刀具磨损破损和刀具耐用度PPT

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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
14
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。
16
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）

刀具磨损与耐用度

机械制造技术基础
第1章切削与磨削过程
பைடு நூலகம்
1.5 刀具磨损与耐用度
1
1.5 刀具磨损与耐用度
内容提要
1. 2. 3. 4. 5. 6.

刀具的磨损方式；刀具的磨损原因；刀具的磨损过程；刀具的磨钝标准；刀具耐用度；刀具的破损。
重点难点
1. 刀具的磨损原因； 2. 刀具耐用度的概念及影响因素。
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1.5.4 刀具的磨钝标准
在金属切削的科学研究中多数按后刀面磨损宽度VB来制定磨钝标准。规定磨钝标准的两点考虑：
①充分利用正常磨损阶段的磨损量，适用于粗加工和半精加工。 ② 根据加工精度和表面质量要求规定磨钝标准。
国际标准ISO推荐硬质合金外圆车刀的磨钝标准，可以是以下任何一种：（1） VB=0.3mm；（2）如果主后刀面为无规则磨损，取VB max=0.6mm；（3）前面磨损量KT=0.06+0.3f（f为进给量）
◆ 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
粘结磨损加剧
◆ 扩散磨损 —— 高温下发生 ◆ 氧化磨损 —— 高温情况下，在切削刃工作边界发生
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1.5.3 刀具的磨损过程
刀具磨损过程 3个阶段
后刀面磨损量VB 初期磨损正常磨损急剧磨损
在双对数坐标上的T—v曲线
26
1.5.5 刀具耐用度 1）切削用量对刀具耐用度的影响 b. 进给量、背吃刀量与刀具耐用度的关系
f= B / Tn ap= C/Tp
综合以上三式，可以得到切削用量三要素与耐用度的关系：
T CT / vc
ym
f ap

刀具磨损与刀具耐用度

机械磨损在各种切削速度下都存在，低速切削时，机械磨损是刀具磨损的主要原因。
（2）粘结磨损
粘结又称为冷焊，是指刀具与工件或切屑接触到原子间距离时产生结合的现象。粘结磨损是指工件或切屑的表面与刀具表面之间的粘结点因相对运动，刀具一方的微粒被对方带走而造成的磨损。
各种刀具材料都会发生粘结磨损。在中、高速切削下，当形成不稳定积屑瘤时，粘结磨损最为严重；当刀具和工件材料的硬度比较小时，由于相互间的亲和力较大，粘结磨损也较为严重；当刀具表面的刃磨质量较差时，也会加剧粘结磨损。
3．刀具磨损过程
如右图所示，刀具的磨损过程可以分为初期磨损阶段、正常磨损阶段和急剧磨损阶段。
（1）初期磨损阶段
初期磨损阶段的磨损特点是：在开始磨损的极短时间内，后刀面磨损量VB上升很快。初期磨损阶段的后刀面磨损量VB一般为0.05～0.1mm，其大小与刀具刃磨质量有关。
Hale Waihona Puke （2）正常磨损阶段（3）扩散磨损
扩散磨损是指由于在高温作用下，刀具与工件接触面间分子活性较大，造成合金元素相互扩散置换，使刀具材料的机械性能降低，再经摩擦作用而造成的磨损。扩散磨损是一种化学性质的磨损。
扩散磨损的速度主要取决于切削速度和切削温度。切削速度和切削温度愈高，扩散磨损速度愈快。
（4）氧化磨损
氧化磨损是指在高温下，刀具表面发生氧化反应生成一层脆性氧化物，该氧化物被工件和切屑带走而造成的磨损。氧化磨损也是一种化学性质的磨损。在主、副切削刃工作的边界处与空气接触，最容易发生氧化磨损。
正常磨损阶段的磨损特点是：磨损缓慢、均匀，后刀面磨损量VB随切削时间延长近似成比例增加。
正常磨损阶段是刀具工作的有效阶段。曲线的斜率代表了刀具正常工作时的磨损强度。磨损强度是衡量刀具切削性能的重要指标之一。

金属切削原理PPT课件

在切削加工中，也有用进给速度来表示进给运动的。所谓进给速度是刀刃选定点相对于工件的进给运动的速度，其单位为mm／s。若进给运动为直线运动，则进给速度在刀刃上各点是相同的。
３. 背吃刀量对外圆车削（图１－１）和平面刨削（图１－２）而言，背吃刀量等于已加工表面与待加工表面间的垂直距离；其中外圆车削的背吃刀量：
总之，任何切削加工方法都必须有一个主运动，可以有一个或几个进给运动。主运动和进给运动可以由工件或刀具分别完成，也可以由刀具单独完成（例如在钻床上钻孔或铰孔）。
二工件上的加工表面
在切削过程中，通常工件上存在三个表面，以图１－１的外圆车削和图１－２的平面刨削为例，它们是：
１．待加工表面它是工件上即将被切去的
三切削用量
所谓切削用量是指切削速度，进给量和背吃刀量三者的总称。它们分别定义如下：
１. 切削速度v 它是切削加工时，刀刃上选
定点相对于工件的主运动的速度．刀刃上各点的切削速度可能是不同的。
当主运动为旋转运动时，刀具或工件最大直径处的切削速度由下式确定：
式中 d——完成主运动的刀具或工件的最大直径（mm）；
（一）刀具在正交平面参考系中的标注角度
刀具标注角度的内容包括两个方面：一是确
定刀具上刀刃位置的角度；二是确定前刀面与后面位置的角度。以外圆车刀为例（图１－９），确定车刀主切削刃位置的角度有二：
主偏角它是在基面上，主切切削忍与基面的夹角。当刀尖在主切削刃上为最低的点时，为负值；反之，当刀尖在主切削刃上为最高的点时，为正值。必须指出，这个规定是根据ＩＳＯ标注，同过去某些书上关于正负号的规定恰好相反。
实际上，除了由上述切削平面和基面组成的参考平面系以外，还应该有一个平面作为标注和测量刀具前，后刀面角度用的 “测量平面”。通常根据刃磨和测量的需要与方便，可以选用不同的平面作为测量平面。在刀刃上同一选定点测量其角度时，如果测量平面选得不同，刀具角度的大小也就不同。

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、破损与耐用度必考知识范例(ppt 14页)

(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6，2] 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。
[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，由于有足够大的压力和温度，产生塑性变形而发生的所谓冷焊现象。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。

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。

【机械制造基础课件】2.3刀具磨损--切削过程规律

刀具磨损率较大。主要是新刃磨的刀面较粗糙、使刀工接触面小造成压应力大。
（2）正常磨损阶段经过初期磨损阶段之后，刀面处于良好状态，刀具后
刀面磨损均匀而缓慢，切削时间较长。
（3）急剧磨损阶段
当磨损带宽度增加到一定限度之后，切削力与切削温度迅速升高，磨损带宽度急剧增加。
为合理使用刀具和保证加工质量，应在此阶段之前及时更换刀具。
后刀面磨损
3. 边界磨损
边界磨损实际上属于后刀面磨损的边界部分。在主后刀面上，主切削刃与待加工表面对应位置处的磨损；在副后刀面上，副切削刃与已加工表面对应位置处的磨损。边界磨损在后刀面磨损带中最为严重。
边界磨损在后刀面磨损带中最为严重。原因：
边界处属切削刃受力（压应力和剪应力）极限位置，存在很大的剪应力（机械应力）
在较宽的切削速度范围内，特别在低速区内，v-T 关系就不是单调函数。原因：积屑瘤现象影响刀具耐用度所致。
2. 进给量和背吃刀量与刀具耐用度的关系
与 v-T 关系一样进行试验，可得到 f-T、ap-T 关系，即
f Tm1 = C1
ap Tm2＝ C2
综合式可得切削用量与刀具耐用度的一般关系：
（2）非正常磨损
1）脆性破损
刀具的非正常磨损是
指在切削过程中，刀具的磨损量尚未达到磨钝标准值就突然无法正常使用，即刀具发生破损。
2）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。
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，这种破损称为脆性破损。

机械制造技术PPT课件第二章金属切削基本原理

工艺系统刚性差—大主偏角
合理副偏角值的选择
添加标题
一般较小
添加标题
—5°~10°
添加标题
精加工
添加标题
—小，0°
添加标题
加工高强高硬材料或断续切削
添加标题
—小，4°～6°
添加标题
切断刀、锯片、槽铣刀
添加标题
—小，1°～2°
过渡刃的型式
①直线刃
—粗车、强力车 κrε=κr/2
②圆弧刃
—粗糙度值小
冷却作用清洗与防锈作用
常用切削液及其选用 =乳化油+水切削油 = 矿物油、+动植物油极压切削油 =切削油+硫、氯和磷极压添加剂难加工材料的精加工
=水+防锈剂、清洗剂、油性添加剂磨削、粗加工
①水溶液
01
车削、钻削、攻螺纹滚齿、插齿、车螺纹、一般精加工
②乳化液
02
刀具磨损与刀具耐用度
4
磨屑形态
带状切屑
直线刃、折线刃、圆弧刃、波形刃
刀具合理几何参数选择应考虑的因素
—化学成分、制造方法、热处理状态性能，表层情况等
①工件材料
壹
—化学成分、性能，刀具结构形式
②刀具材料及结构
—机床、夹具，系统刚性，功率切削用量和切削液
③加工条件
叁
贰
各参数间的联系 —综合考虑相互作用与影响
刀具角度的选择
大后角→减小摩擦、提高寿命、改善表面质量强度降低、散热差、磨损加快
后角的选择原则
工艺系统刚性刚性差—振动 → 小后角精度要求高 —重磨 → 小后角
切削层厚度hD小 → 大后角切削层厚度hD大 → 小后角
强度、硬度高 → 小后角塑性大 → 大后角

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。

(刀具磨损与刀具耐用度)

f
2.25a
0.75 p
5. 影响刀具耐用度的因素
2) 刀具参数的影响： 0 T ； r 散热 T
3) 工件材料： HBs b 功耗磨损 T
4) 刀具材料：热硬性耐磨 T 。
后刀面磨损（切削脆性金属或切削厚度较小时）
前刀面磨损（高速、大进给切削塑性金属时）
1 刀具磨损形式
1 刀具磨损形式
前刀面磨损－月牙洼磨损
1 刀具磨损形式
1)前刀面磨损
1 刀具磨损形式
2)后刀面磨损
1 刀具磨损形式
3)前、后刀面同时磨损
2. 磨损过程与磨钝标准
磨损过程三阶段
2. 磨损过程与磨钝标准
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）参见 P39 表2.8
3. 磨损原因
A、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。
3. 磨损原因
C、扩散磨损－化学磨损硬质合金刀具常见。
3. 磨损原因
D、相变磨损合金工具钢、高速钢常见。
刀具表面金相组织发生变化
造成刀具的塑性破坏
3. 磨损原因
E、氧化磨损当切削温度达700—800℃时，空气中的
氧便与硬质合金中的钴及碳化钨、碳化钛等发生氧化作用，产生较软的氧化物(如Co304、 Co0、W03、TiO2等)被切屑或工件擦掉而形成磨损，这称为氧化磨损。
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；
1
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
11
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：
ห้องสมุดไป่ตู้
9
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
10
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。
6
二、刀具磨损的原因和机理
3、扩散磨损

3.4刀具磨损及刀具耐用度

（一）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。用硬质合金刀具和陶瓷刀具作断续切削时，常发生这种破损。
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）相变磨损
切削温度超过相变温度，刀具的金相组织发生转变，硬度显著下降，造成刀具迅速磨损。
3.4.2 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 VB一般为0.05～0.10mm
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
（二）刀具耐用度的经验公式
工件、刀具材料和刀具几何形状确定后，v 对T 影响最大。
通过实验得经验公式：
vcT m =C0
C0 ——与刀具、工件材料和切削条件有关的系数。
指数m—— 表示v 对 T 的影响程度， m 越小，则v 对 T
的影响越大。
硬质合金 , m =0.2~0.4 ; 高速钢 , m = 0.1~0.125。
tw 1000 fapC0 tl tc 1000 fapC0
LZ dT m
LZ dT m1
tw 1000 fapC0 tl tc 1000 fapC0
令
dtw 0 dT
求出最大生产率耐用度Tp：
Tp
1 m tc( m )
➢（二）最低成本耐用度Tc是以每件产品或工序的加工费用为最低的原则来确定刀具耐用度，用Tc表示。

第四节刀具磨损与耐用度

扩散磨损属于材料化学性质的变化，影响到刀具材料的化学稳定性。
举例
3、扩散磨损
钨钴类硬质合金刀具在800℃～900℃时，钨原子、碳原子向切屑中的扩散；切屑中的铁原子、碳原子向刀具中的扩散，降低了刀具的粘结强度和耐磨性而形成扩散磨损；碳化钛类硬质合金刀具，其中钨（W）的扩散速度快，钛元素、钽（Ta）元素扩散的慢，钨（W）元素扩散后，刀具材料中还含有碳化钛、碳化钽等，因而这种刀具较耐磨。它的扩散温度约为900℃～1000℃。
1、前刀面磨损切削塑性材料时，如果切削速度和切削厚度较大，由于切屑与前刀面完全是新鲜表面相互接触和摩擦，化学活性很高，反应很强烈，接触面又有很高的压力和温度，接触面积中有80%以上是实际接触，空气或切削液渗入比较困难，因此在前刀面上形成月牙洼磨损。使刀刃强度降低，易导致刀刃破损。
前刀面上的温度如图所示月牙洼离切削刃有一定距离其长度取决于切屑宽度，宽度取决于切屑厚度。随着切削的进行，月牙洼长度基本不变，宽度和深度逐渐增加。常用月牙洼的深度KT、宽度KB表示磨损程度。
2、刀具磨钝标准
刀具磨损后将影响切削力、切削温度和加工质量，当刀具磨损到一定限度就不能继续使用，因此根据加工情况规定一个最大的允许磨损值。这个磨损限度称为磨钝标准。一般刀具的后刀面上都有磨损，它对加工精度和切削力的影响比前刀面磨损显著，同时后刀面磨损量比较容易测量，因此在刀具管理和金属切削的科学研究中多按后刀面磨损尺寸来制定磨钝标准。通常所谓磨钝标准是指后刀面磨损带中间部分平均磨损量允许达到的最大值，以VB表示。自动化生产中用的精加工刀具，常以沿工件径向的刀具磨损尺寸做为衡量刀具的磨钝标准，称为刀具径向磨损量，以NB表示。
低温下的主要磨损原因磨粒磨损、粘结磨损；即机械磨损。高温下的主要磨损原因相变磨损、扩散磨损、氧化磨损；即物理化学磨损

金属切削原理 6第六章刀具磨损、破损和刀具耐用度

金属切削原理与刀具Principle of Metal Cutting and Cutting Tools 第六章刀具磨损、破损和刀具耐用度第六章刀具磨损、破损和刀具耐用度6.1 刀具磨损的形态6.2 刀具磨损的原因6.3 刀具磨损过程及磨钝标准6.4 刀具耐用度的经验公式及刀具耐用度的分布6.5 合理耐用度的选用原则6.6 刀具的破损磨损：切削时的摩擦使得刀具材料逐渐磨钝，造成切削部分形状和尺寸改变切削力增加；切削温度上升；切削颜色改变；产生振动；工件尺寸超差；已加工表面质量明显恶化刀具损坏形式主要有：磨损和破损。

磨损损坏是连续的逐渐磨损；破损包括脆性破损和塑性破损刀片磨损车削用金属陶瓷刀片刀尖半径处后刀面磨损和月牙洼磨损第六章刀具磨损、破损和刀具耐用度6.1 刀具磨损的形态一、前刀面磨损切削塑性材料时，如果切削速度和切削厚度较大，在刀具前刀面上经常会磨出一个月牙洼。

前刀面月牙洼磨损值以其最大深度KT表示。

图6-1 刀具的磨损形态二、后刀面磨损加工脆性材料或在切削速度较低、切削厚度较小（＜0.1mm）的塑性材料，前刀面上刀屑间的作用相对较弱，主要发生后刀面磨损，后刀面磨损带往往不均匀。

刀尖处VC，主切削刃靠近工件外皮处的后刀面VN，中间部位磨损较均匀VB、VBmax。

图6-3 刀具磨损的测量位置三、边界磨损切削钢料时，常在主切削刃靠近工件外皮处以及刀尖处的后刀面上，磨出较深的沟纹，这就是边界磨损（图6-4）。

加工铸、锻等外皮粗糙的工件，也容易发生边界磨损。

发生边界磨损的原因：（1）应力梯度，引起很大的剪应力。

（2）加工硬化作用，边界处切削厚度为零，刀刃打滑。

刀具的磨损方式1.前刀面为主，后刀面轻微的磨损2.后刀面为主，前刀面轻微的磨损3.前刀面、后刀面同时磨损4.切削刃口变圆钝化1. 前刀面为主，后刀面轻微的磨损•切削塑性材料；•切削速度较高；•切削厚度较大；•负前角；•产生积屑瘤时2. 后刀面为主，前刀面轻微的磨损•切削脆性材料；•塑性材料切削速度较低；•塑性材料切削厚度较小；•增大前角，减小后角时更明显；•切削韧性大、导热性差的材料（不锈钢）3. 前刀面、后刀面同时磨损•切削塑性金属时，如果切削厚度适中4. 切削刃口变圆钝化•耐磨性、红硬性好的刀具精加工导热性差的材料；•切削韧性大、导热性差的材料第六章刀具磨损、破损和刀具耐用度5.2 刀具磨损的原因一、硬质点磨损（磨料磨损）二、粘结磨损三、扩散磨损四、氧化磨损一、硬质点磨损（磨料磨损）1. 概念工件材料中含有硬度极高的硬质点在刀具表面刻划出沟纹（机械磨损）。