第二章第六、七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。
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
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。

2.6-刀寿命使用具磨损和刀具解析

高速钢、硬质合金、陶瓷刀具、立方氮化硼和金刚石刀具都会因黏结而发生磨损。
机械制造技术基础 — 金属切削原理
2.6 刀具磨损和刀具使用寿命
7
粘结磨损程度主要取决于刀具材料和工件材料在不同温度下的相互亲和能力。（粘结强度系数K0）
硬质合金晶粒越小，磨损越慢；
刀具与工件的硬度比，刀具表面形状和组织，切削条件和工艺系统刚度等都影响粘结磨损的速度。
材料时，主要发生这种磨损。
机械制造技术基础 — 金属切削原理
2.6 刀具磨损和刀具使用寿命
3
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。
粘结磨损加剧
◆ 扩散磨损
—— 高温下发生
◆ 化学磨损 —— 高温情况下，在切削刃工作边界发生
机械制造技术基础 — 金属切削原理
2.6 刀具磨损和刀具使用寿命
15
对一定刀具和工件材料，起主导作用的是切削温度，低温时以机械磨损（硬质点磨损）为主，高温时以热、化学磨损（粘结、扩散、化学磨损）为主；
高速钢刀具（硬质点磨损和粘结磨损）；硬质合金刀具（粘结磨损和扩散磨损）；氧化铝陶瓷刀具（机械磨损和粘结磨损）；立方氮化硼刀具的扩散磨损很小，而金刚石刀具的扩散磨损很大，金刚石刀具不宜加工钢料。
• (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。

(机械制造)第六节刀具磨损与刀具寿命

被某种介质腐蚀，造成刀具磨损。
6.
ห้องสมุดไป่ตู้
（YT14加工1Cr18NiMnTi时，由于S、Cl的腐蚀刀具磨损较快）
5. 热电磨损
6.
在切削区高温作用下，刀具与工件材料之间形成热电偶，产生
热电势，致使刀具与切屑及刀具与工件间有电流通过，可加快刀具的
扩散磨损。
刀具磨损的原因总结
刀具的正常磨损主要有硬质点磨损、粘结磨损、扩散磨损、化学磨损和热电磨损，它们之间存在相互影响。对于不同的刀具材料，在不同的切削条件下，加工不同的工件材料时，其主要原因可能是其中的一种或几种。
B区是无规则的磨损 f为进给量
B区是有规则的磨损 B区是无规则的磨损
磨损。（高速钢、硬质合金、陶瓷、立方氮化硼、金
刚石刀具都可能发生粘结磨损）
不同刀具材料的粘结强度系数K0比较图（K0为单位粘结力与刀具材料的抗拉强度之比）
3. 扩散磨损两摩擦表面的化学元素有可能扩散到对方去，因而使使刀具表层的化学成分发生变化，削弱刀具材料的性能，使刀具磨损加快。
高速钢刀具的扩散磨损硬质合金刀具的扩散磨损立方氮化硼刀具的扩散磨损 ➢ 1300℃时，CBN与纯铁接触20min，只能形成0.013mm的扩
似成比例增加。 ➢ 磨损原因：硬质点磨损、粘结磨损、扩散磨损、化学磨损、热电
磨损。急剧磨损阶段 ➢ 磨损特征：磨损速度迅速加快（工件表面变得非常粗糙）。 ➢ 磨损原因：切削力和切削温度的迅速升高。
磨钝标准：刀具磨损到一定限度就不能继续使用的磨损限度。粗加工磨钝标准的判断 ➢ 加工表面是否出现亮带 ➢ 切屑的颜色是否异常，切屑的形状发生明显变化。 ➢ 切削过程中出现振动或其它不正常的声音。精加工磨钝标准的判断 ➢ 表面粗糙度是否超过加工要求。 ➢ 工件的尺寸及形位精度是否超差。评定刀具材料的切削性能和科学试验时，一般以VB值作为计量

2.6刀具磨损与刀具寿命

第二章切削过程及其控制
2.6 刀具磨损和刀具寿命
1、刀具的磨损形态
（一）前刀面磨损
切塑性材料，v 和ac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ac较小切塑性材料时，主要发生这种磨损。
第二章切削过程及其控制
2.6 刀具磨损和刀具寿命
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。
第六节刀具磨损和刀具寿命
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。刀具损坏到一定程度，就要换刀或更换新的刀刃，才能进行正常切削。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。
条件下。
第二章切削过程及其控制
2.6 刀具磨损和刀具寿命
3、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
第二章切削过程及其控制
2.6 刀具磨损和刀具寿命
第二章切削过程及其控制
（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。
第二章切削过程及其控制

数控刀具磨损管理制度范文

数控刀具磨损管理制度范文数控刀具磨损管理制度第一章总则第一条为了提高数控切削机床的加工精度和生产效率，延长数控刀具的使用寿命，减少零件加工的质量问题，制定本管理制度。

第二条本制度适用于公司内所有使用数控切削机床的车间。

第三条数控刀具磨损管理制度是各车间进行数控刀具使用与磨损情况进行管理，并制定合理的维护计划，达到提高加工精度和生产效率的目的。

第四条本制度的执行要了解数控刀具使用的质量要求，并依据相关标准与要求进行刀具的选用、检验、购买等操作。

第二章刀具磨损管理的内容第五条数控刀具的磨损管理包括：刀具使用记录、磨损检查、刀具磨损分析与维护计划等。

第六条刀具使用记录应包括：刀具使用的时间、机床加工零件的类型、切削参数、工件数量等，并进行详细记录。

第七条磨损检查是对刀具进行定期的磨损检查，检查的内容包括刀尖磨损、刀片磨损、刀柄磨损等。

第八条刀具磨损分析是指根据刀具使用记录和磨损检查结果，进行磨损分析，判断刀具的磨损程度，进而制定合理的维护计划。

第九条刀具的维护计划应根据刀具的磨损程度制定，包括刀具的更换周期、磨损后的修复方案等。

第三章刀具磨损的分类和特点第十条刀具磨损可以分为刀尖磨损、刀片磨损和刀柄磨损。

第十一条刀尖磨损一般是由于工件表面硬度较高而引起的，在加工时刀尖容易磨损。

第十二条刀片磨损的特点是刀片表面出现磨痕、剥落等现象。

第十三条刀柄磨损一般是由于刀柄表面材质较软或质量较差而引起的，在加工时刀柄容易磨损。

第四章刀具的选用和购买第十四条刀具的选用应根据具体工件加工的要求和机床的切削参数来进行。

第十五条刀具的购买应选择质量好、价格合理的供应商，且要求供应商提供刀具的合格证明和技术参数。

第十六条刀具的购买应由专人负责，并填写相应的购买记录。

第五章刀具的检验和保养第十七条刀具的检验应包括外观检查和材质检查。

第十八条外观检查应检查刀具表面是否有划痕、凹陷等缺陷。

第十九条材质检查应通过金相显微镜等专业设备对刀具材料进行检查。

第六节刀具磨损与刀具寿命课件

氧化磨损
刀具刚投入使用时，磨损速率较快，随着表面粗糙度逐渐降低，磨损速率逐渐减缓。
初期磨损阶段
刀具经过初期磨损后，进入稳定切削阶段，磨损速率保持较低水平。
正常磨损阶段
随着切削过程的进行，刀具表面的微观结构发生变化，磨损速率突然增加，此时应立即停止使用刀具以避免意外损坏。
急剧磨损阶段
CHAPTER
韧性
刀具材料的硬度、抗弯强度、热导率等性能对刀具磨损有重要影响。
刀具的几何角度、断屑槽型、涂层等结构因素对切削过程中的摩擦、切屑形成和排出有直接影响，进而影响刀具磨损。
结构
材料
CHAPTER
03
刀具寿命概念
刀具寿命是指在正常工作条件下，刀具从开始使用到磨损严重需要更换的时间跨度。
刀具寿命受到多种因素的影响，如切削参数、切削材料、刀具材料和几何形状等。
通过及时发现和更换磨损刀具，减少停机时间，提高生产效率。
按照设定的时间间隔，定期拆卸刀具进行检测，了解其磨损情况。
定期检测刀具磨损
离线检测需要对刀具进行精确测量，以确保检测结果的准确性。
精度要求高
离线检测适用于一些无法安装在线监控系统的加工场合。
适用特定场合
根据检测结果，对磨损严重的刀具进行修复或更换，并调整切削参数，延长刀具使用寿命。
清洗作用
CHAPTER
05
刀具磨损检测与监控
实时监测刀具磨损
数据处理与分析
预警与提示
提高生产效率
01
02
03
04
系统通过传感器实时监测刀具的振动、声音、温度等参数，及时发现刀具磨损。
系统对采集的数据进行实时处理和分析，生成刀具磨损趋势图和报警信息。
当刀具磨损达到一定程度时，系统自动发出预警和提示，以便及时更换或修复刀具。

第二章木工刀具材料及刀具磨损

第二章木工刀具材料及刀具磨损
四、刀具材料的选择：
刀具材料性能比较
第二章木工刀具材料及刀具磨损
（一）锯片： 1、锯切特点：闭式切削，切削热高，负荷大（制材时更大），要求高强度、高硬度、耐磨性好；带锯条周期性弯曲变形，又要张紧，锯片需锤锻碾压和拨（压）料，要求高韧性。 2、选材：中碳碳素工具钢和低合金工具钢（韧性好），如T8A、65Mn 加工硬材或人造板时也可用高硬材料强化锯齿。
第二章木工刀具材料及刀具磨损
◆ 化学腐蚀磨损：多元酚化合物对碳钢刀具有不同程
度的腐蚀，木材木粉水抽提液中的多元酚化合物要比配制成的多元酚溶液有更强的腐蚀性。有机弱酸和多元酚化合物之所以会腐蚀刀具材料，是因为碳钢刀具材料中的铁和硬质合金刀具中的钴元素会被氢离子夺去电子，形成金属离子和氢气，然后，亚铁离子Fe 2+在空气中进一步氧化变成Fe 3+，多元酚化合物和Fe 3+发生螯合反应，生成疏松的螯合物。有机弱酸和多元酚化合物对刀具材料的腐蚀是逐步进行的，最后生成金属螯合物覆盖在刀具表面上。对于碳钢刀具而言，铁是基本成分，对于硬质合金而言，碳化物是基本成分，钴是不可缺少的粘结剂。一旦铁或钴被腐蚀，生成的螯合物在机械擦伤磨损作用下，很快被磨耗，暴露了刀具材料的新组织。如此循环往复，刀具材料就不断地被磨损。可见，机械擦伤磨损为化学腐蚀创造了条件。加快了化学腐蚀的进行，同时，化学腐蚀生成的疏松产物促进机械擦伤磨损的进行
第二章木工刀具材料及刀具磨损
② 氮化硼（BN）：熔点高（2730℃），是一种与石墨相似、呈白色的软材料，在高温下加入催化剂转化为立方氮化硼(CBN)。特点：硬度、耐磨性仅次于金刚石；耐热性高（1000～1300℃），导热性好；摩擦系数小，化学惰性大，用一般金刚石可磨削。韧性差，热膨胀系数小，耐冲击性差。注：金刚石和立方氮化硼(CBN)的热膨胀系数比硬质合金小，与钢质刀体焊接后焊接应力大。

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
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vcm f n app
机械制造工艺与设备
谢谢观看！
机械制造工艺与设备
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。

刀具磨损和刀具寿命讲解

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。
三、刀具寿命
1.刀具寿命定义
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。
§3.6 刀具磨损与刀具寿命
一、刀具磨损形态和磨损机制
切削过程中，随着切屑的不断产生和切除，刀具本 ห้องสมุดไป่ตู้也要逐渐磨损或发生破损(如崩刃、碎断、剥落。裂纹等)。
刀具磨损后，使工件加工精度降低，表面粗糙度增大，并导致切削力和切削温度升高，甚至产生振动使其不能继续正常工作。因此刀具磨损直接影响加工效率、加工质量和成本。
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。如果用刀具寿命乘以刃磨次数，得到的就是刀具总寿命。
一般刀具都要发生后刀面磨损，而且测量也比较方便。因此，国际标准ISO统一规定以1／2切削深度处后刀面上测定的磨损带宽VB作为刀具磨钝标准。
自动化生产中使用的精加工刀具，从保证工件尺寸精度考虑，常以刀具的径向尺寸磨损量NB作为衡量刀具的磨钝标准。
制订刀具的磨钝标准时，既要考虑充分发挥刀具的切削能力，又要考虑保证工件的加工质量。
(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。

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。

第六节-刀具磨损与刀具寿命

第六节刀具磨损与刀具寿命
❖ 3.边界磨损 ❖ 切削钢料时，常在主切削刃靠近工件外表 ❖ 皮处以及副切削刃靠近刀尖处的后刀面上，磨
出 ❖ 较深的沟纹。此两处分别是在主、副切削刃与
工 ❖ 件待加工或已加工表 ❖ 面接触的地方。
第六节刀具磨损与刀具寿命
❖ 二.刀具磨损过程及磨钝标准
➢ 刀具磨损过程可分为三个阶段:
但是在低速时，其
刀具寿命比硬质合金的
还要低。
第六节刀具磨损与刀具寿命
➢ 刀具的破损：刀具在一定的切削条件下使用时，如
果它经受不住强大的应力，就可能发生突然损坏，使刀具提前失去切削能力，这种情况就称为刀具破损。
破损可认为是一种非正常的磨损，磨损是一个比较缓慢的逐渐发展的刀具表面损伤过程，而破损则是一个突发过程，刹那间态及其原因
➢ 磨损是连续的、逐渐的。 ➢ 刀具正常磨损的原因主要是机械磨损和热、化学磨损。
低温区以机械磨损为主，高温区以热、化学磨损为主。
➢刀并磨具导损磨致1)的损切前形后削刀态，力面：使加磨工大损件、加切工削精温度度降升低高，，表甚面至粗产糙生度振增动大，，
第二章
金属切削原理与刀具
内容提要
刀具的结构刀具材料金属切削过程及物理现象切削力与切削功率切削热和切削温度刀具磨损与刀具寿命切削用量的选择及工件材料加工性高速切削及刀具
第六节刀具磨损与刀具寿命
刀具的结构刀具材料金属切削过程及物理现象切削力与切削功率切削热和切削温度刀具磨损与刀具寿命切削用量的选择及工件材料加工性高速切削及刀具
不能继2)续后正刀常面切磨削损。刀具磨损直接影响加工效率、质量和成3)本边。界磨损
第六节刀具磨损与刀具寿命

刀具磨损和刀具寿命

化学磨损（相变磨损） ➢与周围介质发生化学作用，刀具材料硬度被降低，从而被切屑带走造成磨损
氧化磨损
第六节刀具磨损和刀具寿命
刀具磨损原因
◆ 磨粒磨损 —— 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） —— 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 —— 中等偏低切速
崩刃
脆性破损
碎断
剥落
破
损形刀具磨损和刀具寿命
防止刀具破损的措施 (主要从应对断续切削冲击力和热应力的角度出发)
1）合理选择刀具材料 2）合理选择刀具几何参数 (P51) 3）保证刀具的刃磨质量 4）合理选择切削用量 5）工艺系统应有较好的刚性 6）对刀具的状态监控
第六节刀具磨损和刀具寿命
含义同前。
C0 tmCm
刀具费用
仍令f，ap为常数，采用相同方法，可得到经济寿命为（如右
taCm
Top
刀具耐用度
图）
图刀具寿命、刀具费用和
工序成本的关系
Top
1 m m
tc
Ct Cm
第六节刀具磨损和刀具寿命
制定刀具寿命时，应考虑以下因素: (P50)
① 刀具结构 ② 多刀机床的刀具 ③ 生产线上的瓶颈 ④ 工序单位时间的生产成本高 ⑤ 精加工大型工件时
第六节刀具磨损和刀具寿命
第二章金属切削过程
第六节刀具磨损、刀具寿命和切削用量的选择
1. 刀具磨损形态和磨损机制 2. 刀具磨损过程及磨钝标准 3. 刀具寿命 4. 刀具的破损及刀具状态监控 5. 切削用量的选择
刀具的磨损过程
第六节刀具磨损和刀具寿命
动画
刀具的磨钝标准
第六节刀具磨损和刀具寿命

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。

第六节刀具磨损和刀具寿命课件

第六节刀具磨损和刀具寿命课件
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目
• 刀具磨损 • 刀具寿命
01 刀具磨损
刀具磨损的定义
01
刀具磨损：在切削过程中，由于切削刃与切削材料之间的摩擦，导致刀具表面的材料逐渐损失或变薄的现象。
02
刀具磨损不仅会导致切削力增大、切削温度升高，还会影响工件的加工精度和表面质量。
优化切削参数，如切削速度、进给量、切削深度等，以降低切削力和切削热。
采用合适的冷却液和润滑剂，减少切削热和摩擦力对刀具的影响。
04
刀具磨损的监测与控制
刀具磨损的监测方法
直接观察法
通过直接观察刀具的切削刃、后刀面和前刀面磨损情况，判断刀具磨损程度。
切削力监测法
通过监测切削过程中的切削温度变化，判断刀具磨损状况。
案例二：某机械厂的刀具寿命管理
总结词
实施刀具寿命管理，提高生产效率
详细描述
某机械厂为了提高生产效率，开始实施刀具寿命管理。通过对刀具的跟踪、监测和维护，合理安排刀具的更换和修磨，有效延长了刀具的使用寿命，减少了生产过程中的停机时间，提高了整体生产效率。
案例三：某汽车制造企业的刀具磨损控制
总结词
基于经验的预测方法
根据实际加工经验，结合切削参数和工件材料等因素，对刀具寿命进行预测。
数学模型预测方法
实验测试方法
通过实验测试不同条件下的刀具磨损情况，从而确定刀具寿命。
建立数学模型，通过模拟切削过程和刀具磨损机理，预测刀具寿命。
03
刀具磨损与刀具寿命的关系
刀具磨损对刀具寿命的影响
刀具磨损程度越高，刀具寿命越短。刀具磨损会导致切削力增大，影响加工精度和表面质量。刀具磨损会影响切削热和切削温度的分布，加速刀具的损坏。

刀具磨损和刀具寿命课件

第八页，本课件共有18页
二、刀具磨损过程和磨钝标准及磨损原因
1. 刀具磨损过程
磨损过程三个阶段
第九页，本课件共有18页
2.刀具磨钝标准
磨钝标准－刀具用到急剧磨损前的最大磨损量。规定后刀面磨损带中间均匀磨损量允许达到的最大
值，以VB表示。（ VB值的大小与加工要求有关）
第十页，本课件共有18页
3. 刀具磨损原因
（1）磨粒磨损（高速钢刀具）
切屑、工件的硬度虽然低于刀具的硬度，但其结构中经常含有一些硬度极高的微小的硬质点，能在刀具表面刻划出沟纹，这就是磨粒磨损。
硬质点有碳化物(如Fe3C、TiC、VC等)、氮化物(如
TiN、Si3N4等)、氧化物(如Si02、A12O3等)和金属间化合物。
第十一页，本课件共有18页
（2）粘结磨损
切屑、工件与前、后刀面之间，存在很大的压力和强烈的摩擦，因而它们之间会发生冷焊。由于摩擦副之间有相对运动，冷焊结被撕裂而带走，从而造成磨损。
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（3）扩散磨损－化学磨损硬质合金刀具常见。
第十三页，本课件共有18页
（4）相变磨损
第十五页，本课件共有18页
氧化磨损：
空气不易进入刀—屑接触区。氧界磨损”。
第十六页，本课件共有18页
温度对磨损的影响
第十七页，本课件共有18页
12/8/2021
08.12.2021
第十八页，本课件共有18页
关于刀具磨损和刀具寿命
第一页，本课件共有18页
刀具磨损与刀具寿命
一、刀具磨损的形态
刀具磨损的基本形态包括：刃口磨损、前刀面磨损、后刀面磨损和刀尖磨损。
（1）刃口磨损

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。

刀具磨损和刀具寿命.ppt

§2.6 刀具磨损与刀具寿命
一、刀具磨损形态和磨损机制
切削过程中，随着切屑的不断产生和切除，刀具本身也要逐渐磨损或发生破损(如崩刃、碎断、剥落。裂纹等)。
刀具磨损后，使工件加工精度降低，表面粗糙度增大，并导致切削力和切削温度升高，甚至产生振动使其不能继续正常工作。因此刀具磨损直接影响加工效率、加工质量和成本。
损较均匀，其平均磨损宽度以VB表示。
(3)边界磨损切削钢料时，常在主切削刃靠近工件外皮处和副切削刃靠近刀尖处，磨出较深的沟纹，这种磨损称作边界磨损。沟纹的位置在主切削刃与工件待加工表面、副切削刃与已加工表面接触的部位
2. 刀具磨损的原因
由于工件材料、刀具材料种类很多，切削条件变化很大，因此刀具磨损的形式各不相同，其磨损的原因也很复杂。刀具在正常磨损的情况下，其主要原因包括：
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。
三、刀具寿命
1.刀具寿命定义
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。
刀具寿命T定得低，切削用量可以取得高，切削效率是提高了，但换刀次数多，刀具消耗变大，调整刀具位置费工费时，经济效益也未必好。
在生产中，确定刀具寿命有两种不同的原则，按单件时间最少的原则确定的刀具寿命叫最高生产率刀具寿命，按单件工艺成本最低的原则确定的刀具寿命叫最小成本刀具寿命。
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：

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