刀具磨损、破损与耐用度必考知识范例模版(PPT14张)
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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）
刀具磨损、破损与使用寿命
（2）正常磨损阶段（II段） 随着切削时间增长，磨损量以均匀缓慢 的速度加大。这是由于经过I段后，接触面增大，压强减小所致。这一正常 磨损阶段是刀具工作的有效阶段。直线AB的斜率代表磨损的程度（单位时 间内磨损量称为磨损强度），该强度近似为常数，这是比较刀具切削性能 的重要指标之一。
（3）急剧磨损阶段（III段） 磨损量达到一定数值后，磨损急剧加速 继而刀具损坏。这是由于切削时间过长，磨损严重，切削温度剧增，刀具 强度、硬度降低所致。工作时应尽量避免急剧磨损。
例如：粗加工时，观察加工表面是否出现亮带，切屑的颜色和形状的 变化，以及是否出现振动和不正常的声音等；精加工可观察加工表面粗糙 度以及测量加工零件的形状与尺寸精度等，发现异常现象，就要及时换刀
制订磨钝标准需考虑被加工对象特点和具体加工条件。如工艺系统刚 性差时，应规定较小的磨钝标准；切削难加工材料时，也规定较小的磨钝 标准；加工精度及表面质量要求较高时，应减小磨钝标准，以保证加工质 量；加工大型工件，为避免中途换刀，可加大磨钝标准；在自动化生产中 使用的刀具，一般都根据工件的精度要求制订磨钝标准。
太大，刀具强度变低，散热变差，刀具寿命反而下降。
减小主偏角kr与增大刀尖圆弧半径rε，能增加刀具强度，降低切削温 度，从而提高刀具寿命。
3、刀具使用寿命的影响因素
（3）工件材料 工件材料的硬度、强度和韧性越高，刀具在切削过程中的产生的温度
也越高，刀具寿命也越低。
（4）刀具材料 一般情况下，刀具材料红硬性越高，则刀具寿命就越高。刀具寿命的
刀具破损主要是由于机械冲击力作用或受热后应力作用造成的。使用 硬质合金刀具或硬度高、抗弯曲强度低的刀具在铣削、刨削、重型切削以 及难加工材料切削和有冲击载荷工作中，最易产生破损。此外，刀具材料 韧性差、切削用量选择不当、材料内应力大、材料有裂纹、操作和保管不 当等，都易产生破损。
（3）急剧磨损阶段（III段） 磨损量达到一定数值后，磨损急剧加速 继而刀具损坏。这是由于切削时间过长，磨损严重，切削温度剧增，刀具 强度、硬度降低所致。工作时应尽量避免急剧磨损。
例如：粗加工时，观察加工表面是否出现亮带，切屑的颜色和形状的 变化，以及是否出现振动和不正常的声音等；精加工可观察加工表面粗糙 度以及测量加工零件的形状与尺寸精度等，发现异常现象，就要及时换刀
制订磨钝标准需考虑被加工对象特点和具体加工条件。如工艺系统刚 性差时，应规定较小的磨钝标准；切削难加工材料时，也规定较小的磨钝 标准；加工精度及表面质量要求较高时，应减小磨钝标准，以保证加工质 量；加工大型工件，为避免中途换刀，可加大磨钝标准；在自动化生产中 使用的刀具，一般都根据工件的精度要求制订磨钝标准。
太大，刀具强度变低，散热变差，刀具寿命反而下降。
减小主偏角kr与增大刀尖圆弧半径rε，能增加刀具强度，降低切削温 度，从而提高刀具寿命。
3、刀具使用寿命的影响因素
（3）工件材料 工件材料的硬度、强度和韧性越高，刀具在切削过程中的产生的温度
也越高，刀具寿命也越低。
（4）刀具材料 一般情况下，刀具材料红硬性越高，则刀具寿命就越高。刀具寿命的
刀具破损主要是由于机械冲击力作用或受热后应力作用造成的。使用 硬质合金刀具或硬度高、抗弯曲强度低的刀具在铣削、刨削、重型切削以 及难加工材料切削和有冲击载荷工作中，最易产生破损。此外，刀具材料 韧性差、切削用量选择不当、材料内应力大、材料有裂纹、操作和保管不 当等，都易产生破损。
第六章 刀具磨损、破损和刀具耐用度
三、扩散磨损： 由于切削温度较高，元素的化学活性强，产生扩散造成刀具 表面材料化学成分变化，形成低硬度，高脆性的复合碳化物， 这些碳化物极易脱落，从而造成刀具磨损。 发生条件： 高速下，对于硬质合金刀具材料，易发生此种磨损 四、氧化磨损： 切削时，刀具表面的氧化膜和吸附膜被磨掉、鲜表面露出， 在高温下与空气中氧结合，形成氧化物。 发生条件： 高速切削，氧化磨损发生在主、副切削刃工作边界处，是造 成边界磨损的原因之一 切削温度（或切削速度）对刀具磨损的影响如图
如图所示： 这条在双对数坐标图上的直线可用系列方程式表示：
logv m logT logC
vc A
T
m
式中， m tg 为该直线的斜率；A为当T=1s时截距； 对高速钢刀具m=0.1～0.125 硬质合金m=0.1 ～ 0.4; 陶瓷刀具0.2 ～ 0.4 m越大，对T影响小，切削性能好
§6-3 刀具磨损过程及磨钝标准
一、刀具磨损过程
如图所示为典型的刀具磨损曲线，其磨损过程分三个阶段： 1.初期磨损过程 磨损曲线的斜率较大。原因： （1）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。 （2）后刀面粗糙度大，摩擦较大 2.正常磨损阶段 经过初期磨损，后刀面被磨出一条狭窄的棱面，压强减小，故磨 损程度降低，并且比较稳定。 3.剧烈磨损阶段 切削刃变钝，切削力大，切削温度升高。磨损加剧
第六章刀具磨损、破损和刀具耐用度
§6-1 刀具磨损的形态（如图）
1.前刀面的磨损（月牙洼磨损）如图 以其深度KT表示。 条件：？ 切削塑性材料 ,Vc高 ,hD大 。 2.后刀面磨损如图 以棱面的宽度VB表示。 在后刀面上靠近切削刃的地方磨出窄棱面。
条件：？
刀具磨损与耐用度课件
深入研究刀具磨损机理和 影响因素，为优化切削参 数和提高加工效率提供理 论支持。
开展多因素耦合作用下的 刀具磨损研究，以更全面 地揭示刀具磨损规律。
ABCD
探索新型刀具材料和涂层 技术，提高刀具的耐磨性 和使用寿命。
加强实际生产中刀具磨损 监测与控制技术的研究与 应用，提高生产效率和加 工质量。
感谢观看
切削参数
切削速度、进给量、背吃刀量等切削参数的 选择对刀具磨损具有重要影响。
刀具材料
刀具材料的硬度、韧性、耐磨性等性能对刀 具磨损有直接影响。
切削材料
不同材料的切削特性不同，对刀具的磨损也 有所不同。
刀具构
刀具的几何形状、角度、断屑槽等结构因素 对刀具磨损也有重要影响。
02
刀具磨损过程
初期磨损阶段
06
结论与展望
研究结论
01
刀具磨损程度与切削参 数、刀具材料和工件材 料等因素密切相关。
02
刀具磨损对切削加工质 量和效率具有显著影响， 需要采取有效措施进行 控制。
03
刀具材料和涂层技术是 提高刀具耐磨性和延长 使用寿命的重要手段。
04
合理的刀具维护和保养 对于保持刀具性能至关 重要。
研究展望
硬质合金、陶瓷等。
优化切削参数
合理调整切削速度、进给量、 背吃刀量等切削参数，以降低 切削力和切削热，减轻刀具磨损。
使用切削液
选用合适的切削液，保持充分 的冷却和润滑，有助于降低刀 具温度，减少磨损。
强化刀具热处理
通过合理的热处理工艺，提高 刀具材料的硬度和抗弯强度，
增强刀具的耐磨性。
04
刀具磨损检测与控制
案例二：切削液对刀具磨损的影响
切削液的种类选择
第6章-刀具磨损破损和刀具耐用度
• (2)正常磨损阶段 经过初期磨损后，刀具后刀面与工件的接 触面积增大，单位面积上承受的压力逐渐减小，刀具后刀面 的微观粗糙表面已经磨平，因此磨损速度变慢，此阶段称为 刀具的正常磨损阶段。它是刀具的有效工作阶段。
• (3)急剧磨损阶段 当刀具磨损量增加到一定限度时，切削力、 切削温度将急剧增高，刀具磨损速度加快．直至丧失切削能 力，此阶段称为急剧磨损阶段。在急剧磨损阶段让刀具继续 工作是一件得不偿失的事倩，既保证不了加工质量，又加速 消耗刀具材料，如出现刀刃崩裂的情况，损失就更大。刀具 在进入急剧磨损阶段之前必须更换。
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σb=0.637GPa的碳钢时， (f>0．7mm/r)切削 用量与刀具耐用度的关系为：
T
v5
f
CT
a 2.25
0.75 p
由上式看出，切削速度对刀具耐用度的影响最大，进给量f次之，切
削深度ap影响最小，这与三者对切削温度的影响顺序完全一致；
（1）合理选择刀具材料 用作断续切削的刀 具，刀具材料应具有一定的韧性。
（2）合理选择刀具几何参数 通过选择合适 的几何参数，使切削刃和刀尖有较好的强度。在 切削刃上磨出负倒棱是防止崩刃的有效措施。
（3）保证刀具的刃磨质量 切削刃应平直光 滑，不得有缺口，刃口与刀尖部位不允许烧伤。
（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。
• 精加工时磨钝标准取较小值，粗加工时取 较大值；工艺系统刚性差时，磨钝标准取 较小值；切削难加工材料时，磨钝标准也 要取较小值。
第四节 刀具耐用度的经验公式及刀具耐用度的分布
1.刀具耐用度定义
从刀具刃磨后开始切削，到其磨损量达到刀具磨钝标准所 经过的总切削时间。这实际上也是表示刀具切削性能的一个指 标，或刀具耐磨损性能的表示，以下用符号T表示。
• (3)急剧磨损阶段 当刀具磨损量增加到一定限度时，切削力、 切削温度将急剧增高，刀具磨损速度加快．直至丧失切削能 力，此阶段称为急剧磨损阶段。在急剧磨损阶段让刀具继续 工作是一件得不偿失的事倩，既保证不了加工质量，又加速 消耗刀具材料，如出现刀刃崩裂的情况，损失就更大。刀具 在进入急剧磨损阶段之前必须更换。
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σb=0.637GPa的碳钢时， (f>0．7mm/r)切削 用量与刀具耐用度的关系为：
T
v5
f
CT
a 2.25
0.75 p
由上式看出，切削速度对刀具耐用度的影响最大，进给量f次之，切
削深度ap影响最小，这与三者对切削温度的影响顺序完全一致；
（1）合理选择刀具材料 用作断续切削的刀 具，刀具材料应具有一定的韧性。
（2）合理选择刀具几何参数 通过选择合适 的几何参数，使切削刃和刀尖有较好的强度。在 切削刃上磨出负倒棱是防止崩刃的有效措施。
（3）保证刀具的刃磨质量 切削刃应平直光 滑，不得有缺口，刃口与刀尖部位不允许烧伤。
（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。
• 精加工时磨钝标准取较小值，粗加工时取 较大值；工艺系统刚性差时，磨钝标准取 较小值；切削难加工材料时，磨钝标准也 要取较小值。
第四节 刀具耐用度的经验公式及刀具耐用度的分布
1.刀具耐用度定义
从刀具刃磨后开始切削，到其磨损量达到刀具磨钝标准所 经过的总切削时间。这实际上也是表示刀具切削性能的一个指 标，或刀具耐磨损性能的表示，以下用符号T表示。
刀具磨损和刀具耐用度课件
热处理状态
工件材料的不同热处理状 态对刀具磨损也有影响， 如淬火后的工件材料硬度 高，切削时刀具磨损快。
刀具材料
硬度
刀具材料的硬度越高，耐磨性越好， 刀具磨损越慢。
韧性
热处理状态
刀具材料经过适当的热处理后，可以 显著提高其硬度和耐磨性，降低刀具 磨损。
刀具材料的韧性越好，抗冲击性能越 强，刀具磨损越慢。
04 刀具耐用度
CHAPTER
刀具耐用度定义
01
刀具耐用度是指刀具在使用过程 中保持其切削性能和几何形状的 能力，通常以刀具寿命来表示。
02
刀具寿命是指刀具从开始使用到 磨损报废所经过的时间，是衡量 刀具耐用度的重要指标。
刀具耐用度的影响因素
01
02
03
04
切削参数
切削速度、进给量、切削深度 等切削参数对刀具的磨损和耐
使用涂层技术
在刀具表面涂覆耐磨涂层，如TiN、TiCN、Al2O3等，提高刀具的耐 磨性和耐热性，延长刀具使用寿命。
刀具磨损的预防措施
定期检查刀具磨损状况
操作人员应定期检查刀具的切 削刃状况，发现磨损及时更换 或修复。
保持刀具清洁和存放环境 干燥
避免刀具在潮湿或污染的环境 中存放，保持刀具清洁和干燥 ，防止锈蚀和损伤。
VS
详细描述
某机械厂发现其生产的刀具耐用度较低， 频繁更换刀具增加了生产成本。经过研究 ，采取了优化切削参数的方案，包括降低 切削速度、增加切削深度和进给量，同时 选用更合适的刀具材料和涂层。这些措施 显著提高了刀具的耐用度，减少了更换次 数。
案例三：某汽车制造企业刀具管理优化
总结词
建立刀具管理系统，实现高效管理
的磨损。
刀具破损磨损崩刃怎么办+刀具寿命如何估算(培训课件)
加入刀具破损、磨损、崩刃怎么办？从根本上分析刀具失效原因，附有解决方案，快来了解一下！刀具破损的表现D切削刃微崩当工件材料组织、硬度、余量不均匀，前角偏大导致切削刃强度偏低，工艺系统刚性不足产生振动，或进行断续切削，刃磨质量欠佳时，切削刃容易发生微崩，即刃区出现微小的崩落、缺口或剥落。
出现这种情况后，刀具将失去一部分切削能力，但还能继续工作。
继续切削中，刃区损坏部分可能迅速扩大，导致更大的破损。
2）切削刃或刀尖崩碎这种破损方式常在比造成切削刃微崩更为恶劣的切削条件下产生，或者是微崩的进一步的发展。
崩碎的尺寸和范围都比微崩大，使刀具完全丧失切削能力，而不得不终止工作。
刀尖崩碎的情况常称为掉尖。
3）刀片或刀具折断当切削条件极为恶劣，切削用量过大，有冲击载荷，刀片或刀具材料中有微裂，由于焊接、刃磨在刀片中存在残余应力时，加上操作不慎等因素，可能造成刀片或刀具产生折断。
发生这种破损形式后，刀具不能继续使用，以致报废。
4）刀片表层剥落对于脆性很大的材料，如Tie含量很高的硬质合金、陶瓷、PCBN等，由于表层组织中有缺陷或潜在裂纹，或由于焊接、刃磨而使表层存在着残余应力，在切削过程中不够稳定或刀具表面承受交变接触应力时极易产生表层剥落。
剥落可能发生在前刀面，刀可能发生在后刀面，剥落物呈片状，剥落面积较大。
涂层刀具剥落可能性较大。
刀片轻微剥落后，尚能继续工作，严重剥落后将丧失切削能力。
5）切削部位塑性变型具钢和高速钢由于强度小硬度低，在其切削部位可能发生塑性变型。
硬质合金在高温和三向压应力状态直工作时，也会产生表层塑性流动，甚至使切削刃或刀尖发生塑性变形而造成塌陷。
塌陷一般发生在切削用量较大和加工硬材料的情况下。
TiC基硬质合金的弹性模量小于WC基硬质合金，故前者抗塑性变形能力加快，或迅速失效。
PCD、PCBN基本不会发生塑性变形现象。
6）刀片的热裂当刀具承受交变的机械载荷和热负荷时，切削部分表面因反复热胀冷缩，不可避免的产生交变的热应力，从而使刀片发生疲劳而开裂。
刀具磨损破损和刀具耐用度
切削钢料应用YT类硬质合金。（但不锈钢和高温合金不宜用YT类硬质合金）
硬质合金的晶粒加以细化，硬质合金表面涂覆TiC、TiN、Al2O3等;
01
高速钢刀具表面要进行表面处理使表面形成一层抗粘结的减磨层或高硬度的抗磨层，如氧氮化处理；
02
适当提高切削速度使运动平稳减小振动，避开积屑瘤的不稳定区域；
03
刀具耐用度符合对数正态分布
01
刀具耐用度的试验方法：外圆车削试验，端面车削法，放射性同位素法。
02
式中： tm －工序的切削时间，也称基本工时； tct —换刀一次所消耗的时间，（卸刀、装刀、对刀）； tot—除换刀时间外的其它辅助时间； T—刀具寿命； tm/T— 换刀次数。
最高生产率耐用度
以单位时间生产最多数量产品或加工每个零件所消耗的生产时间为最少来衡量。使工序时间最短的刀具寿命。 以车削为例，单件工序的工时tw为：
大件精加工时，为了避免在加工同一表面时中途换刀，耐用度应选的高些；
生产线上的刀具耐用度应规定为一个班或两个班，以便在换班时换刀。
3
2
1
4
5
6
规定刀具耐用度遵循的原则：
6.6 刀具的破损
脆性较大的刀具材料进行断续切削时，或者加工高硬度材料时。 早期破损（切削开始或短时间切削后即发生破损）和后期破损（受交变的机械应力和热应力作用导致疲劳而引起的破损） 脆性破损和塑性破损 脆性破损：硬质合金和陶瓷刀具切削时，在机械和热冲击作用下，前、后刀面尚未发生明显的磨损前，就在切削刃处出现崩刃、碎断、剥落、裂纹等。 塑性破损：切削时，由于高温、高压作用，有时在前、 后刀面和切屑、工件的接触层上， 刀具表层材料发生塑性流动而失去切削能力。
6.3 刀具磨损过程及磨钝标准
刀具磨损破损和刀具耐用度课件
03
刀具耐用度
刀具耐用度定义
刀具耐用度是指刀具在使用过程中保持其切削性能和几何形状的能力，即在一定 切削条件下，刀具能够使用的总切削时间或切削长度。
刀具耐用度是衡量刀具质量和使用寿命的重要指标，也是选择和使用刀具的重要 根据。
刀具耐用度影响因素
切削参数
刀具材料
切削速度、进给量、背吃刀量等切削参数 对刀具耐用度有显著影响。
加强操作人员的技能培训，提高操作水平。
加强设备维护保养
定期对设备进行维护保养，确保设备处于良 好状态。
建立刀具管理制度
建立完善的刀具管理制度，规范刀具使用和 管理。
加强生产监控
加强生产过程中的监控和管理，及时发现和 解决生产中的问题。
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感谢各位观看
刀具磨损破损控制策略
优化切削参数
选择合适的切削速度、进给量和切削深度， 减少刀具磨损。
冷却润滑
采用冷却润滑液，减少切削热和摩擦力，降 低刀具磨损。
选用优质刀具材料
选用耐磨性好的刀具材料，提高刀具使用寿 命。
定期更换刀具
根据刀具磨损情况，定期更换刀具，避免过 度磨损。
刀具磨损破损预防措施
提高操作人员技能水平
05
刀具磨损破损的监测与控制
刀具磨损破损监测方法
直接视察法
通过直接视察刀具表面 磨损情况，判断刀具磨
损程度。
振动监测法
通过监测刀具切削过程 中的振动信号，分析刀
具磨损情况。
切削力监测法
通过监测切削过程中的 切削力变化，判断刀具
磨损程度。
切削温度监测法
通过监测切削过程中的 切削温度变化，判断刀
具磨损程度。
刀具材料质量不好是指刀具材料的显微组织不均匀、含 有杂质等缺陷，导致刀具的力学性能降落；刀具设计不 当是指刀具的几何角度、切削刃强度和排屑槽设计等方 面存在缺陷，导致切削力、切削热和切屑处理等方面的 不公道；加工条件不合适是指切削速度、进给量、背吃 刀量等加工条件设置不合适，导致切削力过大、切削温 度过高或切屑处理不良等；操作不规范是指操作者未按 照规定的操作规程进行加工，导致刀具承受过大的切削 力或热量。
刀具磨损破损和刀具耐用度教学课件
刀具热处理不当
热处理是提高刀具性能的重要工艺过程，如果处 理不当，如温度控制不合理、冷却速度过快等， 会导致刀具内部组织结构不均匀，降低刀具的强 度和韧性，容易破损。
刀具使用维护不善
正确的使用和维护刀具是保证其性能和使用寿命 的重要措施，如果使用不当或维护不善，如使用 已磨损的刀具继续加工、不及时清理切屑等，会 导致刀具破损。
05
刀具磨损破损的监测与控 制
刀具磨损破损监测方法
01
02
03
04
直接观察法
通过直接观察刀具表面磨损情 况，判断刀具磨损程度。
振动分析法
通过监测刀具切削过程中的振 动信号，分析刀具磨损情况。
声发射法
利用切削过程中产生的声音信 号，判断刀具磨损和破损情况
。
切削力监测法
通过监测切削过程中的切削力 变化，判断刀具磨损和破损情
详细描述
刀具磨损会导致切削刃的形状发生变 化，进而影响切削过程中的尺寸精度 。随着刀具磨损的加剧，工件的尺寸 精度逐渐偏离设计要求，合格率下降 。
切削力波动
总结词
刀具磨损会导致切削力波动，影响切削过程 的稳定性和刀具寿命。
详细描述
刀具磨损后，切削刃变钝，切削过程中所需 的切削力增大。同时，由于切削刃不平整， 切削力会出现波动，影响切削过程的稳定性 。这种波动还会加速刀具的磨损，降低刀具 寿命。
刀具磨损过程
刀具磨损过程可分为初期磨损、正常磨损和急剧磨损三个阶段。
初期磨损阶段是指刀具刚投入使用时，由于表面粗糙度较小，切削刃锋利，磨损速度较快。随着使用时间的延长，进入正常 磨损阶段，此时磨损速度逐渐减缓。当磨损量达到一定程度后，切削刃变钝，切削力增大，温度升高，磨损速度迅速加快， 进入急剧磨损阶段。此时应及时更换刀具，以免影响加工质量和生产效率。
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些碳化物、氮化物和氧化物等硬质点以及积屑瘤碎片等，可在 刀具表面刻划出沟纹。
2.粘接磨损：切屑、工件与前、后刀面之间，存在着很大的压
力和强烈的摩擦，形成新鲜表面接触而发生冷焊粘接。由于摩 擦面之间的相对运动，冷焊接破裂被一方带走，从而造成冷焊 磨损。
3.扩散磨损：在切削高温下，刀具表面与切出的工件、切屑新
磨损特征：后刀面磨损带往往是不均匀的，刀尖部分（C区） 强度较低，散热条件又差，磨损比较严重，其最大值为VC。
表示方式： ➢ 主切削刃靠近工件外表面处（N区），由于上道工序的加工 硬化层或毛坯表面硬层的影响，被磨成较严重的深沟，以 VN表示。 ➢ 在后刀面磨损带中间部位（B区）上，磨损比较均匀，平均 磨损带宽度以VB表示，而最大磨损带宽度以VBmax表示。
精加工尺寸很大的工件时，为避免在加工同一表面时中途换刀，耐用度应规定得至少能完成一次走刀，刀具耐用度应按零件精度和表
2）刀具几何参数的影响 面粗糙度要求决定
在磨损过程中，月牙洼的宽度、深度不断增大，当月牙洼扩展到使棱边很窄时，切削刃的强度大为削弱，极易导致崩刃。 后刀面磨损：在后刀面上毗邻切削刃的地方被磨出后角为零的小棱面。
合理刀具耐用度的选择原则
1. 最大生产率耐用度 2. 最低成本耐用度 3. 最大利润耐用度 4. 还考虑以下几点:
1) 刀具的复杂程度和制造、重磨的费用 2) 刀具结构和装卡、调整的复杂程度 3) 生产线上的刀具耐用度应规定为一个班
或两个班，以便能在换班时间内换刀 4) 精加工尺寸很大的工件时，为避免在加
扩散磨损：在切削高温下，刀具表面与切出的工件、切屑新鲜表面接触，刀具和工件、切屑双方的化学元素互相扩散到对方去，改变
了原来材料的成分与结构，削弱了刀具材料的性能，加速磨损过程。
2.粘接磨损：切屑、工件与前、后刀面之间，存在着很大的压
力和强烈的摩擦，形成新鲜表面接触而发生冷焊粘接。由于摩 擦面之间的相对运动，冷焊接破裂被一方带走，从而造成冷焊 磨损。
3.扩散磨损：在切削高温下，刀具表面与切出的工件、切屑新
磨损特征：后刀面磨损带往往是不均匀的，刀尖部分（C区） 强度较低，散热条件又差，磨损比较严重，其最大值为VC。
表示方式： ➢ 主切削刃靠近工件外表面处（N区），由于上道工序的加工 硬化层或毛坯表面硬层的影响，被磨成较严重的深沟，以 VN表示。 ➢ 在后刀面磨损带中间部位（B区）上，磨损比较均匀，平均 磨损带宽度以VB表示，而最大磨损带宽度以VBmax表示。
精加工尺寸很大的工件时，为避免在加工同一表面时中途换刀，耐用度应规定得至少能完成一次走刀，刀具耐用度应按零件精度和表
2）刀具几何参数的影响 面粗糙度要求决定
在磨损过程中，月牙洼的宽度、深度不断增大，当月牙洼扩展到使棱边很窄时，切削刃的强度大为削弱，极易导致崩刃。 后刀面磨损：在后刀面上毗邻切削刃的地方被磨出后角为零的小棱面。
合理刀具耐用度的选择原则
1. 最大生产率耐用度 2. 最低成本耐用度 3. 最大利润耐用度 4. 还考虑以下几点:
1) 刀具的复杂程度和制造、重磨的费用 2) 刀具结构和装卡、调整的复杂程度 3) 生产线上的刀具耐用度应规定为一个班
或两个班，以便能在换班时间内换刀 4) 精加工尺寸很大的工件时，为避免在加
扩散磨损：在切削高温下，刀具表面与切出的工件、切屑新鲜表面接触，刀具和工件、切屑双方的化学元素互相扩散到对方去，改变
了原来材料的成分与结构，削弱了刀具材料的性能，加速磨损过程。
刀具磨损破损与耐用度必考知识范例
刀具磨损破损与耐用度必考知识范例1. 导言刀具是各行各业都普遍使用的工具之一，而刀具的磨损和破损对于工作效率和刀具的耐用度有着重要的影响。
本文将介绍刀具磨损和破损的原因以及如何评估和提高刀具的耐用度。
2. 刀具磨损原因刀具的磨损主要由以下几个因素引起：2.1 材料硬度不匹配材料硬度不匹配是刀具磨损的主要原因之一。
当切削材料的硬度过高时，容易导致刀具磨损过快。
因此，在选择刀具材料时，需要根据切削材料的硬度选择合适的刀具材料。
2.2 切削速度过高刀具在切削时会受到摩擦力和热量的影响，切削速度过高会导致刀具表面温度升高，进而引起刀具磨损。
因此，在使用刀具时，需要合理调整切削速度，避免刀具磨损过快。
2.3 切削条件不当切削条件的不当使用也会导致刀具磨损。
例如，切削液的选择不当、切削液的供应不足等因素都会导致刀具磨损加剧。
3. 刀具破损原因刀具的破损主要由以下几个因素引起：3.1 弯曲当刀具过度受力或发生碰撞时，可能会导致刀具弯曲或折断。
因此，在使用刀具时，需要注意避免过度受力或碰撞。
3.2 切削震荡切削震荡是刀具破损的常见原因之一。
切削震荡会导致切削力突然增大，进而引起刀具破损。
因此，在切削加工中，需要采取相应的措施来防止切削震荡的产生。
3.3 刀具磨损过快刀具磨损过快也会导致刀具破损。
当刀具磨损到一定程度时，其切削性能会显著下降，容易引起振动和切削力的不稳定，从而导致刀具破损。
因此，在使用刀具时，需要及时更换磨损的刀具。
4. 评估刀具的耐用度评估刀具的耐用度可以帮助我们选择合适的刀具和切削条件，以延长刀具的使用寿命。
以下是几种常用的评估方法：4.1 磨损量测量通过测量刀具的磨损量可以评估刀具的耐用度。
常用的方法包括测量刀具的切削宽度、刀尖高度等参数的变化。
4.2 刀具寿命测试进行刀具寿命测试可以评估刀具的耐用度。
常用的方法包括使用刀具进行一定数量的切削次数或切削长度，然后评估刀具的使用寿命。
4.3 切削力监测切削力的监测可以帮助评估刀具的耐久度。
07-第七章-刀具磨损和刀具耐用度PPT课件
T
CT
v5
f
a 2.25 0.75 p
3.对加工质量的影响
• ap↑→Fz↑→工艺系统弹性变形↑、振动↑→加工精 度↓、表面粗糙度↑
• f ↑→切削力↑、表面粗糙度↑ • v ↑→切屑变形↓ 、切削力↓ 、表面粗糙度↓ • 粗加工（半精加工），较小的ap、 f • 硬质合金车刀采用较高的切削速度 • 高速钢刀具采用较低的切削速度
.
9
二、粘结磨损
• 切削时，切屑、工件与前、后刀面之间存在
很大的压力和强烈的摩擦，形成新鲜表面接
触而发生冷焊粘结。由于切屑在滑移过程中
产生剪切破坏，带走刀具材料，从而造成粘
• • •
结磨损。 高温、高压、新表面 刀具与工件的硬度比 高速切削时的不稳定积屑瘤
.
10
三、扩散磨损
• 热作用的磨损
• 机理：切削高温下刀具与工件的新鲜表面 接触→接触面上化学元素扩散到对方→刀 具材料的成分结构改变→刀具表层变脆而 发生扩散磨损
.
19
二、切削用量三要素的确定
1.背吃刀量ap的确定
① 粗加工，尽可能取大的背吃刀量和少的走刀次数
中等功率机床 ap=8~10mm ② 半精加工
当单边加工余量h<2mm时，一次切除
当单边加工余量h>2mm时，两次切除
第一次走刀
a
p
=
2 3
~
3 4
h
第二次走刀
a
p
=
1 3
~
1 4
h
.
20
① 一般ap=0.5～2mm
.
15
7-4刀具耐用度经验公式
一、刀具耐用度的定义
• 刀具耐用度是指一把刃磨好的新刀从投入使用直 至达到磨钝标准所经历的实际切削时间。
刀具的磨损和刀具的耐用28页PPT
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！Biblioteka 刀具的磨损和刀具的耐用56、死去何所道，托体同山阿。 57、春秋多佳日，登高赋新诗。 58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴 理荒秽 ，带月 荷锄归 。道狭 草木长 ，夕露 沾我衣 。衣沾 不足惜 ，但使 愿无违 。 59、相见无杂言，但道桑麻长。 60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！Biblioteka 刀具的磨损和刀具的耐用56、死去何所道，托体同山阿。 57、春秋多佳日，登高赋新诗。 58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴 理荒秽 ，带月 荷锄归 。道狭 草木长 ，夕露 沾我衣 。衣沾 不足惜 ，但使 愿无违 。 59、相见无杂言，但道桑麻长。 60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
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(4)化学磨损。化学磨损是在一定温度下，刀具 材料与某些周围介质(如空气中的氧、切削液中 的硫、氯等)起化学反应，在刀具表层形成一层 硬度较低的化合物，而被切屑带走，造成刀具 磨损，或者因为刀具材料被某种化学介质腐蚀， 造成刀具磨损。由此可见，化学磨损在高温下 容易发生，在常温时，如果接触腐蚀性较强的 化学介质也易产生化学磨损。
[例题6．5] 何为最高生产率耐用度和最 低成本耐用度?粗加工和精加工可选用的 耐用度是否相同?为什么?
[答案] 最高生产率耐用度是根据单件 加工工时最少或单位时间生产最多数量产 品来衡量的。最低成本耐用度是以每件产 品或工序的加工费用最低为原则来制定的。 粗加工时，主要考虑生产效率，可以按最 大生产率选取耐用度。另外粗加工时，工 时费用较低。精加工时，工时费用较高， 选择耐用度时，主要以最低成本为目标。
[例6，2] 什么叫刀具使用寿命?刀具使用寿命 和哪些因素有关?
[答案] 刀具由刃磨后开始切削，一直到磨损 量达到刀具磨钝标准所用的切削时间。通常用T 表示。刀具使用寿命与切削用量、刀具材料、 工件材料、刀具几何参数、加工条件、刀具结 构形式等因素有关。
[例6．3] 刀具磨损原因有哪几种?分析其 产生的原因。
(而对2p0耐[.7pp5)答用增=0.705度加案.=003影1.]16倍TT响当;。时大当vv，。增增耐这加p 增加用是1倍加度1因倍时T1为降倍，时速低时耐度，4用，0vT％增度T2v2，=加丁pC显，降f=C然低/切f 速9削(/27v％度功v)55， 率增加，产生的热量增加，切屑带走的热量减 小，切削区温度升高，加剧了刀具的磨损，使 刀具耐用度急剧下降；而背吃刀量增加，容热 体积成倍增加，因此虽然热量有所增加，但温 度并没有明显增加，刀具磨损程度并没有明显 增加，所以对刀具耐用度影响不大。
[例6．9] 刀具磨损的形态有几种?它们 各自易发生的切削条件是什么?
[例6．6]刀具磨损过程分几个阶段?各阶段的 特点是什么?
[答案] 刀 具磨损过 程分三个 阶段，即 初期磨损、 正常磨损 和急剧磨 损，如例 图6．1所 示。
[例6. 7]
初期磨损的特点是刀具磨损较快；正常磨损的 特点是磨损比较缓慢均匀；急剧磨损的特点是 磨损速度增加很快、表面粗糙度增加、切削力 和切削温度迅速升高。
[例6. 7] 温度是影响磨损的主要因素这种说法是 否正确，为什么?
[答案] 除了在低速下工作的刀具外(拉削、手 动工具等)，一般刀具都在接近所允许的极限温 度范围工作，这时温度是影响正常磨损的主要 因素。
[什例p分么6．别? 8增]已加知1倍公时式，：耐T=用C度f / Tv5有p何0.7变5而化，规求律当，v和为
扩散磨损在高速切削的条件下容易产生，速 度愈高，扩散磨损愈严重。扩散磨损和刀具材 料有很大关系，一般YT类硬质合金抗扩散磨损 的能力要强于YG类硬质合金。高速钢刀具由于 常在较低速度下切削，扩散磨损比较轻。金刚 石刀具切削碳钢时，扩散磨损非常严重。
[例6．3] 刀具磨损原因有哪几种?分析其 产生的原因
[答案] 刀具磨损的原因主要有：硬质点磨损、 粘结磨损、扩散磨损和化学磨损。
(1)硬质点磨损。硬质点磨损主要是由于工件 材料中的杂质、材料基体组织中可含的碳化物、 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。 低速刀具易产生硬质点 磨损。工具钢(包括高速钢)刀具这种磨损比较显 著，而硬质合金刀具不易出现此类磨损。加工 冷硬铸铁、夹砂的铸件表层等材料时，易出现 此类磨损。
[例6．3] 刀具磨损原因有哪几种?分析其 产生的原因。
(2)粘结磨损。粘结是刀具和工件材料接触到原 子间距离时所产生的结合现象。是在刀具和工 件材料实际接触摩擦面上，由于 象。两摩擦面的粘结点因相对运动，晶粒或晶 群受剪或受拉而被对方带走，是造成粘结磨损 的原因。
的过程。 4．理解刀具使用寿命(刀具耐用度)的概念，
掌握刀具使用寿命经验公式建立的方法。深刻 理解刀具材料、切削参数对刀具使用寿命的影 响规律。 6．2 典型范例和答题技巧
[例6．1] 什么叫刀具磨钝标准?刀具磨钝 标准和哪些因素有关?
[答案] 刀具磨损到一定限度就不能继续使用， 这个磨钝限度称为磨钝标准。 磨钝标准与工 件的加工质量、工件材料切削加工性、加工条 件和刀具类型有关。
高速钢、硬质合金、陶瓷刀具、立方氧化硼和 金刚石刀具都会产生粘结磨损。 在高速切削 塑性金属材料时容易产生粘结磨损。
[例6．3] 刀具磨损原因有哪几种?分析其 产生的原因。
(3)扩散磨损。由于切削时切削区温度很高，且 刀具表面始终与被切出的新鲜表面相接触，有 巨大的化学活泼性，所以两摩擦面的化学元素 有可能互相扩散到对方去，改变了两者的化学 成分，削弱了刀具材料的性能，加速磨损过程。
机械制造工程学
第六章 刀具磨损、破损和刀具耐用度 刀具磨损主要决定于刀具材料、工
件材料和切削条件。各种刀具材料的磨 损和破损有不同的特点，本章的学习目 的是要掌握这些特点，明确其发生的原 因与发展的规律。
6．1 必备知识和考试要点
1．了解刀具磨损的形态及条件。 2．深入了解刀具磨损的各种原因。 3．理解刀具磨钝标准的概念，了解刀具磨损
[例6．4] 切削用量对刀具耐用度有何影响?在 v不T同m=刀Co具关材系料式的中m，值指为数什m么的不物同理?意义是什么?
[答案] 切削用量三要素中，切削速度v对刀具 耐对m反用 耐映度 用速影 度度响 的对最影耐大响用，最度其小的次。影是关响进系程给式度量vT，fm，=mC背值o中吃越的刀小指量，数则p 速度对耐用度影响显著，反之则不明显。m值和 刀具材料有关，硬度高和耐热性好的刀具材料， m值就大，否则m值则小。如高速钢刀具的m值 一般为0．1～0．125，硬质合金刀具的m值一般 为0．2～0．3，而陶瓷刀具的阴值约为0.4。m 值大的刀具材料，说明在很高切削速度下仍然 有较高的耐用度。
[例题6．5] 何为最高生产率耐用度和最 低成本耐用度?粗加工和精加工可选用的 耐用度是否相同?为什么?
[答案] 最高生产率耐用度是根据单件 加工工时最少或单位时间生产最多数量产 品来衡量的。最低成本耐用度是以每件产 品或工序的加工费用最低为原则来制定的。 粗加工时，主要考虑生产效率，可以按最 大生产率选取耐用度。另外粗加工时，工 时费用较低。精加工时，工时费用较高， 选择耐用度时，主要以最低成本为目标。
[例6，2] 什么叫刀具使用寿命?刀具使用寿命 和哪些因素有关?
[答案] 刀具由刃磨后开始切削，一直到磨损 量达到刀具磨钝标准所用的切削时间。通常用T 表示。刀具使用寿命与切削用量、刀具材料、 工件材料、刀具几何参数、加工条件、刀具结 构形式等因素有关。
[例6．3] 刀具磨损原因有哪几种?分析其 产生的原因。
(而对2p0耐[.7pp5)答用增=0.705度加案.=003影1.]16倍TT响当;。时大当vv，。增增耐这加p 增加用是1倍加度1因倍时T1为降倍，时速低时耐度，4用，0vT％增度T2v2，=加丁pC显，降f=C然低/切f 速9削(/27v％度功v)55， 率增加，产生的热量增加，切屑带走的热量减 小，切削区温度升高，加剧了刀具的磨损，使 刀具耐用度急剧下降；而背吃刀量增加，容热 体积成倍增加，因此虽然热量有所增加，但温 度并没有明显增加，刀具磨损程度并没有明显 增加，所以对刀具耐用度影响不大。
[例6．9] 刀具磨损的形态有几种?它们 各自易发生的切削条件是什么?
[例6．6]刀具磨损过程分几个阶段?各阶段的 特点是什么?
[答案] 刀 具磨损过 程分三个 阶段，即 初期磨损、 正常磨损 和急剧磨 损，如例 图6．1所 示。
[例6. 7]
初期磨损的特点是刀具磨损较快；正常磨损的 特点是磨损比较缓慢均匀；急剧磨损的特点是 磨损速度增加很快、表面粗糙度增加、切削力 和切削温度迅速升高。
[例6. 7] 温度是影响磨损的主要因素这种说法是 否正确，为什么?
[答案] 除了在低速下工作的刀具外(拉削、手 动工具等)，一般刀具都在接近所允许的极限温 度范围工作，这时温度是影响正常磨损的主要 因素。
[什例p分么6．别? 8增]已加知1倍公时式，：耐T=用C度f / Tv5有p何0.7变5而化，规求律当，v和为
扩散磨损在高速切削的条件下容易产生，速 度愈高，扩散磨损愈严重。扩散磨损和刀具材 料有很大关系，一般YT类硬质合金抗扩散磨损 的能力要强于YG类硬质合金。高速钢刀具由于 常在较低速度下切削，扩散磨损比较轻。金刚 石刀具切削碳钢时，扩散磨损非常严重。
[例6．3] 刀具磨损原因有哪几种?分析其 产生的原因
[答案] 刀具磨损的原因主要有：硬质点磨损、 粘结磨损、扩散磨损和化学磨损。
(1)硬质点磨损。硬质点磨损主要是由于工件 材料中的杂质、材料基体组织中可含的碳化物、 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。 低速刀具易产生硬质点 磨损。工具钢(包括高速钢)刀具这种磨损比较显 著，而硬质合金刀具不易出现此类磨损。加工 冷硬铸铁、夹砂的铸件表层等材料时，易出现 此类磨损。
[例6．3] 刀具磨损原因有哪几种?分析其 产生的原因。
(2)粘结磨损。粘结是刀具和工件材料接触到原 子间距离时所产生的结合现象。是在刀具和工 件材料实际接触摩擦面上，由于 象。两摩擦面的粘结点因相对运动，晶粒或晶 群受剪或受拉而被对方带走，是造成粘结磨损 的原因。
的过程。 4．理解刀具使用寿命(刀具耐用度)的概念，
掌握刀具使用寿命经验公式建立的方法。深刻 理解刀具材料、切削参数对刀具使用寿命的影 响规律。 6．2 典型范例和答题技巧
[例6．1] 什么叫刀具磨钝标准?刀具磨钝 标准和哪些因素有关?
[答案] 刀具磨损到一定限度就不能继续使用， 这个磨钝限度称为磨钝标准。 磨钝标准与工 件的加工质量、工件材料切削加工性、加工条 件和刀具类型有关。
高速钢、硬质合金、陶瓷刀具、立方氧化硼和 金刚石刀具都会产生粘结磨损。 在高速切削 塑性金属材料时容易产生粘结磨损。
[例6．3] 刀具磨损原因有哪几种?分析其 产生的原因。
(3)扩散磨损。由于切削时切削区温度很高，且 刀具表面始终与被切出的新鲜表面相接触，有 巨大的化学活泼性，所以两摩擦面的化学元素 有可能互相扩散到对方去，改变了两者的化学 成分，削弱了刀具材料的性能，加速磨损过程。
机械制造工程学
第六章 刀具磨损、破损和刀具耐用度 刀具磨损主要决定于刀具材料、工
件材料和切削条件。各种刀具材料的磨 损和破损有不同的特点，本章的学习目 的是要掌握这些特点，明确其发生的原 因与发展的规律。
6．1 必备知识和考试要点
1．了解刀具磨损的形态及条件。 2．深入了解刀具磨损的各种原因。 3．理解刀具磨钝标准的概念，了解刀具磨损
[例6．4] 切削用量对刀具耐用度有何影响?在 v不T同m=刀Co具关材系料式的中m，值指为数什m么的不物同理?意义是什么?
[答案] 切削用量三要素中，切削速度v对刀具 耐对m反用 耐映度 用速影 度度响 的对最影耐大响用，最度其小的次。影是关响进系程给式度量vT，fm，=mC背值o中吃越的刀小指量，数则p 速度对耐用度影响显著，反之则不明显。m值和 刀具材料有关，硬度高和耐热性好的刀具材料， m值就大，否则m值则小。如高速钢刀具的m值 一般为0．1～0．125，硬质合金刀具的m值一般 为0．2～0．3，而陶瓷刀具的阴值约为0.4。m 值大的刀具材料，说明在很高切削速度下仍然 有较高的耐用度。