cnc刀具寿命管理规定

cnc刀具寿命管理规定（共2篇）

1.cnc刀具寿命管理规定 篇一

金属材料和非金属的不稳定性(组织变态和加工产生内应力)造成生产的不稳定，过度依赖工人，一直困扰业界，本公司本着“技术一流，效率一流，服务一流”的精神，保证有效果解决材料形变，确保加工尺寸精度，增加耐磨耗性，增加弹力，消除应力，使组织微细化，进而提升品质，降低成本。

超冷技术是材料在热处理后，唯一可使用在已经成型的工具、刀具、零件的处理工艺，可以稳定材料的精密尺寸，提高材料的耐磨性能，恢复材料的机械性能。

超冷技术对材料的处理不仅限于材料的表面处理，而且渗透于材料内部组织，体现的是整体效应，特别是对切削工具的重磨，不影响组织结构，可以反复使用，其可重复使用性能明显优于涂层技术。超冷处理技术同时对工件能有效的减少淬火应力和增强尺寸稳定的性能。

传统产业竞争力在面临工业结构的转型与升级，必须做出正确的改变。产品品质的保证将由竞争条件转变为生存条件。工业产品的效能的提高，是工业人士所面临的课题。然而金属材料的基础工程显得更加重要，热处理的基础工作让工业产品的品质未臻完善，虽然热处理赋予金属材料生命，但是未给予寿命与效能。完整的基础的工程除前面的热处理外，尚包括后续的金属超冷处理，才是保证产品品质的基础工作。金属超冷处理(deepcryogenictreatment)将是金属产品品质的唯一选择。

超冷应用行业包括：精密冲压模具、纳米材料、精密塑胶模具、切削刀具、滚齿刀，铝合金材料、硬质合金切削刀具/夹具、粉末冶金模具等。

超冷处理针对高速钢

在超冷处理过程中，金属中大量残余奥氏体转变为马氏体，将过饱和的亚稳定马氏体降低其饱和度，降低微观应力，析出弥散，而且析出弥散的超细小碳化物在材料塑性变形时有效的阻碍错位运动，从而有效的强化了基体组织。由于超微细碳化物颗粒均匀分布在马氏体上，有效的强化晶界，从而改善了高速钢的性能，使抗冲击韧性、红硬性、耐磨性都有大幅提升。

超冷处理针对硬质合金

在超冷处理过程中，有效的将硬质合金中的内部应力的有效调整，减少钴产生的拉伸应力，增强产生微裂纹的阻力，有效的减低微裂纹的产生，从而提高了抗疲劳强度、韧性，同时增强了钴对碳化钨的结合性能，有效降低碳化物的剥离，有效提高了耐磨性能。不会发生组织变态的硬质合金经超冷处理 (deepcryogenictreatment)后可以显着的增加材料工件的使用寿命，确切的是硬质合金的组织会更加致密，同时促进时效 (aging)，增加塑性变形的阻抗，单次使用除增加30%到5倍的寿命外，积碳层从原来0.02-0.05mm提升至0.08-0.13mm，可显着降低再研磨量，

超冷处理针对铝合金

把硬铝(duralumin)固溶处理后，再进行超冷处理(deepcryogenictreatment)，由于可以促使时效及大幅度消除残余应力，因而可以提升整体机械性质。目前在国外的机械工业中运用超冷处理提升铝合金效能有很多案例，大部分经过超冷处理的材料有7075、6061等。尤其是铝合金制的运用在高速运转的机械零件经超冷处理后的使用寿命更为显着。

超冷技术国外研究运用情况

在20世纪初，国外就开始研究用过度冷却的方法改变钢的组织和性能。1938年，aii.lyjireb首先提出高速工具钢超冷处理的建议，并在理论上提出了冷到-80℃的理论根据。

美国在20世纪50年代已经开始超冷处理对金属性能影响的研究。60年代末，美国路易斯安娜理工大学机械工程系f.barron教授对5种合金钢 52100，d-2，a-2，m-2和o-1进行了细致地研究。通过对比超冷处理与未超冷处理的试样发现，超冷处理后的硬度虽然增加有限，但其磨粒磨损抗力却有显着提高。如经-84℃处理后的试样耐磨性比未处理的要提高2.0~6.6倍，经-190℃处理的试样耐磨性比-84℃处理的还要提高2.6倍。实际生产中也证实了f.barron的研究结论的正确性。

dayton公司在其生产报告中明确指出：采用-310℃f处理的冲头寿命可提高一倍。美国材料开发有限公司于1966年10月，开始利用超冷处理方法来处理承受磨损的工具和零件。70年代美国休斯航空公司、通用动力公司、通用汽车公司、steelcase及日本cannon等公司均使用超冷处理技术，特别是rialsimprovementinc,则成为专门从事超冷处理的专业性公司。前苏联也是较早采用超冷处理技术来提高高速钢刀具使用寿命的国家。

20世纪80年代，澳大利亚、罗马尼亚、德国、新加坡、英国等国家的学者对超冷处理的工艺、机理都做了一定的研究，研究结果普遍认为超冷处理可使材料的性能明显提高。

2.cnc刀具寿命管理规定 篇二

1 盾构机施工过程中刀具磨损的原因分析

我们知道,盾构机掘进在破岩过程中,刀具承受了很大的径向力与侧向力,使得刀圈刃尖因剧烈摩擦和冲击急剧磨损而降低使用寿命,为此必须经常进行检查更换,经统计红花套、黄石盾构机隧道检查刀具与换刀时间,分别占隧道工程掘进时间的19.5%,22%,费用成本占有18%～23%,不但增加人财物的消耗量和刀具更换的工作量,降低了有效工作时间,增加了施工风险,还直接导致单位掘进成本的提高。

1.1 盾构机刀具的种类与用途

我们将以AVN2440DS盾构机进行探讨,AVN2440DS盾构机刀盘上装有一组刀具,其中由7个单滚刀、6个双滚刀、5个中心滚刀,4组刮刀24把组成。刮刀:刮刀适用于软土及一些混有或交替夹有软岩的地质,其切削方式是通过对土体铲切实现对掘进面开挖,刮刀切削土层与软岩层更容易。盘形滚刀:盘形滚刀通过刀盘转动,滚刀在盾构机推进力的作用下,通过刀具对掘进面岩体转动挤压,对岩石表面挤切一个槽,同时在剪切力的作用下造成岩石开裂破碎。

1.2 刀具磨损的影响因素

在盾构机推进力作用下刀具对开挖面土体产生一定压力。随着刀盘的旋转,刀具与土砂磨料摩擦,从而产生磨损。刀具的磨损与地质条件、刀具材质及其在刀盘上的安装位置有关,并且随着刀具掘削里程的增加而增大。布置在刀盘周边的刀具由于线速度大,切削路线长,因而磨损快、易折断、寿命短。刀具损坏的主要形式有刀具的磨耗和脱落。刀具的磨耗受材质、硬度、作用的推力以及地质条件和刀具切入深度、速度、时间的影响;刀具脱落主要与安装方法有关,施工时也受刀柄的磨耗和砾石、障碍物的影响。盾构机在掘进中会遇到各种不同地层,从淤泥、黏土、砂层、砂卵石层到软岩及硬岩等。开挖过程中刀具受力复杂,工作环境恶劣。刀具的磨损与施工地层密切相关。淤泥质黏土、粉质黏土、粘质粉土等地层对刀具的磨损很小,而砂土、砂卵石砾石地层对刀具的磨损十分严重,甚至使刀具折断。这种情况在已经施工的工程中得到了印证。

1.2.1 刀圈断裂

刀圈选用材质与地质岩性不适用,当岩石抗压强度较高时,对刀圈的自身硬度要求也较高,刀圈抗冲击性能也随之下降,将造成刀圈断裂,称为冲击疲劳断裂。同时配合间隙过盈量超过规定值时,在掘进中因刀具内外温度相差较大,将会造成刀圈断裂,称为内应力断裂。在掘进过程中刀具冷却效果不好,特别是在淤泥、黏土地质或岩石断裂带夹层造成刀具被包裹,将会造成刀圈断裂,称为内应力断裂。

1.2.2 轴承损坏与刀圈偏磨

刀具密封效果差,包括有密封配合间隙、橡胶弹力与硬度、机械密封平面度、机械密封面硬度与耐磨性能等,泥砂进入刀具内部造成轴承损坏后,刀圈产生偏磨;润滑脂热膨胀系数超过规定,在刀具受热时密封油脂外溢,冷却降温时泥水进入刀具轴承内,或是装配时内部空气没有排尽,造成轴承损坏后刀圈偏磨;刀具转动部件装配间隙不合理,刀圈转动扭矩超过规定值时,轴承加速磨损而损坏;转动扭矩低于规定值时,造成密封与密封面之间自由间隙过大,密封失效,泥水进入,造成轴承损坏后刀圈偏磨。

1.2.3 滚刀壳体变形磨损

刀具壳体表面硬度低于基岩抗压强度,破碎后的岩石、砂砾石对刀具壳体长时间冲击,造成壳体变形损坏;刮刀基材或表面硬度低于基岩抗压强度,破碎后的岩石、砂砾石对刀具壳体长时间冲击,造成壳体变形损坏;采用压入式装配时,装配过盈量未达到规定要求,在受到交变冲击时松动后脱落;采用焊接时,刀齿与基体焊接出现虚焊、夹渣,造成焊接不牢固,在受到交变冲击时松动后脱落。

1.2.4 刮刀合金齿脱落

合金齿硬度与抗冲击性能,与掘进地质岩性不相适应,合金齿硬度偏高而抗冲击性差,在受到冲击时易造成合金齿断裂;在安装时螺栓扭矩未达到额定扭矩,造成螺栓松动最后断裂,刀具脱落;滚刀总成脱落后或较大较硬的岩石块对刮刀撞击,造成螺栓断裂后刀具脱落。

2 延长盾构机刀具使用寿命的措施

2.1 严格刀具制造流程

刀具生产加工必须制定一套科学合理的制造工艺,刀具制造工艺是控制刀具质量的关键。

2.1.1 滚刀的制造

盾构机滚刀完全按照掘进地质选用碳钢经表面渗碳处理,刀圈采用热煅一次滚压成型工艺,使刀具材料内部金相组织结构更加均匀致密,减少刀圈的断裂,同时在表面形成一定厚度的硬化层,具有高耐磨、抗冲击性能。选用优质热膨胀系数小的润滑油脂,同时在刀具内部安装有润滑油补偿装置,在一定温度变化范围内确保刀具的正常润滑与油脂的补充。经使用对比效果显著。由于滚刀在掘进过程中承受比岩石层抗压强度高8 MPa～12 MPa,当岩石硬度超过60 MPa时,刀圈硬度HRC 65～70,如果刀圈采用合金材料制造时,其内外硬度是一致的,具有较好的耐磨性,但抗冲击性能明显下降,不利于TBM的破岩。根据经验总结及材料机理分析,当岩石抗压强度达到或超过55 MPa时,刀具材料应选用高碳钢,表面采用高温气体渗碳达到相对硬度,形成外硬内软,具有较好耐磨性、抗冲击性能,而不适于选用合金钢作为刀圈制造材料或刀圈采用中碳钢表面镶嵌合金齿,以满足破岩性能的要求。

2.1.2刮刀的制造

根据进口刮刀在使用中易造成变形,通过物化性能分析,刮刀基材为45中碳钢或20低碳钢加工而成,表面硬度HRC 22～28,未作任何表面处理,因此在受到岩石或卵石冲击时极易产生变形。在国产刮刀生产时,做了以下制造工艺调整:材料由原来的低碳钢改为中碳钢,基材表面硬度HRC 32～36;在冲击面与棱角部位补焊0.25～0.32耐磨合金层。

2.2合理选择刀具

不同地质应选用不同材质、生产工艺的刀具,如果同一种刀具用于不同地质,刀具的使用寿命将会受到严重影响;在软地层掘进中要求刀具具有较好的抗磨性、硬度比岩石抗压强度高10 MPa～15 MPa;在硬岩掘进中,要求刀具有良好的耐磨性、抗冲击性。

2.3严格刀具加工与密封

刀具生产加工工艺对刀具使用寿命的影响,煅造与热处理工艺的影响最为重要,生产过程中工艺控制将直接造成金属材质的内部缺陷,在刀具受到冲击、振动、压力的作用下,内部缺陷将形成微小裂纹而不断延伸与扩展,最终造成断裂,控制好刀具生产工艺可以显著的提高刀具的寿命。同时刀具密封是影响刀具使用寿命的主要原因之一,由于密封的早期损坏,造成刀具轴承损坏与刀圈偏磨、壳体损坏及整个刀具总成的报废,选择正确的密封形式是保证滚刀寿命的一个重要因素。

总之,盾构机施工在我国还处于刚刚起步阶段,随着经济的发展,会有越来越多的穿越工程选择盾构机形式,不管在何种形式的盾构机施工中,刀具研究技术一直是盾构机应用的关键因素。

参考文献

[1]张国京.适用于沙卵石地层的涂鸦平衡盾构研究[J].市政技术,2004,22(sup):117-121.

[2]管会生,高波.盾构切削刀具寿命的计算[J].工程机械,2006(1):33-36.

[3]吴煜宇,吴湘滨,尹俊涛.关于TBM施工隧洞围岩分类方法的研究[J].水文地质工程地质,2006(5):120-123.

[4]张松杰.浅谈盾构的选型与关键参数的选择[J].山西建筑,2009,35(10):140-142.