路面冷铣刨机刀具磨损实例分析

李维维+柴建革+杨虎军

摘 要：依据路面冷铣刨机刀具磨损与刀具耐用度和磨损形态及成因，对不同实际磨损典型案例进行分析探讨，结论有助于确保最大限度的实现刀具最佳耐用度和最强切入性能，对保证施工质量，提高生产效率降低运营成本有着重要意义。

关键词：刀具；磨损；耐用度；冷铣刨机

中图分类号：U418.3 文献标志码：B

0 引 言

路面冷铣刨机已成为当今主要的沥青混凝土路面破碎回收设备。研究分析路面冷铣刨机刀具和刀座磨损，确保准确、合理地使用刀具刀座，有助于实现刀具的最佳耐用度和最强的切入性能，因此对保证施工质量、减少油耗、提高生产效率、降低成本以及延长铣刨机的使用寿命有着重要意义。本文结合路面冷铣刨机刀具和刀座损坏的实际典型案例，对路面冷铣刨机刀具和刀座磨损进行归类与分析。

1 刀具磨损

铣刨机特殊的工作原理和工况，决定了无法对其进行直接的实时监控与检测、评估。目前，只能通过听、看、摸间接地进行监测和辨别，再及时做出准确判断，进行停机检查评估和及时更换刀具、刀座，以确保正常的铣刨作业。

1.1 刀具磨损过程

路面冷铣刨机的施工作业是通过铣刨轮上的刀具强制性冲击、凿碎来实现路面切削的。当铣刨轮连续高速旋转工作时，每一把刀具先后冲击凿碎路面材料，在此过程中，刀尖和刀体会与铣屑及施工面接触，发生剧烈摩擦，在接触区域内产生相当高的温度和压力。因此，在刀尖和刀体前端所发生的磨损主要为磨料磨损。硬质合金刀尖被逐渐磨钝的同时，合金钢制刀体也会产生磨损，刀体过度磨损会使硬质刀尖失去支撑和保护，在刀尖磨损较小时过早地从刀体上脱落（前端焊接式结构）；若刀尖与刀体均匀磨损，变钝后会远离原有工作性能，即当刀具失去正常铣削功能和对刀座的保护能力时，若不及时更换，刀座就会产生恶性磨损[1-2]。

1.2 刀具磨损类型

1.2.1 正常磨损

正常情况下，刀具会经过初期磨损、正常磨损、急剧磨损3个阶段完成其使用寿命[3-5]，如图1、2所示。图3为最佳正常磨损实例。其所余留的硬质合金刀尖成对称圆锥形状，合金钢刀体圆锥磨损均匀，且余留的基体材料足够支撑刀尖，衬套磨损正常，弹簧垫圈磨损正常。

在路面冷铣刨的强制性控制冲击凿碎破碎切削施工作业过程中，工况极为复杂、恶劣，且具有不确定因素，因此在施工过程中刀具难免会发生一些非正常磨损现象，如刀体磨损、偏磨损及干涉磨损等。

1.2.3 崩碎与断裂

由于刀具自身质量问题，在硬合金刀尖与合金钢刀体异体焊接处容易发生崩碎、断裂现象。当铣刨机施工作业操作不当时，刀尖容易产生崩碎、断裂，刀柄与刀体处容易产生断裂或弯曲现象。

2 刀具磨损实例分析

2.1 正常磨损

图4所示的不同刀具磨损为正常磨损，衬套磨损正常。刀体材料显现明显磨痕，进入急剧磨损阶段。刀体出现凹陷现象，说明被铣刨路面材料材质相对较软，在可接受范围之内。刀尖、刀体及弹簧垫圈磨损均匀、规则，刀尖和刀体的磨耗成比例，刀尖未过早失去有效支撑，即刀具选择合理，属正常磨损。

图5所示的刀具刀体磨损出现典型的均匀对称凹陷现象，磨损凹陷最小直径小于刀尖主体直径。而刀尖磨耗仍在有效正常磨损阶段，并且没有脱落。刀尖、刀体、弹簧垫圈磨损均匀、规则、对称，衬套磨损正常，属典型的刀体磨损。说明此刀具用在过软的路面进行铣刨，刀具选择不合理。

6所示为刀具刀尖单侧轻微不对称磨损，刀尖整体几何形状完好无损。刀体、弹簧垫圈磨损成圆锥形，即少量铣刨料（沥青为主）粘附在刀座、衬套、刀柄之间，造成刀具无法灵活自转而产生轻微不对称，衬套磨损正常，属刀体磨损，兼有轻微偏磨损。若不更换此刀具，将会出现图4所示的形状。出现这类情况，建议使用更大级别的硬质合金刀具。

7所示的刀具刀尖几乎没有发生磨损，整体几何形状保持原状。刀体被磨损成多边正棱锥形，比较对称规整；弹簧垫圈产生垂直于刀具轴线的明显卷曲，并有沥青粘附在上面；衬套磨损正常。属刀体磨损。说明此刀具在过软的路面上进行铣刨，且刀具自旋转不太顺畅，即少量铣刨料粘附在刀座、衬套、刀柄之间，造成刀具工作时无法灵活自转。建议检查刀座与衬套接触面磨损状况，以及铣刨机喷洒水系统是否工作正常。

2.3 偏磨损

图8所示的刀具出现明显的刀尖、刀体、弹簧垫圈不对称磨耗，且刀体凹陷磨耗也比较严重，弹簧垫圈外径原有直径轮廓存在，衬套磨损正常，即以偏磨损为主，兼有轻度刀体磨损。说明铣刨作业时，刀具在刀座内没有发生顺畅的自旋转，造成单侧磨损；刀具在相对较软的路面材料中铣刨。建议检查刀座是否正常或出现恶性磨损，以及铣刨机喷洒水系统是否出现异常。

2.4 崩碎与断裂

从4个不同角度对比某刀具与新刀具的照片发现，刀尖发生崩碎现象。刀体磨损十分不均匀，也不规则，有明显的磨痕。衬套磨损严重，且上端部明显变形及缺损。刀体与刀柄处发生显著弯曲。可推测是由于铣刨机操作不当，造成刀尖崩碎，且因未及时更换刀具，造成刀体不均匀、不规则磨耗，弹簧垫圈产生显著压痕，衬套严生重变形和缺损。属操作不当，造成打刀或崩碎。若不及时更换该刀具，将会对刀座造成严重损伤，如图9所示。

4个不同角度的照片（图10）可以观察到，刀尖上部圆锥面上的冲击点痕迹清晰可见，且分布均匀。刀尖几乎没有发生磨损，但下部有缺损。缺损为一次性整体脆性断裂，在焊缝处脱离基体。刀尖与刀体焊接处有明显缺陷，且焊接粘结材料分布不均匀。属刀具产品质量不合格造成的打刀或崩碎。出现此种情况，应该及时更换刀具，防止进一步对刀座造成严重损伤。

2.5 刀座磨损

从3个不同角度对比某刀座与新刀座的照片（图11）可明显观察到，刀座发生严重的恶性干涉磨损，刀具与刀座接触面磨损正常。可以推测：刀具刀柄发生断裂，脱离刀座，又未及时更换刀具，而使刀座与待铣刨面发生磨料磨损，属操作不当干涉磨损。endprint

3 刀具磨损的判断方法

3.1 刀具耐用度指标

铣刨机的运行成本很大程度上取决于磨损件（这里即指刀头及刀座）的使用性能和寿命，应经常检查刀具的磨损情况。随着刀具磨损程度的加重，铣刨机能够切削路面材料的能力下降，铣刨机最佳的作业速度也会降低，从而降低铣刨机的工作效率，同时增加单位时间耗油量。然而在施工中，卸下刀具逐个检测磨损量是否达到磨钝标准并不现实，因此必须找一个能够反映磨钝标准的指标来衡量是否磨钝，这就是刀具耐用度[6]。刀具耐用度是一批新刀头从开始铣削直到磨损量达到磨钝标准所经过的铣削时间。刀具的耐用度用T来表示，其单位为min或h，还可以用达到磨钝标准所经过的铣刨路程L表示。

3.2 判断方法

刀具工作环境相当恶劣且具有不确定性，难免会发生刀柄、衬套与刀座卡死现象，即产生摩擦转矩不能使刀具自旋转而造成的偏磨损，使刀柄断裂、刀具崩碎。由于铣刨机特殊的工作原理和工况，无法对其进行直接实时监控与检测，但是可以通过听、看、摸的方法来进行监测和判断。这是一个经过长时间施工作业经验积累的技能，具体如下。

（1） 听发动机的声音是否平稳；铣刨轮铣削路面的接触摩擦声是否异常；刮料板的摩擦声音是否发生变化；铣刨轮皮带声音是否正常平稳，有无突然冲击或打滑声等。

（2） 观察已铣刨路面刀痕纹理是否正常，有无异常刀痕出现；刮料板是否刮出白线等。

（3） 摸铣刨机的机身，判断是否突然出现异常周期性轻微跳动或振动的手感等。

通过上述方法能够及时做出准确判断，进一步停机检查和及时更换刀具、刀座，以确保正常施工。

4 结 语

通过路面冷铣刨机刀具、刀座磨损的典型案例，分析探讨了行之有效的判断刀具磨损的方法与途径。这有助于正确、合理地使用刀具，确保实现刀具的最佳耐用度和最强切入性能；有利于减少刀具消耗量，减少停机时间和操作成本，降低劳动强度，提高生产效率及利润率；能够保证施工质量，延长铣刨机使用寿命，减少油耗，同时具有显著的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1] 李维维，霍建中.路面冷铣刨机刀具和刀座磨损形态及成因探析[J].工程机械，2010，41（12）：64-67.

[2] 李维维，孟昭彬.路面冷铣刨机刀具磨损与耐用度[J].筑路机械与施工机械化，2005，22（10）：29-33.

[3] 邓文英.金属工艺学[M].北京：高等教育出版社，1991.

[4] 陈日曜.金属切削原理[M].北京：机械工业出版社，1993.

[5] 乐对谦.金属切削刀具[M].北京：机械工业出版社，1993.

[6] 顾海荣，焦生杰，肖翀宇，等.全液压路面铣刨机铣刨系统动力学仿真[J].长安大学学报：自然科学版，2010，30（5）：103-106.

[责任编辑：杜卫华]endprint

3 刀具磨损的判断方法

3.1 刀具耐用度指标

铣刨机的运行成本很大程度上取决于磨损件（这里即指刀头及刀座）的使用性能和寿命，应经常检查刀具的磨损情况。随着刀具磨损程度的加重，铣刨机能够切削路面材料的能力下降，铣刨机最佳的作业速度也会降低，从而降低铣刨机的工作效率，同时增加单位时间耗油量。然而在施工中，卸下刀具逐个检测磨损量是否达到磨钝标准并不现实，因此必须找一个能够反映磨钝标准的指标来衡量是否磨钝，这就是刀具耐用度[6]。刀具耐用度是一批新刀头从开始铣削直到磨损量达到磨钝标准所经过的铣削时间。刀具的耐用度用T来表示，其单位为min或h，还可以用达到磨钝标准所经过的铣刨路程L表示。

3.2 判断方法

刀具工作环境相当恶劣且具有不确定性，难免会发生刀柄、衬套与刀座卡死现象，即产生摩擦转矩不能使刀具自旋转而造成的偏磨损，使刀柄断裂、刀具崩碎。由于铣刨机特殊的工作原理和工况，无法对其进行直接实时监控与检测，但是可以通过听、看、摸的方法来进行监测和判断。这是一个经过长时间施工作业经验积累的技能，具体如下。

（1） 听发动机的声音是否平稳；铣刨轮铣削路面的接触摩擦声是否异常；刮料板的摩擦声音是否发生变化；铣刨轮皮带声音是否正常平稳，有无突然冲击或打滑声等。

（2） 观察已铣刨路面刀痕纹理是否正常，有无异常刀痕出现；刮料板是否刮出白线等。

（3） 摸铣刨机的机身，判断是否突然出现异常周期性轻微跳动或振动的手感等。

通过上述方法能够及时做出准确判断，进一步停机检查和及时更换刀具、刀座，以确保正常施工。

4 结 语

通过路面冷铣刨机刀具、刀座磨损的典型案例，分析探讨了行之有效的判断刀具磨损的方法与途径。这有助于正确、合理地使用刀具，确保实现刀具的最佳耐用度和最强切入性能；有利于减少刀具消耗量，减少停机时间和操作成本，降低劳动强度，提高生产效率及利润率；能够保证施工质量，延长铣刨机使用寿命，减少油耗，同时具有显著的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1] 李维维，霍建中.路面冷铣刨机刀具和刀座磨损形态及成因探析[J].工程机械，2010，41（12）：64-67.

[2] 李维维，孟昭彬.路面冷铣刨机刀具磨损与耐用度[J].筑路机械与施工机械化，2005，22（10）：29-33.

[3] 邓文英.金属工艺学[M].北京：高等教育出版社，1991.

[4] 陈日曜.金属切削原理[M].北京：机械工业出版社，1993.

[5] 乐对谦.金属切削刀具[M].北京：机械工业出版社，1993.

[6] 顾海荣，焦生杰，肖翀宇，等.全液压路面铣刨机铣刨系统动力学仿真[J].长安大学学报：自然科学版，2010，30（5）：103-106.

[责任编辑：杜卫华]endprint

3 刀具磨损的判断方法

3.1 刀具耐用度指标

铣刨机的运行成本很大程度上取决于磨损件（这里即指刀头及刀座）的使用性能和寿命，应经常检查刀具的磨损情况。随着刀具磨损程度的加重，铣刨机能够切削路面材料的能力下降，铣刨机最佳的作业速度也会降低，从而降低铣刨机的工作效率，同时增加单位时间耗油量。然而在施工中，卸下刀具逐个检测磨损量是否达到磨钝标准并不现实，因此必须找一个能够反映磨钝标准的指标来衡量是否磨钝，这就是刀具耐用度[6]。刀具耐用度是一批新刀头从开始铣削直到磨损量达到磨钝标准所经过的铣削时间。刀具的耐用度用T来表示，其单位为min或h，还可以用达到磨钝标准所经过的铣刨路程L表示。

3.2 判断方法

刀具工作环境相当恶劣且具有不确定性，难免会发生刀柄、衬套与刀座卡死现象，即产生摩擦转矩不能使刀具自旋转而造成的偏磨损，使刀柄断裂、刀具崩碎。由于铣刨机特殊的工作原理和工况，无法对其进行直接实时监控与检测，但是可以通过听、看、摸的方法来进行监测和判断。这是一个经过长时间施工作业经验积累的技能，具体如下。

（1） 听发动机的声音是否平稳；铣刨轮铣削路面的接触摩擦声是否异常；刮料板的摩擦声音是否发生变化；铣刨轮皮带声音是否正常平稳，有无突然冲击或打滑声等。

（2） 观察已铣刨路面刀痕纹理是否正常，有无异常刀痕出现；刮料板是否刮出白线等。

（3） 摸铣刨机的机身，判断是否突然出现异常周期性轻微跳动或振动的手感等。

通过上述方法能够及时做出准确判断，进一步停机检查和及时更换刀具、刀座，以确保正常施工。

4 结 语

通过路面冷铣刨机刀具、刀座磨损的典型案例，分析探讨了行之有效的判断刀具磨损的方法与途径。这有助于正确、合理地使用刀具，确保实现刀具的最佳耐用度和最强切入性能；有利于减少刀具消耗量，减少停机时间和操作成本，降低劳动强度，提高生产效率及利润率；能够保证施工质量，延长铣刨机使用寿命，减少油耗，同时具有显著的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1] 李维维，霍建中.路面冷铣刨机刀具和刀座磨损形态及成因探析[J].工程机械，2010，41（12）：64-67.

[2] 李维维，孟昭彬.路面冷铣刨机刀具磨损与耐用度[J].筑路机械与施工机械化，2005，22（10）：29-33.

[3] 邓文英.金属工艺学[M].北京：高等教育出版社，1991.

[4] 陈日曜.金属切削原理[M].北京：机械工业出版社，1993.

[5] 乐对谦.金属切削刀具[M].北京：机械工业出版社，1993.

[6] 顾海荣，焦生杰，肖翀宇，等.全液压路面铣刨机铣刨系统动力学仿真[J].长安大学学报：自然科学版，2010，30（5）：103-106.

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