刀具寿命
第2-5节刀具耐用度
二、 选择切削用量的原则 1、切削用量对生产率的影响
金属切除率可以表示为： Q=v· f· ap （mm3/s）
2、切削用量对刀具耐用度的影响
举例：在一定条件下，硬质合金刀具车削45钢时有如下关系：
T
CT V f
5 2.25 0.75 p
a
可见，切削速度v的影响最大，进给量f居其次，切削 深度ap的影响最小。
3、选择切削用量的基本原则
选择切削用量应在保证刀具一定耐用度的前提下， 优先考虑采用最大的切削深度ap，其次考虑采用大的进 给量f，最后根据刀具耐用度的要求选定（根据相关手册 资料）合理的切削速度v。
4、切削用量选择实例
粗车切削用量的选择 切削深度： 第一次（2/3～3/4）Δ 第二次（1/3～1/4）Δ 进给量（0.3～0.8mm/r）根据工件材料、刀具刚度及切削深 度查表选择。 切削速度：查表 半精车、精车切削用量的选择 切削深度、进给量都较小，主要是根据刀具耐用度选择。
第五节 刀具耐用度具从开始切削至达到磨钝标准为止使用的 切削时间，用T表示，也可以用达到磨钝标准所经过的切削行 程长度或加工出的零件数表示。 2、刀具寿命是指一把新刀具从投入切削起到报废为止总的实际 切削时间，其中包含多次重磨，因此等于该刀具的耐用度乘以 重磨次数，即： T总=n×T
5、切削用量优化计算
建立数学模型，确定边界条件，计算机求解
完
谢谢！
毕
3、刀具耐用度计算公式
CT T 1/m 1/n 1/p V f ap
4、刀具耐用度的确定
最大生产率耐用度：根据单件工时最小的原则确定的耐用度称为最 大生产率耐用度。加工一个零件所需的工序时间tw： tw = tm + ( tm/T ) ×tct + tot 经济耐用度：以加工成本最低为优化目标获得的刀具耐用度为经济 耐用度。每个零件的平均工序费用C为 C = tw × M + ( tm/T )×Ct tw：工序时间； tm：工序切削时间； tm/T：换刀次数 tct：一次换刀所需时间； tot：其他辅助时间 ； M：工时费用； Ct：换一次刀具所需的费用
刀具磨损与刀 具寿命
各种刀具的寿命值参考下列原则来制订，例如： 1）简单刀具的制造成本低，故它的寿命较复杂刀具
的寿命可规定低些； 2）可转位刀具的切削刃转位迅速、更换刀片简便、
故刀具寿命可规定低些； 3）精加工刀具的寿命应制订得较高些； 4）自动线刀具、数控刀具应制订较高刀具寿命。
在生产中是根据切削条件和技术要求首先确定一个 合理的刀具寿命T值，然后以它为依据选择切削速度， 并计算切削效率和核算生产成本。
通常选择刀具合理寿命有两种方法：最高生产率寿命 和最低生产成本寿命。
（1）最高生产率寿命 （2）最低生产成本寿命
它是根据切削一个零件所花 费的时间最少或在单位时间内加 工出的零件最多而定的刀具寿命。
1）磨料磨损（又称机械磨损）——在工件材料中含有氧化物、碳 化物和氮化物等硬质点，在铸、锻工件表面上存在着硬夹杂物和在切屑、 加工表面上粘附着硬的积屑瘤残片，这些硬质点在切削时似同“磨粒” 对刀具表面产生摩擦和刻划作用致使刀面磨损。低速切削时是最主要的 磨损原因。
2）粘结磨损（亦称冷焊磨损）——切削区存在着很大的压力和强 烈的摩擦，切削温度也较高，在切屑、工件与刀具前、后面之间的吸附 膜被挤破，形成新的表面紧密接触，因而发生粘结（冷焊）现象。使刀 具表面局部强度较低的微粒材料被切屑带走或使得切削刃和前面产生小 块剥落。它是一种物理—化学性质的磨损。
（1）刀具磨损的原因（续）
3）扩散磨损——是由于在高温作用下，使工件与刀具材料中 合金元素相互扩散置换造成的。其结果是改变了原来刀具材料中 的化学成分的比值，降低了刀具的切削性能，加快了刀具的磨损， 因而降低了刀具的粘结强度和耐磨性。扩散磨损是一种化学性质 的磨损。
4.2 刀具寿命及其影响因素(了解)
三、刀具磨损的过程
1.初期磨损(AB段) 2. 正常磨损(BC段) 3. 剧烈磨损(CD 段)
经过正常磨损阶段后,刀具切削刃明显变 钝,致使切削力增大,切削温度升高,刀具进入 剧烈磨损阶段。 剧烈磨损使刀具失去正常
的切削能力,继续使用将使工件表面质量明 显下降,刀具磨损量也明显加快 。 使用刀具 时,应避免使刀具的磨损进入这一阶段 。
后面磨损量是不均匀 的,在刀尖部分,由 于强度和散热条件差,磨损较严重;在切削刃 靠近待加工表面部分,由于加工硬化或毛坯 表层缺陷,磨损也较严重;在切削刃中部磨损 比较均匀 。 后面磨损形成后角为零的棱面, 通常用棱面的平均高度 VB表示后面磨损程 度。
3.前、后面磨损
在粗加工或半精加工塑性金属时,以及加 工带有硬度的铸铁件时,常发生前面和后面 都磨损的情况(图4_18c) 。 这种磨损形式比 较常见,由于后面磨损的棱面高度便于测量, 故前、后面磨损亦用 VB表示其磨损程度 。
当棱边过窄时,会引起崩刃 。 其磨损程 度一般以月牙洼深度 KT表示 。 这种磨损形 式比较少见,一般是由于以较大切削速度和
切削厚度加工塑性金属所形成的带状切屑 滑过前面所致。
2.后面磨损
切削铸铁等脆性金属或以较低的切削速 度和较小的切削厚度切削塑性金属时,磨擦 主要发生在工件过渡表面与刀具后面之间, 刀具磨损也就主要发生在后面(图4-18b) 。
因此,为了保证刀具达到所规定的耐用度, 必须合理地确定切削速度 。 通常,刀具耐用 度大,则表示刀具磨损得慢,因此,凡影响刀具 磨 损 的因素,必然影响刀具耐用度 。
以上磨损是由于正常原因所引起的,称 为正常磨损。 而在实际生产中,由于冲击、 振动、热效应和过大的切削力等异常原因 导致刀具的崩刃 、巻刃或刀片碎裂等形式
机械加工过程中的刀具磨损与寿命预测
机械加工过程中的刀具磨损与寿命预测引言：机械加工过程中，刀具是至关重要的工具，直接影响到产品的质量和加工效率。
然而，随着加工时间的增加，刀具会不可避免地出现磨损现象，导致加工质量下降和切削力增加。
因此，准确预测刀具的寿命，对于降低生产成本、提高加工效率和优化工艺具有重要意义。
一、刀具磨损类型及原因刀具磨损主要分为磨耗、断裂和切削边脱落三种类型。
其中，磨耗是最常见的刀具磨损形式，其原因可以归结为摩擦、热量和化学反应等因素。
例如，切削区的高温和高压会导致刀具表面发生氧化和软化，从而促使磨粒和切屑与刀具接触并磨损刀具。
此外，不合理的加工参数和材料硬度的不匹配也会导致磨损的加剧。
二、刀具寿命预测方法为了提前判断刀具的寿命，并及时更换，可以使用以下方法进行刀具寿命预测：1. 经验方法经验方法基于加工经验和行业数据，根据刀具使用的时间和加工次数来推测寿命。
例如，在相同材料、相同刀具类型和相同切削参数下，先前加工相同工件所持续的时间可以作为预测刀具寿命的依据。
然而，这种方法的准确性受到很大的限制，因为加工条件的差异会导致寿命的差异。
2. 物理模型物理模型方法基于刀具磨损的物理机制，将刀具磨损过程建模，并通过实验数据进行参数拟合。
例如，基于热力学和力学原理，可以建立刀具磨损与时间、切削力、温度等因素的关系模型。
这种方法能够较为准确地预测刀具寿命，但需要大量实验数据的支持。
3. 人工智能方法人工智能方法利用机器学习和深度学习算法，通过大量的数据训练模型，预测刀具的寿命。
例如，可以通过监测刀具的振动、温度和功率等参数，结合历史数据进行训练，实现对刀具寿命的预测。
这种方法无需事先建立物理模型，适用于复杂的加工过程。
三、刀具寿命预测技术的挑战与发展趋势刀具寿命预测技术面临着以下挑战：1. 数据获取问题刀具寿命预测需要大量的加工数据和历史数据来进行准确的预测，但在实际生产中，获取这些数据并不容易。
因此，如何有效地收集和管理加工数据是一个关键问题。
3.4 刀具磨损、破损及使用寿命
3.4 刀具磨损、破损及使用寿命刀具失效形式：磨损（正常工作时逐渐产生的损耗）破损（突发的破坏，随机的）一、刀具的磨损形式（一）前刀面磨损切塑性材料，v 和a c较大时，在前刀面上形成月牙洼磨损，以最大深度KT 表示（二）后刀面磨损切铸铁或v 和a c较小切塑性材料时，主要发生这种磨损。
后刀面磨损带不均匀，刀尖部分磨损严重，最大值为VC；中间部位磨损较均匀，平均磨损宽度以VB表示；边界处磨损严重，以VN表示。
（三）边界磨损切钢料时，主刃、副刃与工件待加工表面或已加工表面接触处磨出沟纹，称为边界磨损。
边界处的加工硬化层、硬质点、较大的应力梯度和温度梯度所造成。
二、刀具磨损的原因（一）磨料磨损切屑或工件表面上的硬质点（碳化物、氧化物等）对刀具表面刻划作用造成的机械磨损。
低速切削时，磨料磨损是刀具磨损的主要原因(HSS刀)。
（二）粘结磨损刀具与切屑、工件间存在高温高压和强烈摩擦，达到原子间结合而产生粘结现象，又称为冷焊。
相对运动使粘接点破裂而被工件材料带走，造成粘结磨损。
中速切削形成不稳定积屑瘤时，磨损严重；刀工材料硬度比小亲合力大时磨损严重；刀具刃磨质量差磨损严重。
（三）扩散磨损刀具与切屑、工件接触处由于高温作用，双方化学元素在固态下互相扩散，使刀材成分、结构改变造成磨损。
切削温度越高扩散越快；刀工材料亲合力越大扩散越快；高速切削时扩散磨损是刀具磨损的主要原因。
（四）化学磨损一定温度下，刀材与空气中的氧、切削液中的硫、氯起化学作用，生成较软的化合物，造成刀具磨损。
化学磨损是边界磨损原因之一；主要发生在较高速切削条件下。
（五）热电磨损切削区高温，在刀工间产生热电势加快扩散加剧刀具磨损。
三、刀具磨损过程及磨钝标准（一）刀具磨损过程1. 初期磨损阶段与刀具刃磨质量有关2. 正常磨损阶段VB与切削时间近似正比斜率表示磨损强度3. 急剧磨损阶段切削力、温度急升，刀具磨损加剧，之前换刀（二）刀具磨损标准刀具磨损到一定限度后就不能继续使用，这个磨损限度称为磨钝标准。
刀具的寿命
两次刃磨之间所经历的实际切削时间;
而对其从第一次投入使用直至完全报
废(经刃磨后叫做刀具总寿命。
二、刀具寿命方程式 ：
vT m C
v—切削速度 (m/min);
T—刀具寿命 (min);
m—指数，表示时间影响的程度;
C—系数，与刀具、工件材料和切削条件有关。
１
金属切削原理与刀具教案
４
能从图中分析 出结果
三、影响刀具寿命的各种因素
v ① 切削用量： 、f 、 a p 愈大， 刀具磨损加剧。
v 但
的影响最大 、f 次之、a p 最小。
T
v5
f
GT a 2.5 0.75
p
结合书本可以 自学
② 工件材料：材料的强度、硬度越高，温度越高；材料 的导热性愈差，刀具磨损愈快，降低刀具 寿命。
通常确定刀具耐用度的方法有两种。一是最高生产 耐用度；二是最低生产成本耐用度。
确定各种刀具耐用度时，可以按下列准则考虑： （1） 简单刀具的制造成本低，故它的耐用度较
复杂刀具的低。 （2） 可转位刀具切削刃转位迅速，更换简单，
刀具耐用度可选低一些。 （3） 精加工刀具切削负荷小耐用度选的可高一
些。 （4） 自动加工数控刀具应选较高耐用度。
金属切削原理与刀具教案
课
题 §4、3 刀具的寿命
授课日期
教 分
材 析
1、刀具的寿命 2、影响刀具寿命的各种因素 3、合理选择寿命的基本原则
学
情 这部分内容理论性较强，学生虽然在实习过程中接触过，
分
析 但不能解释原因，缺乏理论知识
教 目
学 标
1、掌握刀具寿命的概念 2、掌握各因素分别是如何影响刀具寿命的 3、了解选择寿命的基本原则
刀具寿命管理规定
刀具寿命管理规定
一、用途
为了有效地统计生产过程刀具使用的寿命，完善刀具管理，降低因刀具异常损坏造成质量损失，提高生产效率，节约成本。
二、适用范围
适用于机加车间使用，使用于刀具管理及库房统计使用。
三、术语及定义
1.刀具寿命：是指刀具至采购入库日起至损坏失效日止所加工产
品的数量。
2.正常损坏：指刀具在正常磨损损坏的状态定义。
3.异常损坏：指刀具在非正常磨损损坏的状态定义。
四、寿命统计及其方法
1.所有刀具自领用出库起记录加工数量，数量来源于《更换刀具
检测记录表》。
至刀具损坏止左右的加工产品数为该刀具使用寿命。
2.新刀具使用统计为：领用加工至损坏止所有的加工数量。
3.刀具接近使用寿命允许现场班长及调机员预防性换刀，员工不
得私自更换刀具。
4.刀具更换后，班长或者调机员应在《更换刀具检测记录表》上
注明更换原因及更换时间，该表每日交到质检科归档。
5.更换刀具，由刀具管理员按以旧换新的原则发放，领用人填写
《刀具领用逐日登记表》，废刀具仓库统一回收处理。
编织：审核：批准：。
刀具磨损和刀具寿命讲解
2.塑性破损
在刀具前刀面与切屑、后刀面与工件接触面上， 由于过高的温度和压力的作用，刀具表层材料将 因发生塑性流动而丧失切削能力，这就是刀具的 塑性破损。抗塑性破损能力取决于刀具材料的硬 度和耐热性。硬质合金和陶瓷的耐热性好，一般 不易发生这种破损。相比之下，高速钢耐热性较 差，较易发生塑性破损。
刀具的破损形式分为脆性破损和塑性破损。 1.脆性破损 硬质合金刀具和陶瓷刀具切削时，在机械应力和热应
力冲击作用下经常发生以下几种形态的破损： (1)崩刃 切削刃产生小的缺口。在继续切削中，缺
口会不断扩大, 导致更大的破损。用陶瓷刀具切削及 用硬质合金刀具作断续切削时，常发生这种破损。 (2)碎断 切削刃发生小块碎裂或大块断裂，不能继 续进行切削。用硬质台金刀具和陶瓷刀具作断续切削 时，常发生这种破损。 (3)剥落 在刀具的前、后刀面上出现剥落碎片，经 常与切削刃一起剥落，有时也在离切削刃一小段距离 处剥落。陶瓷刀具端铣时常发生这种破损。 (4)裂纹破损 长时间进行断续切削后，因疲劳而引 起裂纹的一种破损。热冲击和机械冲击均会引发裂纹， 裂纹不断扩展合并就会引起切削刃的碎裂或断裂。
(4)合理选择切削用量 防止出现切削力过大和切 削温度过高的情况。
(5)工艺系统应有较好的刚性 防止因为振动而损 坏刀具。
1.刀具磨损的形式
切削时，刀具的前、后刀面与切屑及已加工表面相接触，产生剧烈摩 擦。在接触区内有相当高的温度和压力。因此在前后刀面上都会发生磨损。 但它们的磨损情况有各自不同的特点，而且相互影响：刀具磨损形式有以 下几种：
前刀面磨损
后刀面磨损
边界磨损
(1)前刀面磨损(月牙洼磨损) 切削塑性材料时，如果切 削速度和切削厚度较大，切屑在前刀向上经常会磨出一个 月牙洼。出现月牙洼的部位就是切削温度最高的部位。月 牙洼和切削刃之间有一条小棱边，月牙洼随着刀具磨损不 断变大，当月才洼扩展到使棱边变得很窄时，切削刃强度 降低，极易导致崩刃。月牙洼磨损量以其深度KT表示 。
第六节 刀具磨损与刀具寿命
本节结束
Vc=A/Tm
fc=A/Tm apc=A/Tm
A——系数； m——指数；
（2）进给量、背吃刀量与刀具使用寿命的关系 式中：
B、C——系数； n、p ——指数；
综合上述三式，可得切削用量与刀具使用寿命的关系式：
Cv T= Tmf yvapxv 式中：CT、CV ——与工件材料、刀具材料和其他切削条件有关的 系数； xv、yv——指数， xv=m/p ，yv=m/n 。 vc= 对于不同的工件材料和刀具材料(图5所示），在不同的切削 条件下，上式中的系数和指数可在有关资料中查出。此式为一定 刀具使用寿命下切削速度的预报方程。 由上式可知，切削速度对T的影响最大，其次是进给量，背 吃刀量影响最小。所以在优选切削用量以提高生产率时，首先应 尽量选大的ap，然后根据加工条件和加工要求选允许最大的f，最 后根据T选取合理的vc 。 3、影响刀具耐用度（刀具寿命）的因素 （1）切削用量 切削用量对刀具耐用度Ｔ的影响规律如同对切削温度的影响。 切削速度Vc、 背吃刀量（切削深度）ap、进给量增大，使 切削温度提高，刀具耐用度Ｔ下降。 Vc影响最大、 进给量f其次，ap影响最小。 根据刀具耐用度合理数值T计算的切削速度称为刀具耐用度 允许的切削速度，用VT表示，其计算式为：
四、刀具使用寿命的经验公式
1、刀具使用寿命（刀具的耐用度） 一把新刀（或重新刃磨过的刀具）从开始切削至磨损量达到 磨钝标准为止所经历的实际切削时间，称为刀具的耐用度，用T分 钟表示。又称为刀具寿命，刀具的使用寿命是个时间概念。 2、切削用量与刀具使用寿命的关系 （1）切削速度与刀具使用寿命的关系 刀具使用寿命与切削速度的关系是用实验方法求得的。
（2）对于机夹可转位刀具，由于换刀时间短，为了充分发挥其切 削性能，提高生产效率，刀具寿命可选得低些，一般取15—30min。 （3）对于装刀、换刀和调刀比较复杂的多刀机床、组合机床与自 动化加工刀具，刀具寿命应选得高些，尤应保证刀具可靠性。 （4）车间内某一工序的生产率限制了整个车间的生产率的提高 时，该工序的刀具寿命要选得低些；当某工序单位时间内所分担 到的全厂开支 M较大时，刀具寿命也应选得低些。 （5）大件精加工时，为保证至少完成一次走刀，避免切削时中途 换刀，刀具寿命应按零件精度和表面粗糙度来确定。
刀具磨损和刀具寿命new
切 削用量
16
4、刀具耐用度的选用
刀具寿命对生产率和加工成本的影响：
17
刀具耐用度的选用原则
通过比较可知：Tc> Tp；Vc>Vp 刀具耐用度的选用原则： ① 一般情况下，应采用最低成本刀具耐用
10
刀具磨钝标准
磨钝标准：刀具后刀面中间区段的平均磨损量允许达 到的最大值（用VB值表示）。
刀具磨钝以后必须重新刃磨。
11
3、刀具磨钝标准的选择原则
对于粗加工刀具：应尽快切除工件毛坯上的加工余量，
故可采用较大的磨钝标准，来延长刀具的耐用度；
对于精加工刀具：加工余量不大，但加工精度要求较高， 切削时需要具有锋利刀刃的刀具，故应选用较小的磨钝标 准。
磨损机理：当切削温度在7000C以上时，空气中的氧与刀具 材料中的WC、TiC、C氧化而产生较软的氧化物，切削过 程中被切屑带走而造成的刀具磨损。
7
切削速度对刀具磨损强度的影响
1-硬质点磨损； 2-粘结磨损；3-扩散磨损；及刀具磨钝标准
1、刀具磨损过程
实践证明：刀具随着切削时间的延长，磨损逐渐 增加，但磨损强度不同：
度Tc。 ② 当需要完成紧急生产任务或生产中出现
了不平衡加工环节时，应采用最高生产率 刀具耐用度Tp 。
18
3
后刀面的磨损
C区：刀尖处强度和散热条件均较差，磨损严重； N区：靠近工件外皮处，磨损严重； B区：比较均匀。 后刀面的磨损B区的平均磨损量VB表示。 切削过程中，后刀面不可避免会发生磨损。
4
刀具寿命管理规定
三.术语及其定义。
1.刀具寿命：是指刀具至采购入库日起至损坏失效日止所加工产品的数量。
2.正常损坏：指刀具在设定加工数量外损坏的状态定义。
3.异常损坏：指刀具在设定加工数量内损坏的状态定义。
4.刀具寿命设定：铣刀，车刀，加工数量 10000 件，丝锥加工数量为 8000.
5.刀具状态
铣刀，车刀
丝锥
状态
的加工产品数为该刀具使用寿命。
2.新刀使用统计为：领用加工至损坏止所有的加工数量。
3.刀具寿命进入警戒状态现场需要加大刀具检测频次。
4.刀具寿命进入危险状态允许现场班长及调机员预防性换刀，要严格按照刀具寿命规定执行，不
得私自改动刀具使用寿命，员工不得私自更换刀具。
5.刀具更换后，班长或者调机员应在《刀具更换记录表》及《4M 变化表》上注明更换原因及更
刀具寿命管理规定
Prepared on 22 November 2020
一.用途
为了有效地统计生产过程刀具使用的寿命，完善刀具管理，降低因刀具异常损坏造成质量损失，
提高生产效率，节约成本。
二.适用范围。
1.适用于长春博达汽车零部件有限公司使用。
2.适用于机加车间使用，适用于刀具管理及库房统计使用。
失效性分析
加工数量
0-8000
6000
安全
不会失效，损坏
加工数量 8000-9000 6000-
警戒
存在失效，损坏的风险
7000
加工数量
9000-
7000-
危险
随时产生失效风险
10000
8000
四，寿命统计及其方法
1.所有刀具自领用出库起记录加工数量，数量来源于的《刀具更换记录表》。至刀具损坏止所有
六章刀具磨损和刀具使用寿命
• 6.1.2非正常磨损
• 在生产中，常会出现刀具突然崩刃、卷刃或刀片碎裂 的现象，被称为非正常磨损。
• 1.塑性破损 切削时，刀具由于高温高压的作用，使刀具前、后刀 面的材料发生塑性变形，刀具丧失切削能力，这种破 损称为塑性破损。与硬度比有关.硬质合金不易产生.
• 2.脆性破损
• 在振动、冲击切削条件的作用下，刀具尚未发生明显 磨损（VB≤0.1mm），但刀具切削部分却出现了刀刃 微崩或刀尖崩碎、刀片或刀具折断、表层剥落、热裂 纹等现象，使刀具不能继续工作，这种破损种磨损原因可归纳成下列几点：
• （1）高速钢刀具的耐热性及硬度比硬质合金低，粘蚀磨 损及磨粒磨损占的比例大，而扩散磨损占的比例不大。当 用高速钢切削高温合金等难切削材料时，应选用提高耐热 性与提高硬度的高性能高速钢。
• （2）刀具与工件材料粘结强烈，则粘蚀磨损占的比例增 大。
• （3）工件中硬质点数增加，则磨粒磨损占的比例增大。
• （4）周围介质化学作用容易引起切削刃边缘部位的月牙 洼磨损。
• （5）切削一些难加工材料时热电磨损占有一定比例。
• 在多数原因中都是随着切削温度的升高而加剧磨损，例如 扩散磨损、热电磨损及化学磨损等。所以切削温度是确定 磨损快慢的一个重要指标。当达到一定温度后，温度越高， 磨损越快 。
切削速度对刀具磨损强度的影响 1-硬质点磨损； 2-粘结磨损；3-扩散磨损；4-化学磨损
则刀具材料与工件材料的硬度都随之变化。假如切削 速度的变化使工件材料的硬度下降而硬质合金的硬度 基本没有下降，则粘结磨损会减少。
• 6.2.3扩散磨损 在切削高温下，使工件与刀具材料中的合金元素在固态下相互扩 散置换造成的刀具磨损，称为扩散磨损。
• 扩散磨损是硬质合金刀具磨损的主要形式，是加剧刀具磨损的一 种原因。常与粘结磨损同时产生。
刀具的寿命识别与预测
刀具的寿命识别与预测刀具是现代工业生产过程中不可或缺的工具，它的质量和寿命对生产效率和产品质量具有重要影响。
因此，识别和预测刀具的寿命显得尤为重要。
本文将从刀具寿命的影响因素、基于工艺参数的寿命识别和基于传感器的寿命预测等方面展开讨论。
刀具的寿命受到多种因素的影响，包括加工材料的硬度、切削速度、切削力、冷却剂的使用以及刀具的材质和涂层等。
其中，切削速度是最主要的因素之一。
当切削速度过高时，刀具容易发生高温烧损和刃磨磨损，影响寿命。
此外，切削力也是影响刀具寿命的重要因素。
如果切削力过大，则会造成刃口断裂或刀具弯曲变形，导致寿命降低。
基于工艺参数的刀具寿命识别是一种常用方法。
通过监测并记录切削过程中的工艺参数，如切削力、切削速度、冷却剂的流量等，可以推断刀具的寿命。
例如，当切削力超过预定值时，往往意味着刀具的寿命接近了。
这种方法比较简单直观，但也存在一定的局限性。
由于切削过程中受多种因素影响，单凭单一的工艺参数并不能准确识别刀具的寿命。
为了更准确地预测刀具的寿命，基于传感器的方法逐渐得到应用。
通过在线实时监测刀具的状态，这种方法可以提供更多的信息来辅助刀具寿命的预测。
例如，通过在刀具上安装压力传感器和温度传感器，可以测量切削过程中的切削力和温度变化。
当切削力和温度异常变化时，可以通过数据分析和模型建立来预测刀具的寿命。
这种方法能够提高预测的准确性，但也需要有专业的传感器和数据分析技术的支持。
除了以上方法，还有一些先进的技术被应用于刀具寿命识别与预测中。
例如，机器学习和人工智能技术可以通过对大量切削数据的分析和训练，建立刀具寿命预测模型。
这些模型能够更准确地预测刀具的寿命，并提供更具体的预警信息，帮助操作工人及时更换刀具，避免生产事故和损失。
此外，纳米技术也被应用于刀具的改性和涂层技术，提高刀具的耐磨性和寿命。
在刀具寿命识别与预测的研究和应用中，我们应该注重实践和理论的结合。
通过采用多种方法的综合应用，可以提高刀具寿命的识别和预测准确性。
确定合理的刀具寿命方法
近年来，随着制造技术的不断提高和工业生产的不断发展，刀具的使用寿命也越来越受到重视。
然而，如何确定刀具的合理寿命成为了一个亟待解决的问题。
本文将探讨如何确定合理的刀具寿命方法。
一、根据加工材料和工件的硬度来确定刀具寿命加工材料和工件的硬度是决定刀具寿命的重要因素。
硬度大的材料或工件会使刀具磨损加剧，从而缩短刀具寿命。
因此，我们可以通过事先了解材料或工件的硬度来预估刀具的寿命，以此来制定保养和更换刀具的计划。
二、根据切削力来确定刀具寿命切削力也是影响刀具寿命的重要因素之一。
当切削力达到一定的值时，就会导致刀具的损坏。
因此，我们可以通过测量切削力的大小来确定刀具的换刀时间，以免影响生产效率。
三、根据切削温度来确定刀具寿命切削过程中，切削面会因为摩擦产生较高的温度，这也是影响刀具寿命的重要因素之一。
为了保证刀具寿命的合理使用，我们可以通过测量切削面的温度来判断刀具的磨损情况，并及时更换刀具，以避免因温度过高而导致刀具的损坏。
四、根据刀具的使用次数来确定刀具寿命刀具的使用次数也是用来判断刀具寿命的重要依据之一。
在实际生产中，我们可以通过安装刀具使用次数的记录仪来记录刀具的使用次数，当达到一定的次数后及时更换刀具，以保证生产效率。
五、根据刀具的性质和制造工艺来确定刀具寿命刀具的类型和制造工艺也会影响刀具的寿命。
比如，淬火钢制作的刀具更加耐磨损，寿命相对较长，而精细的切削刀具则相对比较脆弱，寿命相对较短。
因此，在选择刀具时要考虑到其性质和制造工艺，以确定其合理的使用寿命。
综上所述，确定合理的刀具寿命方法需要从多个方面进行考虑和分析，以避免影响生产效率和产生额外的生产成本。
机械加工刀具寿命预测方法研究
机械加工刀具寿命预测方法研究引言：机械加工刀具在制造业中起着重要的作用，其性能和寿命直接关系到加工质量和效率。
针对刀具寿命的预测，一直是制造业研究的热点问题之一。
本文将探讨机械加工刀具寿命预测的方法与研究进展。
一、刀具寿命预测的意义刀具寿命预测是指通过各种手段和方法，根据刀具使用时的剩余寿命与已使用寿命之间的关系，对于刀具未来的寿命进行预测。
这有助于确保刀具的良好使用，延长刀具的使用寿命，提高生产效率。
此外，刀具寿命预测还有助于制定合理的工艺参数和刀具更换策略。
二、刀具寿命预测的方法1. 统计学方法统计学方法通过对大量刀具寿命数据的分析，建立数学模型来预测刀具寿命。
常用的统计学方法有回归分析、聚类分析和人工神经网络等。
这些方法能够较准确地反映刀具寿命与各种因素之间的关系，但也存在数据获取困难和计算复杂的问题。
2. 物理模型方法物理模型方法是通过刀具磨损机理及相应的实验研究，对刀具寿命的故障机理进行建模和分析，从而预测刀具寿命。
这种方法需要深入研究切削过程的物理学原理和刀具磨损机制，对算法和模型有着较高的要求。
3. 传感器监测方法传感器监测方法通过安装和使用传感器来实时监测刀具的状态和磨损程度，通过数据分析和处理，预测刀具的寿命。
这种方法可以实现对刀具状况的实时监测，及时做出刀具更换和维修的决策，但是对于传感器的选择和数据处理的准确度也是考量因素。
三、研究进展与展望刀具寿命预测的研究已取得了许多重要进展，但仍存在一些问题。
首先，不同类型的切削工艺和刀具在寿命预测上存在差异，需要进一步加深研究。
其次，目前的预测方法多以理论为基础，对于实际生产中的复杂工况需要更多的实验验证。
另外，数据处理和模型的优化也是未来研究的重点。
未来的研究方向可以从以下几个方面展开：1. 基于物理模型和统计学方法的刀具寿命预测算法优化；2. 利用机器学习和人工智能等新兴技术，构建更精确的刀具寿命预测模型；3. 结合传感器监测技术和大数据分析，实现刀具寿命预测的实时监测与预警。
数控机床刀具寿命的预测方法
数控机床刀具寿命的预测方法导言：数控机床在现代制造业中具有重要的作用，其刀具寿命的预测对于提高生产效率、降低生产成本具有重要意义。
本文将介绍几种常用的数控机床刀具寿命预测方法，并进行分析和比较。
一、刀具寿命的重要性刀具作为数控机床的核心组成部分，其寿命的长短直接影响了机床的加工质量和效率。
准确预测刀具寿命可以帮助企业合理安排生产计划，降低设备闲置时间和刀具更换频率，从而提高生产效率。
同时，预测刀具寿命还有利于提前采取预防性维护措施，减少机床故障和停机时间，降低维修成本。
二、常用的刀具寿命预测方法1. 经验法经验法是最为简单粗暴的一种方法，它基于操作人员的经验和对刀具使用情况的观察来预测寿命。
通常，经验法可以得到一些较为粗略的寿命预测结果，但其准确性往往无法保证，且不能适应不同切削条件下的变化。
2. 统计法统计法通过收集与刀具寿命相关的数据，并进行统计分析来预测寿命。
常用的统计方法包括生存分析法、回归分析法等。
这些方法能够考虑到切削条件、材料和刀具类型等因素，提高了预测结果的准确性。
3. 物理模型法物理模型法是一种基于物理原理建立的刀具寿命预测方法。
它通过对切削过程中的载荷、温度、磨损等特征进行建模和分析，来推算刀具的使用寿命。
这种方法能够提供较为准确的预测结果，但需要基础理论的支持和大量数据的积累。
4. 机器学习方法近年来，随着机器学习技术的发展，越来越多的研究者开始将其应用于刀具寿命预测。
机器学习方法通过对大量数据进行训练，建立刀具寿命的预测模型。
这种方法具有较高的灵活性和准确性，并且能够自动适应切削条件的变化。
三、方法比较与选择根据不同情况和需求，选择适合的刀具寿命预测方法十分关键。
1. 如果预测要求较为粗略，且缺少相关数据，可以采用经验法进行预测。
这种方法操作简单，适用于小规模的生产环境。
2. 如果有大量的实验数据并且需要较高的预测准确性，可以选择统计法。
通过对实验数据进行统计分析，可以得到较为准确的刀具寿命预测结果。
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100
0.35
90
0.31
80
0.28
70
0.24
50
0.60
40
0.48
30
0.36
20
0.24
时间合计
2.86
加工数量
4.54
工件基准齿宽b
30 20 60 100
工件基准齿数z
20 40 23 20
滚刀寿命L(m)
24000 19200 9384 7200
滚刀
工件基准齿宽b
70 10 刃磨次数
单件孔数量
5
4
3
孔深度(mm) 加工数量
6
15
20
10
6
20
66.67 45.00 100.00
6 ， 滚 刀 寿 命
模数
1~2
2~3.5
3.5~6.3
6.3~10
工件齿宽b
30 24 60 100
工件齿数z
20 57 23 20
加工数量
2000 702 356 180
注：滚刀加工数量为刃磨一次可加工工件数量，每把滚刀可刃磨20次左右 。
7 ， 插 刀 寿 命
模数
1~2
2~3.5
3.5~6.3
6.3~10
插刀齿数
41 33 33 33
工件齿宽b
30 10 10 90
工件齿数z
40 20 20 70
注：插刀加工数量为刃磨一次可加工工件数量，每把插刀可刃磨15次左右 。
加工数量
444 2588 1196
6
8，拉刀的使用总寿命为23000件
130
0.1
828
83
50
130
0.1
828
83
2
,
进给速度
加工时间
刀片数量
(mm/min)
加工长度(mm) (min)
加工数量
5
400
300
0.75
100
4
300
200
0.67
90
3
200
100
0.50
90
3
（硬质合金铣
,
刀）
铣刀直径 5~8 10~14 16~20
4 , 丝 锥 与 铰 刀 寿 命
刀具寿命估算 （以普通碳钢为例）
1)车刀片寿命一般是每个刀尖连续切削13分钟.
2)车刀杆寿命为2年.
3)铣刀片是每个刀尖连续切削15分钟.
4)棒铣刀寿命25米，不重磨。（硬质合金铣刀）
5)镗刀刀片寿命参考车刀片。
6)丝锥与铰刀寿命45米,不重磨.
7)钻头一般是加工60米,可以重磨三次,重磨后寿命是新钻头的80%.即钻头可以加工的总长度为180米. 8)滚刀寿命计算公式： N=L*1000/B/Z/K*ζ
1
，
车
刀
片
一
个
刀
尖
寿
命
切削速度
进给速度
工件直径（mm) (m/min)
进给量(mm/r) 转数(r/min) (mm/min)
50
130
0.35
828
290
50
130
0.35
828
290
50
130
0.35
828
290
50
130
0.35
828
290
50
130
0.1
828
83
50
130
0.1
828
83
50
式中： N-滚刀可切工件实际数量 L-滚刀寿命m （查右表） B-工件齿宽mm Z-工件齿数 K-刀具刃磨次数（滚刀修磨余量/单次修磨量）此处K取20 ζ-工件热处理影响因子 调质：ζ=0.6，无热处理：ζ=1
9)插刀的使用寿命计算公式： N=L*1000/B/Z/K*Zc/Zac*ζ 式中： N-插刀可切工件数量 L-插刀寿命m (查右表）
刀具直径 5~8 10~12 14~16
进给速度 (mm/min)
加工长度(mm) 加工数量
300
200
12.50
300
200
18.75
200
200
25.00
单件孔数量
孔深度(mm) 10 10 10
加工数量
20
22.50
20
33.75
15
60.00
5 , 钻 头 寿 命
刀具直径 5~8 10~12 14~16
B-工件齿宽mm Z-工件齿数 Zac-插刀平均齿数(查右表） Zc-插刀实际齿数 K-刀具刃磨次数（插刀修磨余量/单次修磨量）此处K取15 ζ-工件热处理影响因子 调质料：ζ=0.6，无热处理：ζ=1 10)拉刀的使用寿命为1500件，可重磨20次；
刀具寿 命计算 方法
（工件材料以 8620H为例）
工件基准齿数z
40 30 20
插刀平均齿数Zac
41 17 23
插刀寿命L(m)
11200 9000 4800
插刀
90
70
插刀
33
756
）
钻头可以加工的总长度为180米. （硬质合金钻头） ζ=1
模数
1~2 2~3.5 3.5~6.3 6.3~10
加工零件数量经验值
2000 1200 340 180
模数
1~2 2~3.5 3.5~6.3
加工零件数量经验值
200 1500 1200
6.3~10
6
1
加工长度(mm) 加工时间(min)