磨损仿真模型,并对磨损模型进行了实验验证.仿真研究了刀具几何角度对刀具后刀面磨损的影响规律.结果表明,刃口半径对后刀面磨损影响最大,且后刀面磨损随刃口半径增大而增大,随前角和后角的增大而减小.【期刊名称】《制造技术与机床》【年(卷),期】2019(000)005【总页数】5页(P112-115,121)【关键词】硬质合金刀具;后刀面磨损;高强度钢;刃口半径;前角【作者】姜增辉;宋亚洲;贾民飞【作者单位】沈阳理工大学机械工程学院,辽宁沈阳110159;沈阳理工大学机械工程学院,辽宁沈阳110159;沈阳理工大学机械工程学院,辽宁沈阳110159【正文语种】中文【中图分类】TG501.1高强度钢作为近些年来崛起的新型材料，因其强度高、耐腐蚀性好、耐高温及良好的成形性等特点被广泛用于汽车、建筑、国防科技等各个领域[1］。
这类高强度钢在切削加工过程中刀具磨损严重，为了对切削参数进行合理的选择，提高加工效率和改善工件表面质量，对高强度钢切削中刀具磨损规律的研究就显得十分的重要。
通过仿真研究刀具磨损具有成本相对较低、可选研究参数范围大等优点，近年来逐渐受到一些学者的关注。
岳芸[2］通过运用DEFORM-3D软件，采用Usui刀具磨损模型研究了合金钢30CrNiMo8材料在不同切削参数下的刀具磨损情况，验证了有限元法研究刀具磨损的合理性。
李尧等人[3］基于 ABAQUS进行了30CrMnSiA合金钢正交切削有限元仿真模拟，得到切削时最佳的主轴转速。
Yen[4］等运用DEFORM-2D，利用Kitagawa修正后的Usui差分磨损模型，独立地开发了一种能够同时对刀具的前后刀面进行磨损预测研究的系统。
磨钻头技巧
三尖七刃锐当先、月牙弧槽分两边，侧外刃再开槽，横刃磨低、窄又尖。
群钻优于其它钻头的原因：标准麻花钻60% 的轴向阻力来自横刃，因横刃前角达-60 °左右。
“群钻”把麻花钻横刃磨去80% ～90% ，并形成两条内刃，内刃前角由-60 °加大为0°～-10°，从而使轴向阻力减少50% 左右，进给感觉特别轻快。
群钻再外直刃上刃磨出月牙槽，从而使分屑更细，排屑更流畅。
钻孔时产生的环行筋，有利于钻头定心，保证钻孔“光”和“圆”。
其钻矩降低30% 左右，所以它可以用较大的进给量钻孔。
外刃锋角135 °，内刃锋角120 °，钻尖高0.06d ，使它同时具备优良的钻薄板性能。
由于切削阻力小，定心准、稳，所以特别适合在手电钻上使用。
麻花钻对于机械加工来说，它是一种常用的钻孔工具。
结构虽然简单，但要把它真正刃磨好，也不是一件轻松的事。
关键在于掌握好刃磨的方法和技巧，方法掌握了，问题就会迎刃而解。
我这里介绍一下对麻花钻的手工刃磨技巧。
麻花钻的顶角一般是118 °，也可把它当作120 ° 来看待。
刃磨钻头主要掌握几个技巧：1、刃口要与砂轮面摆平。
磨钻头前，先要将钻头的主切削刃与砂轮面放置在一个水平面上，也就是说，保证刃口接触砂轮面时，整个刃都要磨到。
这是钻头与砂轮相对位置的第一步，位置摆好再慢慢往砂轮面上靠。
2、钻头轴线要与砂轮面斜出60 °的角度。
这个角度就是钻头的锋角，此时的角度不对，将直接影响钻头顶角的大小及主切削刃的形状和横刃斜角。
这里是指钻头轴心线与砂轮表面之间的位置关系，取60 °就行，这个角度一般比较能看得准。
这里要注意钻头刃磨前相对的水平位置和角度位置，二者要统筹兼顾，不要为了摆平刃口而忽略了摆好度角，或为了摆好角度而忽略了摆平刃口。
3、由刃口往后磨后面。
刃口接触砂轮后，要从主切削刃往后面磨，也就是从钻头的刃口先开始接触砂轮，而后沿着整个后刀面缓慢往下磨。
整体硬质合金刀具磨削裂纹的原因分析及其工艺改进
整体硬质合金刀具磨削裂纹的原因分析及其工艺改进1 引言整体硬质合金刀具在航空航天业、模具制造业、汽车制造业、机床制造业等领域得到越来越广泛的应用，尤其是在高速切削领域占有越来越重要的地位。
在高速切削领域，由于对刀具安全性、可靠性、耐用度的高标准要求，整体硬质合金刀具内在和表面的质量要求也更加严格。
而随着硬质合金棒材尤其是超细硬质合金材质内在质量的不断提高，整体硬质合金刀具表面的质量情况越来越受到重视。
众所周知，硬质合金刀具的使用寿命除了与其耐磨性有关外，也常常表现在崩刃、断刃、断裂等非正常失效方面，磨削后刀具的磨削裂纹等表面缺陷则是造成这种非正常失效的重要原因之一。
这些表面缺陷包括经磨削加工后暴露于表面的硬质合金棒料内部粉末冶金制造缺陷(如分层、裂纹、未压好、孔洞等)以及磨削过程中由于不合理磨削在磨削表面造成的磨削裂纹缺陷，而磨削裂纹则更为常见。
这些磨削裂纹，采用肉眼、放大镜、浸油吹砂、体视显微镜和工具显微镜等常规检测手段往往容易造成漏检，漏检的刀具在使用时尤其是在高速切削场合可能会造成严重的后果，因此整体硬质合金刀具产品磨削裂纹缺陷的危害很大。
因此对整体硬质合金刀具磨削裂纹的产生原因进行分析和探讨，并提出有效防止磨削裂纹的工艺改进措施具有很重要的现实意义。
2 整体硬质合金刀具磨削裂纹的原因分析1.整体硬质合金刀具的磨削加工特点硬质合金材料由于硬度高，脆性大，导热系数小，给刀具的刃磨带来了很大困难，尤其是磨削余量很大的整体硬质合金刀具。
硬度高就要求有较大的磨削压力，导热系数低又不允许产生过大的磨削热量，脆性大导致产生磨削裂纹的倾向大。
因此，对硬质合金刀具刃磨，既要求砂轮有较好的自砺性，又要有合理的刃磨工艺，还要有良好的冷却，使之有较好的散热条件，减少磨削裂纹的产生。
一般在刃磨硬质合金刀具时，温度高于600℃，刀具表面层就会产生氧化变色，造成程度不同的磨削烧伤，严重时就容易使硬质合金刀具产生裂纹。
钻削参数
典型应用 • 小直径 • 紧密或精密公差孔
• 比深孔短
铜焊刀尖，硬质合金钻头，Coromant Delta，是对于 CoroDrill Delta-C的补充选择。可重新磨削。
典型应用
作为对于较大直径整体硬质合金的补充或当加 工稳定性不良时 – 钻头的钢制刀体能够提供 韧性
G
H
I
E5
材料
刀柄/机床
信息/索引
当使用可转位刀片钻头CoroDrill 880钻通孔时，在钻头钻出时形成一个在高速下可能弹 出的圆片。建议 – 封闭卡盘或机床。
刀柄/机床
H
旋转止动块必须用于旋转钻头。带有切屑的冷却液可能导致狭窄的座卡滞、壳体旋转和供液管围
绕壳体被拉动 – 可能导致严重的事故。如果旋转插头有一段时间没有使用，在启动机床主轴之
0.02
铣削
E
CoroDrill 880
0.03
钻削
F
钻头跳动和对准对于成功钻削极为重要。
刀具跳动
最小刀具跳动对于成功钻削是必要的。 跳动不应超过图中的数值，对准必须平行，以便得到： • 紧密的孔公差和直线度 • 良好的表面光洁度 • 一致长的刀具寿命 参见非回转钻削，第E 42页。
0.02
镗削
G 安全防护措施 – 危险点
工方法。同一切削刀具和适配器可用于不同的用途和机床。这使得对于整个机床车间 可以通过一个刀具系统标准化。 适用于CoroDrill Delta-C的高精度夹头为CoroGrip和HydroGrip。参见刀具夹紧/机 床，第G章。
C
机密
CoroGrip®
HydroGrip®
螺纹切削
D
CoroDrill Delta C
刀具破损磨损崩刃怎么办+刀具寿命如何估算(培训课件)
加入刀具破损、磨损、崩刃怎么办？从根本上分析刀具失效原因，附有解决方案，快来了解一下！刀具破损的表现D切削刃微崩当工件材料组织、硬度、余量不均匀，前角偏大导致切削刃强度偏低，工艺系统刚性不足产生振动，或进行断续切削，刃磨质量欠佳时，切削刃容易发生微崩，即刃区出现微小的崩落、缺口或剥落。
出现这种情况后，刀具将失去一部分切削能力，但还能继续工作。
继续切削中，刃区损坏部分可能迅速扩大，导致更大的破损。
2）切削刃或刀尖崩碎这种破损方式常在比造成切削刃微崩更为恶劣的切削条件下产生，或者是微崩的进一步的发展。
崩碎的尺寸和范围都比微崩大，使刀具完全丧失切削能力，而不得不终止工作。
刀尖崩碎的情况常称为掉尖。
3）刀片或刀具折断当切削条件极为恶劣，切削用量过大，有冲击载荷，刀片或刀具材料中有微裂，由于焊接、刃磨在刀片中存在残余应力时，加上操作不慎等因素，可能造成刀片或刀具产生折断。
发生这种破损形式后，刀具不能继续使用，以致报废。
4）刀片表层剥落对于脆性很大的材料，如Tie含量很高的硬质合金、陶瓷、PCBN等，由于表层组织中有缺陷或潜在裂纹，或由于焊接、刃磨而使表层存在着残余应力，在切削过程中不够稳定或刀具表面承受交变接触应力时极易产生表层剥落。
剥落可能发生在前刀面，刀可能发生在后刀面，剥落物呈片状，剥落面积较大。
涂层刀具剥落可能性较大。
刀片轻微剥落后，尚能继续工作，严重剥落后将丧失切削能力。
5）切削部位塑性变型具钢和高速钢由于强度小硬度低，在其切削部位可能发生塑性变型。
硬质合金在高温和三向压应力状态直工作时，也会产生表层塑性流动，甚至使切削刃或刀尖发生塑性变形而造成塌陷。
塌陷一般发生在切削用量较大和加工硬材料的情况下。
TiC基硬质合金的弹性模量小于WC基硬质合金，故前者抗塑性变形能力加快，或迅速失效。
PCD、PCBN基本不会发生塑性变形现象。
6）刀片的热裂当刀具承受交变的机械载荷和热负荷时，切削部分表面因反复热胀冷缩，不可避免的产生交变的热应力，从而使刀片发生疲劳而开裂。