(机械制造)第六节刀具磨损与刀具寿命

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§2.6 刀具磨损与刀具寿命

切削时间
刀具磨损过程
● 急剧磨损阶段磨损带增加到一定宽度后，切削力和切削温度急剧增高，刀具磨损速度增加很快，刀具迅速损坏甚至丧失切削能力。
机械工程学院
机械制造技术——第二章金属切削原理与刀具 §2.6 刀具磨损与刀具寿命
■ 刀具磨损的机理（原因）切削过程中的刀具磨损具有下列特点： (1)刀具与切屑、工件间的接触表面经常是新鲜表面。 (2)接触压力非常大，有时超过被切削材料的屈服强度。 (3)接触表面的温度很高，对于硬质合金刀具可达800～1000℃，对于高速钢刀具可达800～600℃。 ● 磨粒磨损（硬质点划痕） —— 各种切速下均存在； —— 低速情况下刀具磨损的主要原因。 ● 粘结磨损（冷焊黏结） —— 刀具材料与工件材料亲和力大； —— 刀具材料与工件材料硬度比小；
低速切削时，Байду номын сангаас料磨损是刀具磨损的主要原因
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机械制造技术——第二章金属切削原理与刀具 §2.6 刀具磨损与刀具寿命
2．相变磨损刀具在较高速度切削时，由于切削温度升高，使刀具材料产生相变，硬度降低，若继续切削，会引起前面塌陷和切削刃卷曲的 “塑性变形”
3．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。在高速钢刀具的正常工作速度和硬质合金刀具偏低的工作速度下比较严重
况。
切削刃剥落常发生在硬度高、脆性大的陶瓷刀具上。并在压力和摩擦力较大情况下易产生。
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机械制造技术——第二章金属切削原理与刀具 §2.6 刀具磨损与刀具寿命
热裂由热循环使材料疲劳，或因间断切削和切削液浇注不均匀使切削温度骤变，易引起前、后刀面上出现细微裂纹。

第6章刀具磨损和刀具耐用度

(vc3 、 T3)…各点。可发现，在一定切削速度范围内，这
些点基本上在一条直线上。
c 1＞ c 2＞ c 3＞ c 4
VB
T1
T2 T
T3
T4
不同vc时的刀具磨损曲线
( ln ln ln ln
1 2 3 4
c 1,T1 )
(
c 2,T2 )
(
c 3,T3 )
ln

(
c 4,T4 )
lnT1
lnT2 lnT
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切削速度对刀具磨损强度的影响
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第三节刀具磨损过程及磨钝标准
切削金属时，刀具一方面切下切屑，另一方面刀具本身也要发生损坏。刀具损坏的形式主要有磨损和破损两类。前者是连续的逐渐磨损；后者包括脆性破损(如崩刃、碎断、剥落、裂纹破损等)和塑性破损两种。刀具磨损后，使工件加工精度降低，表面粗糙度增大，并导致切削力加大、切削温度升高，甚至产生振动，不能继续正常切削。因此，刀具磨损直接影响加工效率、质量和成本。
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1.刀具的磨损过程
1）初期磨损阶段 2）正常磨损阶段 3）急剧磨损阶段
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1）初期磨损阶段
这一阶段磨损曲线的斜率较大。由于刃磨后的新刀具，其后刀面与加工表面间的实际接触面积很小，压强很大，故磨损很快。新刃磨后的刀面上的微观粗糙度也加速了磨损。初期磨损量的大小与刀具刃磨质量有很大关系，通常在VB＝0.05—0.1mm之间。经过研磨的刀具，其初期磨损量小，而且要耐用得多。
切削速度v（m/min）
800 600 500 400 300 200
陶瓷刀具（VB=0.4mm）硬质合金（VB=0.4mm）

刀具磨损、破损和使用寿命(刀具耐用度

•
刀具与切屑、工件间的接触表面经常是新鲜表面；
• 接触压力非常大；
• 接触表面的温度很高；
磨料磨损
冷焊磨损刀具磨损形式：扩散磨损氧化磨损热电磨损（扩散磨损一种）
§ 6-2刀具磨损过程及磨钝标准
6.2.1刀具磨损过程（后刀面磨损值VB随时间延长而增大）
刀具磨损过程分为三个阶段:
①初期磨损阶段（OA段）
切削时间T
图6-11刀具磨损曲线
3）在双对数坐标上是一直线（在一定速度范围内)
lg vc = - m lg T + lg A
m = tg φ
A为当 T=1s （min）时纵坐标截距
泰勒公式（6-4）
vc =A /Tm
或：
T= C1 /vcz
（z =1/m）
A— 与工件材料有关的系数 m— 切削速度对刀具使用寿命的影响程度
Cv T 1/ m 1/ n 1/ p vc f a p
※ 当用硬质合金车刀切削碳钢时，切削用量与刀具的经验公式为
T
Cv v f
5 c 1.75 0.75 p Nhomakorabeaa
式中 C——与工件材料、刀具材料和其他条件 v 有关的常数。
※ 切削用量中切削速度对刀具使用寿命 T 影响最大；其次是进给量；切削深度影响最小。
6.1.2后刀面磨损 6.1.3前、后刀面同时磨损
a)后刀面磨损
b)前刀面磨损 hd > 0.5mm
c)前、后刀面同时磨损 0.1mm< hd <0.5mm
hd <0.1mm
图1 – 24 刀具磨损的形式
★刀具磨损原因刀具磨损经常是机械的、热的、化学的三种作用的综合结果。 ★刀具磨损特点（状态）

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。

第六章刀具磨损和刀具使用寿命

• 6.3.2刀具磨钝标准刀具磨钝达一定限度就不能继续作用，而应进行重磨，这
个磨损限度成为刀具的磨钝标准。一般以后刀面磨损值 VB达到一定数值作为磨钝标准。磨钝标准的具体数值可从切削用量手册中查得。 • 规定磨钝标准的两点标准： • ①一般将粗加工的磨钝标准定在正常磨损阶段的后期临近剧烈磨损阶段以前。随着后刀面磨损值的加大，切削力将增大，尤以Fx与Fy增大得更为显著，所以当机床、刀具、工件系统刚度差时，刀具磨钝标准应适当减小。
6.4刀具使用寿命与切削用量的关系
• 6.4.1刀具使用寿命 • 1.刀具的使用寿命：刀具刃磨后，从开始投入切削至达到磨钝标准的净切削时间称为刀具使用寿命，记为 T。
• 2.刀具总寿命:新刀从开始切削至报废的总切削时间，包括多次重磨。等于刀具使用寿命与刃磨次数的乘积。
• 刀具寿命可以作为衡量材料的可加工性的标准；衡量刀具材料切削性能的标准；衡量刀具几何参数合理性的标准。
6.2刀具的磨损原因
刀具的磨损过程和机理非常复杂，有机械负荷和硬质点造成的机械磨损；切屑粘附造成的粘附磨损；周期性交变载荷造成的疲劳磨损；化学效应造成的氧化和扩散磨损及刀尖区高温塑性变形、热应力造成的磨损等。其特点可归纳为： ⑴摩擦接触表面是活性很高的新鲜表面； ⑵摩擦接触的温度很高，可达800oC～1000oC； ⑶摩擦接触面之间的接触压应力很大，可达2GPa以上； ⑷磨损速度很快。刀具的磨损通常是机械、化学和热效应综合作用的结果。
• 2.后刀面磨损 • 切削过程中，刀具后刀面与已加工表面之间存在着强烈的摩擦，在后刀面上毗邻切削刃的地方磨出了沟痕，这种磨损形式称之为后刀面磨损。 • 在切削脆性及以较低速度及较小进给量切削塑性材料时，均会发生后刀面磨损。一般以后刀面的磨损量作为衡量刀具磨损的主要参数。 • 后刀面磨损分为三个区，由刀尖向刀身方向分别为C、B、N，相应的磨损量为VC、VB、VN。 • VC：磨损较大，因为刀尖强度差，散热条件差；VB：磨损均匀，与刀尖相比，强度、散热相对较好。VN：磨损大，因其靠近前一道工序加工后产生的加工硬化层，或毛坯表面的硬层。

刀具磨损与刀具寿命

量达到刀具磨钝标准为止所经过的切削时间，用符号T表示，单位为s
（或min）。
刀具寿命T与切削用量三要素之间的关系可由下面的经验公式确定，即
T
CT
11
1
vcm f n app
机械制造工艺与设备
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刀具磨损与刀具寿命
刀具磨损与刀具寿命
1.1 刀具磨损的形式及原因
刀具磨损形式分为正常磨损和非正常磨损两种。 1.正常磨损可分为前刀面磨损、后刀面磨损及边界磨损三种形式。 2.非正常磨损非正常磨损也称为破坏，如崩刃、裂纹、碎裂、卷刃等。
刀具的正常磨损
后刀面的磨损带
1.2 刀具的磨损过程及磨钝标准
加工条件不同，磨钝标准应有所变化。对于粗加工，为了充分利用正常磨损阶段的磨损量，充分发挥刀具的切削性能，减少换刀次数，使刀具的切削时间达到最大，磨钝标准应取较大值；对于精加工，为了保证零件的加工精度及其表面质量，磨钝标准应取较刀具耐用度，是指刃磨后的刀具自开始切削到磨损
1.刀具的磨损过程刀具的磨损过程一般分为三个阶段，即初期磨损阶段（OA段）、正
常磨损阶段（AB段）和急剧磨损阶段（BC段）。
刀具的磨损过程
2.刀具的磨钝标准刀具磨损到一定限度就不能再继续使用，这个磨损限度称为磨
钝标准。国际标准统一规定，以1/2背吃刀量处的后刀面上测定的磨损量VB作为刀具的磨钝标准。

机械加工过程中的刀具磨损与寿命评估

机械加工过程中的刀具磨损与寿命评估在机械加工领域中，刀具的磨损与寿命评估是一个重要的问题。

刀具的磨损直接影响到加工质量和效率，合理评估刀具寿命可以帮助企业降低生产成本并提高生产效益。

本文将探讨机械加工过程中刀具磨损的原因和寿命评估的方法。

1. 刀具磨损的原因刀具在机械加工过程中会发生磨损，其原因可以归结为以下几点：摩擦磨损：刀具与工件表面的相互摩擦会导致刀具的磨损。

在高速切削过程中，刀具受到的摩擦力会迅速增加，从而导致刀具的磨损加剧。

热磨损：在高速切削加工过程中，由于摩擦产生的热量无法及时散发，导致刀具温度升高，进而引发热磨损。

热磨损会对刀具的硬度和强度造成影响，从而降低刀具的寿命。

化学磨损：在某些特殊的工件材料上进行加工时，刀具会与工件表面的化学物质发生反应，导致刀具的化学磨损。

化学磨损对刀具的寿命影响较大，需要特殊的刀具材料来进行抵抗。

刀具的磨损是一个复杂的过程，受到多种因素的影响。

深入了解刀具磨损的原因可以帮助我们制定合适的寿命评估策略。

2. 刀具寿命评估的方法刀具寿命评估是对刀具状况进行评估，并据此决定是否需要更换刀具。

以下是几种常见的刀具寿命评估方法：视觉检查法：通过肉眼观察刀具的表面状况，如磨损程度、刃口的变化等，来判断刀具是否需要更换。

这种方法简单直观，但只适用于表面磨损程度较大的情况。

切削力监测法：在加工过程中实时监测切削力的变化，判断是否超过了刀具能承受的极限值。

当切削力过大时，可能会导致刀具的磨损加剧，此时需要及时更换刀具。

声波监测法：通过对加工过程中产生的声波进行分析，可以获得刀具磨损的信息。

当刀具磨损较大时，声波的频率和幅度会发生变化，可以通过声音来判断刀具的磨损程度。

振动监测法：通过监测刀具加工过程中的振动情况，来判断刀具的磨损。

当刀具磨损加剧时，振动幅度会变大，从而可以判定是否需要更换刀具。

以上是几种常见的刀具寿命评估方法，每种方法都有其适用的场景和局限性。

在实际使用中，可以根据刀具的类型、加工材料等因素来选择合适的方法进行寿命评估。

机械加工刀具磨损与寿命

机械加工刀具磨损与寿命机械加工是制造业中不可或缺的一环，而机械加工刀具的磨损与寿命则直接关系到加工质量和效率。

本文将探讨机械加工刀具的磨损原因、磨损形式以及延长寿命的方法。

一、机械加工刀具磨损原因机械加工刀具的磨损主要是由以下几个方面因素引起的：1.1 材料硬度机械加工刀具与被加工材料之间的接触面摩擦和切削力会导致相应机械加工刀具的磨损。

被加工材料的硬度越高，对机械加工刀具的磨损越大，从而降低机械加工刀具的使用寿命。

1.2 加工条件机械加工刀具磨损与加工条件有着密切的关系。

例如，切削速度过高、给进量过大、润滑条件不良等都会导致机械加工刀具的过早磨损。

1.3 切削力切削力是机械加工过程中一个重要参数，切削力过大会导致机械加工刀具受力过大，从而加速磨损。

因此，降低切削力对延长机械加工刀具寿命非常重要。

二、机械加工刀具磨损形式机械加工刀具的磨损主要表现为以下几种形式：2.1 磨损机械加工刀具经过长时间使用后，刀尖会逐渐磨损，切削效果降低。

这是最常见的一种磨损形式。

2.2 刃口断裂在一些高负荷工况下，机械加工刀具的刃口很容易发生断裂，导致刀具报废。

2.3 塑性变形由于材料的软塑性，机械加工刀具可能会在加工过程中出现塑性变形的现象，从而影响加工质量和切削效果。

三、延长机械加工刀具寿命的方法为了延长机械加工刀具的使用寿命，可以采取以下几种方法：3.1 选用合适的材料机械加工刀具的选材十分重要。

选择适合加工材料硬度和加工条件的刀具材料，可以减少磨损。

3.2 控制加工条件合理控制加工条件，包括切削速度、给进量、冷却润滑等参数，可以降低机械加工刀具的磨损。

3.3 频繁刀具检查与维护定期对机械加工刀具进行检查，如果发现有磨损或其他损坏情况，及时更换或维修，可以延长刀具的使用寿命。

3.4 刀具涂层技术刀具涂层技术可以提高刀具的硬度和耐磨性，从而增加刀具的使用寿命。

3.5 刀具刃磨与研磨刀具刃磨和研磨是确保机械加工刀具保持良好切削状态的重要方法。

机械加工中的刀具磨损与寿命分析

机械加工中的刀具磨损与寿命分析引言：机械加工是一项重要的制造工艺，各种复杂的零件都需要通过机械加工技术来加工制造。

而在机械加工过程中，刀具是至关重要的工具之一，刀具的磨损与寿命对于机械加工的质量和效率起着至关重要的作用。

本文将着重探讨机械加工中刀具的磨损现象及其对刀具寿命的影响。

一、刀具磨损的类型及原因1. 切削刃磨损切削刃磨损是刀具磨损的主要形式，主要原因有切削温度过高、材料磨损、焊接现象等。

高温会使切削刃产生软化和烧蚀，从而降低刀具的硬度和耐磨性。

材料磨损则是由于材料附着在切削刃上形成切削力，造成切削刃的磨损。

焊接现象指的是由于高温和压力使金属材料熔化并粘附在切削刃上。

2. 刀柄磨损刀柄磨损是由于切削力和挠度引起的，挠度会导致刀柄产生弯曲，使刀具受到过大的压力，从而导致刀柄磨损。

此外，切削力的大小和方向也对刀柄磨损产生影响。

3. 刀具断裂刀具断裂是指刀具在加工过程中发生的破裂现象。

刀具断裂的原因通常有刀具强度不足、切削震动、刀具使用不当等。

高速切削时，刀具往往受到很大的冲击负载，如果刀具的强度不足，容易导致刀具断裂。

二、刀具磨损对于刀具寿命的影响1. 降低切削质量当刀具磨损严重时，切削质量会受到影响。

切削刃磨损会降低切削刃的锋利度，导致零件切削面的质量下降。

刀柄磨损则会引起刀具振动，进而使被加工材料产生切削面的波痕。

2. 减少刀具寿命刀具磨损会缩短刀具的寿命。

磨损会导致刀具的精度下降，切削刃磨损会使所需切削力增加，而刀柄磨损则会导致刀具断裂。

这些磨损现象都会使刀具的寿命缩短。

三、刀具寿命分析方法1. 根据刀具的外观和磨损程度进行判断人工观察刀具的外观和磨损程度可以初步判断刀具是否需要更换。

切削刃磨损严重、切削面的表面质量下降以及刀柄的磨损等都可以通过外观观察来进行判断。

2. 利用刀具振动信号进行刀具寿命评估利用传感器监测刀具振动信号，根据刀具振动特性来评估刀具的寿命。

当刀具磨损严重时，会引起切削过程中的振动，通过分析振动信号的频谱和最大振幅变化，可以评估刀具寿命的剩余程度。

第六节刀具磨损和刀具寿命讲解

T=CT/V1/m f1/m1 ap1/m2 =CT/Vx f yapz
式中 CT——刀具寿命系数，与工件材料、切削条件有关； x、y、z——指数，分别表示切削用量对刀具寿命T的影响， x＞y＞z.
切削用量对刀具寿命T影响由大到小的顺序为：V → f → ap
五、刀具破损
刀具破损分为脆性破损和塑性破损。脆性破损又分为早期和后期两种。早期脆性破损——切削刚开始或短时间切削后即发生破损，前后刀面尚未产生明显的磨损
通常，高速钢刀具主要磨损原因：硬质点磨损、粘接磨损。
三、刀具磨损过程及磨钝标准
1、刀具的磨损过程随着切削时间的延长，刀具的磨损将增加。根据切削试验，以切削时间和刀具后刀面
磨损量VB（或前刀面月牙洼磨损深度KT）为横坐标和纵坐标，可得刀具的磨损典型曲线，如图所示。由图可知：刀具磨损过程可以分三个阶段。
⑴ 初期磨损阶段这一阶段磨损曲线的斜率较大，说明磨损较快。因为新刃磨的刀具刃口锋利，后刀面
与加工表面接触面积较小，压应力较大；且新刃磨刀具的后刀面存在粗糙不平之处及显微裂纹等缺陷，所以这一阶段磨损速率较大。
这一阶段时间较短，磨损量通常为：0.05~0.1mm，其大小与刃磨质量有关。 ⑵ 正常磨损阶段
1、刀具寿命及刀具总寿命刀具寿命：一把刀具由刃磨后开始使用，直至达到磨钝标准所经历的实际切削时间称刀具寿命。
刀具总寿命：一把新刀从第一次投入使用，直至这把刀完全报废为止所经历的实际切削时间称刀具总寿命。
2、刀具寿命的经验公式（切削用量与刀具寿命的关系）
⑴ 切削速度与刀具寿命的关系
选定磨钝标准，固定其他切削条件，在常用的切削速度范围内，取不同的的速度进行
⑶ 关于磨钝标准的几点说明 ① 手册中的磨钝标准，不是固定不变的，应根据实际加工条件灵活应用。 a）粗加工时，VB值可取偏大值，VB=0.6mm；精加工时， VB值应取偏小值，VB=0.1mm； b）加工工艺系统刚性差时，为避免在磨钝标准内产生振动，VB值应取小值。 c）加工难加工材料时， VB值应取偏小； d）加工大型工件，为避免中途换刀， VB值可取偏大值，此时通常采用较低的切削速度。

机械制造技术4

表1-4 硬质合金车刀合理前角参考值
1.7.2 后角的选择
1. 后角的功用
增大后角能减小后刀面与过渡表面间的摩擦，减小刀具磨损，还可以减小切削刃钝圆半径，使刀刃锋利，易于切下切屑，可减小表面粗糙度值。但后角过大会降低刀刃强度和散热能力。
2. 后角的选择原则
➢主要根据切削厚度大小选择。 ➢粗加工时，后角应取小值； ➢精加工时，后角应取大值。 ➢工件材料强度、硬度较高时，后角应取小值。
刀具lgT—lgvc关系曲线
刀具寿命方程式：
vcT m C
C—与实验条件有关的系数，是曲线中截距。它相当于T=1min时的切削速度值； m—vc对T影响程度指数，在曲线中表示斜率。
高速钢车刀：m=0.11；硬质合金可焊接车刀：m=0.2；硬质合金可转位车刀：m=0.25～O.3 ；
❖
追求至善凭技术开拓市场，凭管理增创效益，凭服务树立形象。2020年12月20日星期日上午12时26分15秒00:26:1520.12.20
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作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。2020年12月20日星期日12时26分15秒00:26:1520 December 2020
1.7.5 刃倾角的选择
1. 刃倾角的功用 (1) 控制切屑的流向
(2) 控制切削刃切入时首先与工件接触的位置
(3) 控制切削刃在切人与切出时的平稳性
(4) 控制背向力与进给力的比值
刃倾角为正值，背向力减小，进给力增大；刃倾角为负值，背向力增大，进给力减小。
2. 刃倾角的选择

刀具磨损和刀具寿命讲解

f T m1 C1 a pT m2 C2
综合式速度、进给量、切削深度，可以得到切削用量与耐用度的一
般关系式：
T

vx

CT f y apz
式中 CT—耐用度系数，与刀具、工件材料和切削条件有关； x、y、z—指数，分别表示各切削用量对刀具耐用度影响的程度。
用YTl5硬质合金车刀切削σ b=0.637GPa的碳钢时， (f>0．5mm/r)切削用量与刀具耐用度的关系为：
机械磨损
热磨损
化学磨损
机械磨损是由工件材料中硬质点的刻划作用引起，而热磨损和化学磨损是由粘结、扩散、腐蚀等引起。
（1）硬质点磨损
这主要是由于工件材料中的杂质、基体组织中所含的碳化物、氮化物和氧化物等硬质点，以及积屑瘤的碎片等所造成的机械磨损。它们在刀具表面上划出一条条沟纹。
各种切削速度下刀具都会产生硬质点磨损，但低速时它是刀具磨损的主要原因。因为这时切削温度较低，其它各种形式的磨损还不显著。一般可以认为，由硬质点磨损产生的磨损量与切削路程或刀具与工件相对滑动距离成正比。
(2)后刀面磨损由于后刀面和加工表面问的强烈摩擦，后刀面靠近切削刃部位会逐渐地被磨成后角为零的小棱面，这种磨损形式称作后刀面磨损。

切削铸铁和以较小的切削厚度、较低的切削速度切削
塑性材料时，后刀面磨损是主要形态。

后刀面上的磨损棱带往往不均匀，刀尖附近(C区)因
强度较差，散热条件不好，磨损较大；中间区域(B区)磨
刀具磨损耐用度直线的方程为：
logv= -mlogT+logC0
故 vTm=C0
式中 v——切削速度(m／min)； T——刀具耐用度(min)； m——指数，表示v—T之间影响的程度： C0——系数，与刀具、工件材料和切削条件有关。

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。

机械加工刀具磨损分析与寿命预测

机械加工刀具磨损分析与寿命预测在机械加工过程中，刀具磨损是不可避免的问题。

刀具磨损会导致加工质量下降、加工速度下降和刀具寿命缩短等一系列问题。

因此，磨损分析和寿命预测对于提高加工效率和降低成本具有重要意义。

一、磨损分析机械加工刀具磨损主要表现为刀具前角磨损、切削刃磨损和切削刃倔强磨损等形式。

其中，刀具前角磨损是最常见的问题之一。

刀具前角磨损会导致刀具进给力增大、切削温度升高和刀具寿命减少。

通过对磨损形貌的分析，可以确定刀具磨损的原因和机制。

常见的磨损原因包括切削材料的硬度、材料的切削性能、切削速度、进给速度等因素。

二、寿命预测刀具寿命预测是一项复杂的任务。

预测刀具的寿命需要考虑多种因素，如刀具材料、切削条件、磨损机制等。

目前，常用的寿命预测方法有经验公式法、统计学方法和数值模拟方法等。

经验公式法是根据实际加工经验总结出的一种刀具寿命计算方法。

这种方法简单易行，但准确度不高，适用性有一定限制。

统计学方法是通过大量的试验数据统计分析，得出刀具寿命和刀具参数之间的关系。

这种方法具有较高的精度和可靠性，但需要大量的实验数据支持。

数值模拟方法是利用计算机技术进行刀具寿命预测。

通过建立刀具磨损的数学模型，可以预测刀具的寿命。

这种方法可以提供更加准确的结果，但需要专业的软件和计算资源支持。

三、刀具寿命延长措施为了延长机械加工刀具的寿命，可以采取以下措施：1. 选择合适的刀具材料：刀具材料的硬度和抗磨性直接影响刀具的寿命。

选择合适的刀具材料可以显著延长刀具的使用寿命。

2. 优化切削条件：通过调整切削速度、进给速度和切削深度等参数，可以降低刀具的磨损速度，延长刀具的寿命。

3. 合理的冷却润滑：在加工过程中，及时提供冷却润滑剂可以降低切削温度，减少刀具磨损。

4. 定期检查刀具状态：定期检查刀具磨损状态，及时更换磨损严重的刀具，可以减少因刀具磨损导致的加工质量问题。

综上所述，机械加工刀具磨损分析与寿命预测是机械加工过程中重要的研究方向。

机械加工过程中的刀具磨损与寿命分析

机械加工过程中的刀具磨损与寿命分析在机械加工过程中，刀具磨损是一个常见的问题。

刀具磨损不仅会影响加工质量和效率，还会增加生产成本。

因此，了解和分析刀具磨损与寿命的规律对于优化机械加工过程具有重要意义。

1. 刀具磨损的类型与影响因素刀具磨损主要分为刃磨损和侧磨损两种类型。

刃磨损是指刀具刃部分磨损，主要受到工件材料的硬度和切削速度的影响。

侧磨损是指刀具刃部分以外的其他部分的磨损，主要受到加工过程中的切削力和切削温度的影响。

影响刀具磨损的因素有很多，包括工件材料的硬度、切削速度、进给量、刀具材料和涂层等。

硬度高的工件材料容易引起刀具磨损加快，而切削速度和进给量过大则会加剧刀具磨损。

刀具材料的硬度、韧性和耐热性也会影响刀具的寿命。

2. 刀具寿命评估方法评估刀具寿命的方法有很多种，常见的有经验法、试验法和统计法等。

经验法是根据加工经验和观察来评估刀具的寿命，虽然简单直观，但受主观因素影响较大。

试验法是通过试验来确定刀具的寿命，但需要消耗大量的刀具和时间成本，不够经济高效。

统计法是通过统计刀具使用寿命的数据来进行分析，可以较为客观地评估刀具的寿命。

3. 刀具磨损与寿命分析技术目前，刀具磨损与寿命分析方面的技术不断发展和应用。

机械加工中常用的分析技术包括显微观察、试剂检验、扫描电子显微镜和红外热成像等。

显微观察是通过放大刀具的磨损部分来观察和判断刀具的磨损程度。

试剂检验是通过化学试剂检测刀具表面的金属微量元素变化来评估刀具寿命。

扫描电子显微镜技术可以更精细地观察和分析刀具的磨损形貌。

红外热成像技术可以通过测量刀具表面的温度分布来分析刀具磨损与摩擦热的关系。

4. 刀具磨损与寿命的优化措施为了延长刀具的寿命并提高机械加工的效率，需要采取一系列的优化措施。

首先，选用合适的刀具材料和涂层，提高刀具的硬度、韧性和耐热性。

其次，合理选择切削参数，减小刀具的切削力和切削温度。

还可以加强刀具的冷却和润滑，减少切削过程中的摩擦磨损。

第六讲刀具磨损和刀具寿命

刀具磨损和刀具耐用度
刀具在切削过程中与切屑、工件间产生剧烈的挤压、摩擦，造成磨损。刀具磨损是影响生产效率、加工质量和成本的一个重要因素。 •单位切削力可达到每平方毫米200公斤； •硬质合金刀具切削温度可达到800度以上；
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一、刀具的磨损形态
一般来说，刀具失效形式分为：
1. 破损：突发的破坏，如崩断，卷刃等。

在不同的加工条件下，磨钝标准的具体数值是不同的。
粗车碳素钢0.6～0.8 mm
粗车合金钢0.4～0.5 mm
粗车铸铁0.8～1.2 mm
精车碳钢0.1～0.3 mm
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四、刀具耐用度T
刀具耐用度的概念：刀具重新刃磨后，从开始切削直到刀具达到磨钝标准时总的切削时间，用分钟或小时表示。刀具切削加工所使用的时间达到刀具耐用度所确定的时间后，刀具就应重新刃磨。
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：
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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磨刀
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刀具磨钝标准的选择原则
对于粗加工刀具：应尽快切除工件上的加工余量，故可采用较大的磨钝标准；对于精加工刀具：加工余量小，加工精度较高，故应根据具体情况选用较小的磨钝标准。
2、粘结磨损
磨损机理：刀―屑接触面上由于冷焊而产生粘结，当粘结在前刀面的少量切屑金属脱落时，带走了刀具表面上的硬颗粒（如：WC、TiC等）而造成的刀具磨损。中速切削形成不稳定积屑瘤以及刀具刃磨质量差时磨损严重。
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二、刀具磨损的原因和机理
3、扩散磨损

机械制造技术基础第二章第六节刀具磨损和刀具寿命

五、刀具破损
刀具破损分为脆性破损和塑性破损。脆性破损又分为早期和后期两种。早期脆性破损——切削刚开始或短时间切削后即发生破损，前后刀面尚未产生明显的磨损（一般VB≤0.1mm)。后期脆性破损——加工一段时间后，刀具材料因疲劳而引起的破损。
1、刀具脆性破损的形态 ⑴ 崩刃 ——在切削刃上产生小的缺口，刀具还能继续切削。陶瓷、立方氮化硼等脆性材料的刀具常发生这种崩刃。 ⑵ 碎断——切削刃上发生小块碎裂或大块断裂，不能继续正常切削。刀尖与切削刃处发生小碎块属于早期碎断，一般还可重磨再用，硬质合金和陶瓷刀具断续切削时常出现这种早期碎断；刀尖处发生大块断裂，不可能再重磨使用，多数是断续切削较长时间后，没有及时换刀，因刀具材料疲劳而造成断裂。 ⑶ 剥落——在前、后到面上几乎平行于切削刃而剥下一层碎片，经常连切削刃一起剥落。多是断续切削时的一种早期破损现象。陶瓷铣刀片易出现这种破损；硬质合金刀具形成积屑瘤时，也会造成这种破损。 ⑷ 裂纹破损——在较长时间断续切削后，由于疲劳而引起裂纹的一种破损。有因热冲击而引起的通常垂直或倾斜于切削刃的热裂纹；也有因机械冲击而发生的平行于切削刃或成网状的机械疲劳裂纹。
3、边界磨损 —— N区磨损。边界磨损严重的宏观原因是：主切削刃与工件待加工表面接触处，切削刃切削的是上道工序的硬化层或毛坯表面；另此处存在很高的应力梯度及很高的温度梯度，这将引起很大的剪应力。副切削刃与已加工表面接触处，由于加工硬化作用，副切削刃与工件接触处的切削厚度减薄到零，引起这部分刀刃打滑；同时，这部分也存在一定的应力梯度及温度梯度，也会引起较大的剪应力。
后刀面的磨损带往往不均匀，可分为：C区、B区、N区，如图。 C区——刀尖部分，（因刀尖部分强度较低，散热条件又差）磨损比较严重，用其最大值VC表示其磨损程度。

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。

刀具磨损、刀具寿命以及切削用量的选择

三、刀具寿命 1．刀具寿命的定义
刃磨后的刀具自开始切削直到磨损量达到磨钝标准为止所经历的总切削时间，称为刀具寿命，用 T 表示。
一把新刀往往要经过多次重磨，才会报废，刀具寿命指的是两次刃磨之间所经历的切削时间。
刀具寿命乘以刃磨次数，得到的就是刀具总寿命。
2．刀具寿命的经验公式
切削速度与刀具寿命的关系
当T给定时，为保证最高生产率，应优先考虑选取最大可能的ap,其次选尽可能大的f,最后根据刀具寿命的限制确定V。实际上，ap和f的选择要受到切削力、保证表面质量等条件的限制，并不能任意提高，而应从工艺手册中查出。
3．切削用量三要素的选用
1)确定被吃刀量 ap
背吃刀量根据加工余量确定。粗加工时，只要机床功率许可，粗加工余量尽可能在一次走刀中全部切除。下面几种情况，可几次走刀分切：
在切削加工中，刀具有时没有经过正常磨损阶段，而在很短时间内突然损坏，这种情况称为刀具破损。
破损也是刀具损坏的主要形式之一，破损可认为是一种非正常的磨损，因为破损和磨损都是在切削力和切削热的作用下发生的。
磨损是逐渐发展的过程，而破损是突发的。破损的突然性很容易在生产过程中造成较大的危害和经济损失。
确定刀具寿命的原则
➢ 最大生产率刀具寿命 ➢ 最小成本刀具寿命
一般情况下，应采用最小成本刀具寿命。在生产任务紧迫或生产中出现节拍不平衡时，可选用最高生产率刀具寿命。
制订刀具寿命时，还应具体考虑以下几点：
1）刀具构造复杂、制造和磨刀费用高时，刀具寿命应规定得高些;
2）多刀车床上的车刀，组合机床上的钻头、丝锥和铣刀，自动机及自动线上的刀具，因为调整复杂，刀具寿命应规定得高些;
（2）进给量f 根据图提供的加工表面粗糙度Ra=3.2μm

机械加工刀具磨损与寿命评估

机械加工刀具磨损与寿命评估在机械加工领域，刀具是至关重要的工具之一。

然而，由于长时间的使用和高负荷的加工工作，刀具往往会遭受较大的磨损，从而影响其加工效果和寿命。

因此，对于刀具磨损与寿命的评估变得尤为重要。

本文将探讨刀具磨损的类型以及刀具寿命评估的方法。

首先，刀具磨损可以分为几种不同的类型。

最常见的类型是刃口磨损。

刃口磨损是指刀具刀片的切割刃部分逐渐被磨削掉，导致刀具刀片变钝，并且加工效果下降。

刃口磨损往往是由于切削材料的硬度和加工参数不当引起的。

另一种常见的磨损类型是侧刃磨损。

侧刃磨损是指刀具的侧面（切削刃除外）的磨损，通常由于切屑和冷却液的冲击引起。

除了这两种常见的刀具磨损类型，还有其他一些特殊的磨损类型，如刀片屈曲、断裂等。

了解不同类型的刀具磨损对于寿命评估是非常重要的。

刀具寿命评估是确定刀具是否需要更换的过程。

对于加工中需要精度和效率的场合，维护良好的刀具并根据磨损程度及时更换是至关重要的。

常用的刀具寿命评估方法包括经验法和定量法两种。

经验法是最简单的一种方法，经验法依赖于工人的经验和直觉来判断刀具的寿命。

工人根据加工过程中的异响、颜色变化以及加工效果来评估刀具的状况并决定是否更换刀具。

然而，由于经验法主观性较强，容易受到工人主观意识的影响，因此其评估结果的准确性有限。

定量法则更加科学、准确。

其中一种方法是通过测量刀具磨损量来评估刀具的寿命。

测量刀具磨损的常用方法有两种：刀具的尺寸量测和表面质量评估。

对于一些带刃口的刀具，如铣刀、切削刀片等，可以直接测量刀具的尺寸，然后与新刀具进行比较。

如果磨损超过一定的限度，就需要更换刀具。

对于表面质量评估，可以使用显微镜或扫描电镜来观察刀具表面上的磨痕和磨损情况，从而评估刀具的性能和寿命。

除了测量磨损量之外，还可以使用切削力和功率来评估刀具的寿命。

当刀具磨损严重时，切削力和功率通常会出现明显的变化。

通过监测切削力和功率的变化，可以得出刀具磨损严重程度的评估，从而判断是否需要更换刀具。