路面冷銑刨機(jī)刀具磨損實(shí)例分析

李維維+柴建革+楊虎軍

摘 要：依據(jù)路面冷銑刨機(jī)刀具磨損與刀具耐用度和磨損形態(tài)及成因，對不同實(shí)際磨損典型案例進(jìn)行分析探討，結(jié)論有助于確保最大限度的實(shí)現(xiàn)刀具最佳耐用度和最強(qiáng)切入性能，對保證施工質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率降低運(yùn)營成本有著重要意義。

關(guān)鍵詞：刀具；磨損；耐用度；冷銑刨機(jī)

中圖分類號：U418.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

0 引 言

路面冷銑刨機(jī)已成為當(dāng)今主要的瀝青混凝土路面破碎回收設(shè)備。研究分析路面冷銑刨機(jī)刀具和刀座磨損，確保準(zhǔn)確、合理地使用刀具刀座，有助于實(shí)現(xiàn)刀具的最佳耐用度和最強(qiáng)的切入性能，因此對保證施工質(zhì)量、減少油耗、提高生產(chǎn)效率、降低成本以及延長銑刨機(jī)的使用壽命有著重要意義。本文結(jié)合路面冷銑刨機(jī)刀具和刀座損壞的實(shí)際典型案例，對路面冷銑刨機(jī)刀具和刀座磨損進(jìn)行歸類與分析。

1 刀具磨損

銑刨機(jī)特殊的工作原理和工況，決定了無法對其進(jìn)行直接的實(shí)時(shí)監(jiān)控與檢測、評估。目前，只能通過聽、看、摸間接地進(jìn)行監(jiān)測和辨別，再及時(shí)做出準(zhǔn)確判斷，進(jìn)行停機(jī)檢查評估和及時(shí)更換刀具、刀座，以確保正常的銑刨作業(yè)。

1.1 刀具磨損過程

路面冷銑刨機(jī)的施工作業(yè)是通過銑刨輪上的刀具強(qiáng)制性沖擊、鑿碎來實(shí)現(xiàn)路面切削的。當(dāng)銑刨輪連續(xù)高速旋轉(zhuǎn)工作時(shí)，每一把刀具先后沖擊鑿碎路面材料，在此過程中，刀尖和刀體會(huì)與銑屑及施工面接觸，發(fā)生劇烈摩擦，在接觸區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生相當(dāng)高的溫度和壓力。因此，在刀尖和刀體前端所發(fā)生的磨損主要為磨料磨損。硬質(zhì)合金刀尖被逐漸磨鈍的同時(shí)，合金鋼制刀體也會(huì)產(chǎn)生磨損，刀體過度磨損會(huì)使硬質(zhì)刀尖失去支撐和保護(hù)，在刀尖磨損較小時(shí)過早地從刀體上脫落（前端焊接式結(jié)構(gòu)）；若刀尖與刀體均勻磨損，變鈍后會(huì)遠(yuǎn)離原有工作性能，即當(dāng)?shù)毒呤フｃ娤鞴δ芎蛯Φ蹲谋Ｗo(hù)能力時(shí)，若不及時(shí)更換，刀座就會(huì)產(chǎn)生惡性磨損[1-2]。

1.2 刀具磨損類型

1.2.1 正常磨損

正常情況下，刀具會(huì)經(jīng)過初期磨損、正常磨損、急劇磨損3個(gè)階段完成其使用壽命[3-5]，如圖1、2所示。圖3為最佳正常磨損實(shí)例。其所余留的硬質(zhì)合金刀尖成對稱圓錐形狀，合金鋼刀體圓錐磨損均勻，且余留的基體材料足夠支撐刀尖，襯套磨損正常，彈簧墊圈磨損正常。

在路面冷銑刨的強(qiáng)制性控制沖擊鑿碎破碎切削施工作業(yè)過程中，工況極為復(fù)雜、惡劣，且具有不確定因素，因此在施工過程中刀具難免會(huì)發(fā)生一些非正常磨損現(xiàn)象，如刀體磨損、偏磨損及干涉磨損等。

1.2.3 崩碎與斷裂

由于刀具自身質(zhì)量問題，在硬合金刀尖與合金鋼刀體異體焊接處容易發(fā)生崩碎、斷裂現(xiàn)象。當(dāng)銑刨機(jī)施工作業(yè)操作不當(dāng)時(shí)，刀尖容易產(chǎn)生崩碎、斷裂，刀柄與刀體處容易產(chǎn)生斷裂或彎曲現(xiàn)象。

2 刀具磨損實(shí)例分析

2.1 正常磨損

圖4所示的不同刀具磨損為正常磨損，襯套磨損正常。刀體材料顯現(xiàn)明顯磨痕，進(jìn)入急劇磨損階段。刀體出現(xiàn)凹陷現(xiàn)象，說明被銑刨路面材料材質(zhì)相對較軟，在可接受范圍之內(nèi)。刀尖、刀體及彈簧墊圈磨損均勻、規(guī)則，刀尖和刀體的磨耗成比例，刀尖未過早失去有效支撐，即刀具選擇合理，屬正常磨損。

圖5所示的刀具刀體磨損出現(xiàn)典型的均勻?qū)ΨQ凹陷現(xiàn)象，磨損凹陷最小直徑小于刀尖主體直徑。而刀尖磨耗仍在有效正常磨損階段，并且沒有脫落。刀尖、刀體、彈簧墊圈磨損均勻、規(guī)則、對稱，襯套磨損正常，屬典型的刀體磨損。說明此刀具用在過軟的路面進(jìn)行銑刨，刀具選擇不合理。

6所示為刀具刀尖單側(cè)輕微不對稱磨損，刀尖整體幾何形狀完好無損。刀體、彈簧墊圈磨損成圓錐形，即少量銑刨料（瀝青為主）粘附在刀座、襯套、刀柄之間，造成刀具無法靈活自轉(zhuǎn)而產(chǎn)生輕微不對稱，襯套磨損正常，屬刀體磨損，兼有輕微偏磨損。若不更換此刀具，將會(huì)出現(xiàn)圖4所示的形狀。出現(xiàn)這類情況，建議使用更大級別的硬質(zhì)合金刀具。

7所示的刀具刀尖幾乎沒有發(fā)生磨損，整體幾何形狀保持原狀。刀體被磨損成多邊正棱錐形，比較對稱規(guī)整；彈簧墊圈產(chǎn)生垂直于刀具軸線的明顯卷曲，并有瀝青粘附在上面；襯套磨損正常。屬刀體磨損。說明此刀具在過軟的路面上進(jìn)行銑刨，且刀具自旋轉(zhuǎn)不太順暢，即少量銑刨料粘附在刀座、襯套、刀柄之間，造成刀具工作時(shí)無法靈活自轉(zhuǎn)。建議檢查刀座與襯套接觸面磨損狀況，以及銑刨機(jī)噴灑水系統(tǒng)是否工作正常。

2.3 偏磨損

圖8所示的刀具出現(xiàn)明顯的刀尖、刀體、彈簧墊圈不對稱磨耗，且刀體凹陷磨耗也比較嚴(yán)重，彈簧墊圈外徑原有直徑輪廓存在，襯套磨損正常，即以偏磨損為主，兼有輕度刀體磨損。說明銑刨作業(yè)時(shí)，刀具在刀座內(nèi)沒有發(fā)生順暢的自旋轉(zhuǎn)，造成單側(cè)磨損；刀具在相對較軟的路面材料中銑刨。建議檢查刀座是否正?；虺霈F(xiàn)惡性磨損，以及銑刨機(jī)噴灑水系統(tǒng)是否出現(xiàn)異常。

2.4 崩碎與斷裂

從4個(gè)不同角度對比某刀具與新刀具的照片發(fā)現(xiàn)，刀尖發(fā)生崩碎現(xiàn)象。刀體磨損十分不均勻，也不規(guī)則，有明顯的磨痕。襯套磨損嚴(yán)重，且上端部明顯變形及缺損。刀體與刀柄處發(fā)生顯著彎曲?？赏茰y是由于銑刨機(jī)操作不當(dāng)，造成刀尖崩碎，且因未及時(shí)更換刀具，造成刀體不均勻、不規(guī)則磨耗，彈簧墊圈產(chǎn)生顯著壓痕，襯套嚴(yán)生重變形和缺損。屬操作不當(dāng)，造成打刀或崩碎。若不及時(shí)更換該刀具，將會(huì)對刀座造成嚴(yán)重?fù)p傷，如圖9所示。

4個(gè)不同角度的照片（圖10）可以觀察到，刀尖上部圓錐面上的沖擊點(diǎn)痕跡清晰可見，且分布均勻。刀尖幾乎沒有發(fā)生磨損，但下部有缺損。缺損為一次性整體脆性斷裂，在焊縫處脫離基體。刀尖與刀體焊接處有明顯缺陷，且焊接粘結(jié)材料分布不均勻。屬刀具產(chǎn)品質(zhì)量不合格造成的打刀或崩碎。出現(xiàn)此種情況，應(yīng)該及時(shí)更換刀具，防止進(jìn)一步對刀座造成嚴(yán)重?fù)p傷。

2.5 刀座磨損

從3個(gè)不同角度對比某刀座與新刀座的照片（圖11）可明顯觀察到，刀座發(fā)生嚴(yán)重的惡性干涉磨損，刀具與刀座接觸面磨損正常。可以推測：刀具刀柄發(fā)生斷裂，脫離刀座，又未及時(shí)更換刀具，而使刀座與待銑刨面發(fā)生磨料磨損，屬操作不當(dāng)干涉磨損。endprint

3 刀具磨損的判斷方法

3.1 刀具耐用度指標(biāo)

銑刨機(jī)的運(yùn)行成本很大程度上取決于磨損件（這里即指刀頭及刀座）的使用性能和壽命，應(yīng)經(jīng)常檢查刀具的磨損情況。隨著刀具磨損程度的加重，銑刨機(jī)能夠切削路面材料的能力下降，銑刨機(jī)最佳的作業(yè)速度也會(huì)降低，從而降低銑刨機(jī)的工作效率，同時(shí)增加單位時(shí)間耗油量。然而在施工中，卸下刀具逐個(gè)檢測磨損量是否達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)并不現(xiàn)實(shí)，因此必須找一個(gè)能夠反映磨鈍標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)來衡量是否磨鈍，這就是刀具耐用度[6]。刀具耐用度是一批新刀頭從開始銑削直到磨損量達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)所經(jīng)過的銑削時(shí)間。刀具的耐用度用T來表示，其單位為min或h，還可以用達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)所經(jīng)過的銑刨路程L表示。

3.2 判斷方法

刀具工作環(huán)境相當(dāng)惡劣且具有不確定性，難免會(huì)發(fā)生刀柄、襯套與刀座卡死現(xiàn)象，即產(chǎn)生摩擦轉(zhuǎn)矩不能使刀具自旋轉(zhuǎn)而造成的偏磨損，使刀柄斷裂、刀具崩碎。由于銑刨機(jī)特殊的工作原理和工況，無法對其進(jìn)行直接實(shí)時(shí)監(jiān)控與檢測，但是可以通過聽、看、摸的方法來進(jìn)行監(jiān)測和判斷。這是一個(gè)經(jīng)過長時(shí)間施工作業(yè)經(jīng)驗(yàn)積累的技能，具體如下。

（1） 聽發(fā)動(dòng)機(jī)的聲音是否平穩(wěn)；銑刨輪銑削路面的接觸摩擦聲是否異常；刮料板的摩擦聲音是否發(fā)生變化；銑刨輪皮帶聲音是否正常平穩(wěn)，有無突然沖擊或打滑聲等。

（2） 觀察已銑刨路面刀痕紋理是否正常，有無異常刀痕出現(xiàn)；刮料板是否刮出白線等。

（3） 摸銑刨機(jī)的機(jī)身，判斷是否突然出現(xiàn)異常周期性輕微跳動(dòng)或振動(dòng)的手感等。

通過上述方法能夠及時(shí)做出準(zhǔn)確判斷，進(jìn)一步停機(jī)檢查和及時(shí)更換刀具、刀座，以確保正常施工。

4 結(jié) 語

通過路面冷銑刨機(jī)刀具、刀座磨損的典型案例，分析探討了行之有效的判斷刀具磨損的方法與途徑。這有助于正確、合理地使用刀具，確保實(shí)現(xiàn)刀具的最佳耐用度和最強(qiáng)切入性能；有利于減少刀具消耗量，減少停機(jī)時(shí)間和操作成本，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率及利潤率；能夠保證施工質(zhì)量，延長銑刨機(jī)使用壽命，減少油耗，同時(shí)具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李維維，霍建中.路面冷銑刨機(jī)刀具和刀座磨損形態(tài)及成因探析[J].工程機(jī)械，2010，41（12）：64-67.

[2] 李維維，孟昭彬.路面冷銑刨機(jī)刀具磨損與耐用度[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2005，22（10）：29-33.

[3] 鄧文英.金屬工藝學(xué)[M].北京：高等教育出版社，1991.

[4] 陳日曜.金屬切削原理[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993.

[5] 樂對謙.金屬切削刀具[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993.

[6] 顧海榮，焦生杰，肖翀宇，等.全液壓路面銑刨機(jī)銑刨系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真[J].長安大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2010，30（5）：103-106.

[責(zé)任編輯：杜衛(wèi)華]endprint

3 刀具磨損的判斷方法

3.1 刀具耐用度指標(biāo)

銑刨機(jī)的運(yùn)行成本很大程度上取決于磨損件（這里即指刀頭及刀座）的使用性能和壽命，應(yīng)經(jīng)常檢查刀具的磨損情況。隨著刀具磨損程度的加重，銑刨機(jī)能夠切削路面材料的能力下降，銑刨機(jī)最佳的作業(yè)速度也會(huì)降低，從而降低銑刨機(jī)的工作效率，同時(shí)增加單位時(shí)間耗油量。然而在施工中，卸下刀具逐個(gè)檢測磨損量是否達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)并不現(xiàn)實(shí)，因此必須找一個(gè)能夠反映磨鈍標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)來衡量是否磨鈍，這就是刀具耐用度[6]。刀具耐用度是一批新刀頭從開始銑削直到磨損量達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)所經(jīng)過的銑削時(shí)間。刀具的耐用度用T來表示，其單位為min或h，還可以用達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)所經(jīng)過的銑刨路程L表示。

3.2 判斷方法

刀具工作環(huán)境相當(dāng)惡劣且具有不確定性，難免會(huì)發(fā)生刀柄、襯套與刀座卡死現(xiàn)象，即產(chǎn)生摩擦轉(zhuǎn)矩不能使刀具自旋轉(zhuǎn)而造成的偏磨損，使刀柄斷裂、刀具崩碎。由于銑刨機(jī)特殊的工作原理和工況，無法對其進(jìn)行直接實(shí)時(shí)監(jiān)控與檢測，但是可以通過聽、看、摸的方法來進(jìn)行監(jiān)測和判斷。這是一個(gè)經(jīng)過長時(shí)間施工作業(yè)經(jīng)驗(yàn)積累的技能，具體如下。

（1） 聽發(fā)動(dòng)機(jī)的聲音是否平穩(wěn)；銑刨輪銑削路面的接觸摩擦聲是否異常；刮料板的摩擦聲音是否發(fā)生變化；銑刨輪皮帶聲音是否正常平穩(wěn)，有無突然沖擊或打滑聲等。

（2） 觀察已銑刨路面刀痕紋理是否正常，有無異常刀痕出現(xiàn)；刮料板是否刮出白線等。

（3） 摸銑刨機(jī)的機(jī)身，判斷是否突然出現(xiàn)異常周期性輕微跳動(dòng)或振動(dòng)的手感等。

通過上述方法能夠及時(shí)做出準(zhǔn)確判斷，進(jìn)一步停機(jī)檢查和及時(shí)更換刀具、刀座，以確保正常施工。

4 結(jié) 語

通過路面冷銑刨機(jī)刀具、刀座磨損的典型案例，分析探討了行之有效的判斷刀具磨損的方法與途徑。這有助于正確、合理地使用刀具，確保實(shí)現(xiàn)刀具的最佳耐用度和最強(qiáng)切入性能；有利于減少刀具消耗量，減少停機(jī)時(shí)間和操作成本，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率及利潤率；能夠保證施工質(zhì)量，延長銑刨機(jī)使用壽命，減少油耗，同時(shí)具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

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[5] 樂對謙.金屬切削刀具[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993.

[6] 顧海榮，焦生杰，肖翀宇，等.全液壓路面銑刨機(jī)銑刨系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真[J].長安大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2010，30（5）：103-106.

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3 刀具磨損的判斷方法

3.1 刀具耐用度指標(biāo)

銑刨機(jī)的運(yùn)行成本很大程度上取決于磨損件（這里即指刀頭及刀座）的使用性能和壽命，應(yīng)經(jīng)常檢查刀具的磨損情況。隨著刀具磨損程度的加重，銑刨機(jī)能夠切削路面材料的能力下降，銑刨機(jī)最佳的作業(yè)速度也會(huì)降低，從而降低銑刨機(jī)的工作效率，同時(shí)增加單位時(shí)間耗油量。然而在施工中，卸下刀具逐個(gè)檢測磨損量是否達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)并不現(xiàn)實(shí)，因此必須找一個(gè)能夠反映磨鈍標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)來衡量是否磨鈍，這就是刀具耐用度[6]。刀具耐用度是一批新刀頭從開始銑削直到磨損量達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)所經(jīng)過的銑削時(shí)間。刀具的耐用度用T來表示，其單位為min或h，還可以用達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)所經(jīng)過的銑刨路程L表示。

3.2 判斷方法

刀具工作環(huán)境相當(dāng)惡劣且具有不確定性，難免會(huì)發(fā)生刀柄、襯套與刀座卡死現(xiàn)象，即產(chǎn)生摩擦轉(zhuǎn)矩不能使刀具自旋轉(zhuǎn)而造成的偏磨損，使刀柄斷裂、刀具崩碎。由于銑刨機(jī)特殊的工作原理和工況，無法對其進(jìn)行直接實(shí)時(shí)監(jiān)控與檢測，但是可以通過聽、看、摸的方法來進(jìn)行監(jiān)測和判斷。這是一個(gè)經(jīng)過長時(shí)間施工作業(yè)經(jīng)驗(yàn)積累的技能，具體如下。

（1） 聽發(fā)動(dòng)機(jī)的聲音是否平穩(wěn)；銑刨輪銑削路面的接觸摩擦聲是否異常；刮料板的摩擦聲音是否發(fā)生變化；銑刨輪皮帶聲音是否正常平穩(wěn)，有無突然沖擊或打滑聲等。

（2） 觀察已銑刨路面刀痕紋理是否正常，有無異常刀痕出現(xiàn)；刮料板是否刮出白線等。

（3） 摸銑刨機(jī)的機(jī)身，判斷是否突然出現(xiàn)異常周期性輕微跳動(dòng)或振動(dòng)的手感等。

通過上述方法能夠及時(shí)做出準(zhǔn)確判斷，進(jìn)一步停機(jī)檢查和及時(shí)更換刀具、刀座，以確保正常施工。

4 結(jié) 語

通過路面冷銑刨機(jī)刀具、刀座磨損的典型案例，分析探討了行之有效的判斷刀具磨損的方法與途徑。這有助于正確、合理地使用刀具，確保實(shí)現(xiàn)刀具的最佳耐用度和最強(qiáng)切入性能；有利于減少刀具消耗量，減少停機(jī)時(shí)間和操作成本，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率及利潤率；能夠保證施工質(zhì)量，延長銑刨機(jī)使用壽命，減少油耗，同時(shí)具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李維維，霍建中.路面冷銑刨機(jī)刀具和刀座磨損形態(tài)及成因探析[J].工程機(jī)械，2010，41（12）：64-67.

[2] 李維維，孟昭彬.路面冷銑刨機(jī)刀具磨損與耐用度[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2005，22（10）：29-33.

[3] 鄧文英.金屬工藝學(xué)[M].北京：高等教育出版社，1991.

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[5] 樂對謙.金屬切削刀具[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993.

[6] 顧海榮，焦生杰，肖翀宇，等.全液壓路面銑刨機(jī)銑刨系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真[J].長安大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2010，30（5）：103-106.

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