路面冷銑刨機刀具磨損實例分析

李維維+柴建革+楊虎軍

摘 要：依據路面冷銑刨機刀具磨損與刀具耐用度和磨損形態及成因，對不同實際磨損典型案例進行分析探討，結論有助于確保最大限度的實現刀具最佳耐用度和最強切入性能，對保證施工質量，提高生產效率降低運營成本有著重要意義。

關鍵詞：刀具；磨損；耐用度；冷銑刨機

中圖分類號：U418.3 文獻標志碼：B

0 引 言

路面冷銑刨機已成為當今主要的瀝青混凝土路面破碎回收設備。研究分析路面冷銑刨機刀具和刀座磨損，確保準確、合理地使用刀具刀座，有助于實現刀具的最佳耐用度和最強的切入性能，因此對保證施工質量、減少油耗、提高生產效率、降低成本以及延長銑刨機的使用壽命有著重要意義。本文結合路面冷銑刨機刀具和刀座損壞的實際典型案例，對路面冷銑刨機刀具和刀座磨損進行歸類與分析。

1 刀具磨損

銑刨機特殊的工作原理和工況，決定了無法對其進行直接的實時監控與檢測、評估。目前，只能通過聽、看、摸間接地進行監測和辨別，再及時做出準確判斷，進行停機檢查評估和及時更換刀具、刀座，以確保正常的銑刨作業。

1.1 刀具磨損過程

路面冷銑刨機的施工作業是通過銑刨輪上的刀具強制性沖擊、鑿碎來實現路面切削的。當銑刨輪連續高速旋轉工作時，每一把刀具先后沖擊鑿碎路面材料，在此過程中，刀尖和刀體會與銑屑及施工面接觸，發生劇烈摩擦，在接觸區域內產生相當高的溫度和壓力。因此，在刀尖和刀體前端所發生的磨損主要為磨料磨損。硬質合金刀尖被逐漸磨鈍的同時，合金鋼制刀體也會產生磨損，刀體過度磨損會使硬質刀尖失去支撐和保護，在刀尖磨損較小時過早地從刀體上脫落（前端焊接式結構）；若刀尖與刀體均勻磨損，變鈍后會遠離原有工作性能，即當刀具失去正常銑削功能和對刀座的保護能力時，若不及時更換，刀座就會產生惡性磨損[1-2]。

1.2 刀具磨損類型

1.2.1 正常磨損

正常情況下，刀具會經過初期磨損、正常磨損、急劇磨損3個階段完成其使用壽命[3-5]，如圖1、2所示。圖3為最佳正常磨損實例。其所余留的硬質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。

在路面冷銑刨的強制性控制沖擊鑿碎破碎切削施工作業過程中，工況極為復雜、惡劣，且具有不確定因素，因此在施工過程中刀具難免會發生一些非正常磨損現象，如刀體磨損、偏磨損及干涉磨損等。

1.2.3 崩碎與斷裂

由于刀具自身質量問題，在硬合金刀尖與合金鋼刀體異體焊接處容易發生崩碎、斷裂現象。當銑刨機施工作業操作不當時，刀尖容易產生崩碎、斷裂，刀柄與刀體處容易產生斷裂或彎曲現象。

2 刀具磨損實例分析

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。刀體材料顯現明顯磨痕，進入急劇磨損階段。刀體出現凹陷現象，說明被銑刨路面材料材質相對較軟，在可接受范圍之內。刀尖、刀體及彈簧墊圈磨損均勻、規則，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典型的均勻對稱凹陷現象，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行銑刨，刀具選擇不合理。

6所示為刀具刀尖單側輕微不對稱磨損，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而產生輕微不對稱，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，將會出現圖4所示的形狀。出現這類情況，建議使用更大級別的硬質合金刀具。

7所示的刀具刀尖幾乎沒有發生磨損，整體幾何形狀保持原狀。刀體被磨損成多邊正棱錐形，比較對稱規整；彈簧墊圈產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行銑刨，且刀具自旋轉不太順暢，即少量銑刨料粘附在刀座、襯套、刀柄之間，造成刀具工作時無法靈活自轉。建議檢查刀座與襯套接觸面磨損狀況，以及銑刨機噴灑水系統是否工作正常。

2.3 偏磨損

圖8所示的刀具出現明顯的刀尖、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。說明銑刨作業時，刀具在刀座內沒有發生順暢的自旋轉，造成單側磨損；刀具在相對較軟的路面材料中銑刨。建議檢查刀座是否正常或出現惡性磨損，以及銑刨機噴灑水系統是否出現異常。

2.4 崩碎與斷裂

從4個不同角度對比某刀具與新刀具的照片發現，刀尖發生崩碎現象。刀體磨損十分不均勻，也不規則，有明顯的磨痕。襯套磨損嚴重，且上端部明顯變形及缺損。刀體與刀柄處發生顯著彎曲。可推測是由于銑刨機操作不當，造成刀尖崩碎，且因未及時更換刀具，造成刀體不均勻、不規則磨耗，彈簧墊圈產生顯著壓痕，襯套嚴生重變形和缺損。屬操作不當，造成打刀或崩碎。若不及時更換該刀具，將會對刀座造成嚴重損傷，如圖9所示。

4個不同角度的照片（圖10）可以觀察到，刀尖上部圓錐面上的沖擊點痕跡清晰可見，且分布均勻。刀尖幾乎沒有發生磨損，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，且焊接粘結材料分布不均勻。屬刀具產品質量不合格造成的打刀或崩碎。出現此種情況，應該及時更換刀具，防止進一步對刀座造成嚴重損傷。

2.5 刀座磨損

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

3 刀具磨損的判斷方法

3.1 刀具耐用度指標

銑刨機的運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，應經常檢查刀具的磨損情況。隨著刀具磨損程度的加重，銑刨機能夠切削路面材料的能力下降，銑刨機最佳的作業速度也會降低，從而降低銑刨機的工作效率，同時增加單位時間耗油量。然而在施工中，卸下刀具逐個檢測磨損量是否達到磨鈍標準并不現實，因此必須找一個能夠反映磨鈍標準的指標來衡量是否磨鈍，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到磨鈍標準所經過的銑削時間。刀具的耐用度用T來表示，其單位為min或h，還可以用達到磨鈍標準所經過的銑刨路程L表示。

3.2 判斷方法

刀具工作環境相當惡劣且具有不確定性，難免會發生刀柄、襯套與刀座卡死現象，即產生摩擦轉矩不能使刀具自旋轉而造成的偏磨損，使刀柄斷裂、刀具崩碎。由于銑刨機特殊的工作原理和工況，無法對其進行直接實時監控與檢測，但是可以通過聽、看、摸的方法來進行監測和判斷。這是一個經過長時間施工作業經驗積累的技能，具體如下。

（1） 聽發動機的聲音是否平穩；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生變化；銑刨輪皮帶聲音是否正常平穩，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；刮料板是否刮出白線等。

（3） 摸銑刨機的機身，判斷是否突然出現異常周期性輕微跳動或振動的手感等。

通過上述方法能夠及時做出準確判斷，進一步停機檢查和及時更換刀具、刀座，以確保正常施工。

4 結 語

通過路面冷銑刨機刀具、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，確保實現刀具的最佳耐用度和最強切入性能；有利于減少刀具消耗量，減少停機時間和操作成本，降低勞動強度，提高生產效率及利潤率；能夠保證施工質量，延長銑刨機使用壽命，減少油耗，同時具有顯著的經濟效益和社會效益。

參考文獻：

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

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

[3] 鄧文英.金屬工藝學[M].北京：高等教育出版社，1991.

[4] 陳日曜.金屬切削原理[M].北京：機械工業出版社，1993.

[5] 樂對謙.金屬切削刀具[M].北京：機械工業出版社，1993.

[6] 顧海榮，焦生杰，肖翀宇，等.全液壓路面銑刨機銑刨系統動力學仿真[J].長安大學學報：自然科學版，2010，30（5）：103-106.

[責任編輯：杜衛華]endprint

3 刀具磨損的判斷方法

3.1 刀具耐用度指標

銑刨機的運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，應經常檢查刀具的磨損情況。隨著刀具磨損程度的加重，銑刨機能夠切削路面材料的能力下降，銑刨機最佳的作業速度也會降低，從而降低銑刨機的工作效率，同時增加單位時間耗油量。然而在施工中，卸下刀具逐個檢測磨損量是否達到磨鈍標準并不現實，因此必須找一個能夠反映磨鈍標準的指標來衡量是否磨鈍，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到磨鈍標準所經過的銑削時間。刀具的耐用度用T來表示，其單位為min或h，還可以用達到磨鈍標準所經過的銑刨路程L表示。

3.2 判斷方法

刀具工作環境相當惡劣且具有不確定性，難免會發生刀柄、襯套與刀座卡死現象，即產生摩擦轉矩不能使刀具自旋轉而造成的偏磨損，使刀柄斷裂、刀具崩碎。由于銑刨機特殊的工作原理和工況，無法對其進行直接實時監控與檢測，但是可以通過聽、看、摸的方法來進行監測和判斷。這是一個經過長時間施工作業經驗積累的技能，具體如下。

（1） 聽發動機的聲音是否平穩；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生變化；銑刨輪皮帶聲音是否正常平穩，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；刮料板是否刮出白線等。

（3） 摸銑刨機的機身，判斷是否突然出現異常周期性輕微跳動或振動的手感等。

通過上述方法能夠及時做出準確判斷，進一步停機檢查和及時更換刀具、刀座，以確保正常施工。

4 結 語

通過路面冷銑刨機刀具、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，確保實現刀具的最佳耐用度和最強切入性能；有利于減少刀具消耗量，減少停機時間和操作成本，降低勞動強度，提高生產效率及利潤率；能夠保證施工質量，延長銑刨機使用壽命，減少油耗，同時具有顯著的經濟效益和社會效益。

參考文獻：

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

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[5] 樂對謙.金屬切削刀具[M].北京：機械工業出版社，1993.

[6] 顧海榮，焦生杰，肖翀宇，等.全液壓路面銑刨機銑刨系統動力學仿真[J].長安大學學報：自然科學版，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

銑刨機的運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，應經常檢查刀具的磨損情況。隨著刀具磨損程度的加重，銑刨機能夠切削路面材料的能力下降，銑刨機最佳的作業速度也會降低，從而降低銑刨機的工作效率，同時增加單位時間耗油量。然而在施工中，卸下刀具逐個檢測磨損量是否達到磨鈍標準并不現實，因此必須找一個能夠反映磨鈍標準的指標來衡量是否磨鈍，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到磨鈍標準所經過的銑削時間。刀具的耐用度用T來表示，其單位為min或h，還可以用達到磨鈍標準所經過的銑刨路程L表示。

3.2 判斷方法

刀具工作環境相當惡劣且具有不確定性，難免會發生刀柄、襯套與刀座卡死現象，即產生摩擦轉矩不能使刀具自旋轉而造成的偏磨損，使刀柄斷裂、刀具崩碎。由于銑刨機特殊的工作原理和工況，無法對其進行直接實時監控與檢測，但是可以通過聽、看、摸的方法來進行監測和判斷。這是一個經過長時間施工作業經驗積累的技能，具體如下。

（1） 聽發動機的聲音是否平穩；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生變化；銑刨輪皮帶聲音是否正常平穩，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；刮料板是否刮出白線等。

（3） 摸銑刨機的機身，判斷是否突然出現異常周期性輕微跳動或振動的手感等。

通過上述方法能夠及時做出準確判斷，進一步停機檢查和及時更換刀具、刀座，以確保正常施工。

4 結 語

通過路面冷銑刨機刀具、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，確保實現刀具的最佳耐用度和最強切入性能；有利于減少刀具消耗量，減少停機時間和操作成本，降低勞動強度，提高生產效率及利潤率；能夠保證施工質量，延長銑刨機使用壽命，減少油耗，同時具有顯著的經濟效益和社會效益。

參考文獻：

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

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[5] 樂對謙.金屬切削刀具[M].北京：機械工業出版社，1993.

[6] 顧海榮，焦生杰，肖翀宇，等.全液壓路面銑刨機銑刨系統動力學仿真[J].長安大學學報：自然科學版，2010，30（5）：103-106.

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