(精选)刀具的磨损和刀具的耐用度

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刀具磨损知识解读

刀具耐用度是一个重要参数。
在相同切削条件下切削某种工件材料时，可以用耐用度来比较不同刀具材料的切削性能；同一刀具材料切削各种工件材料，可以用耐用度来比较材料的切削加工性；还可以用耐用度来判断刀具几何参数是否合理。
对于某一切削加工，当工件、刀具材料和刀具几何形状选定之后，切削用量是影响刀具耐用度的主要因素。
一种是充分利用正常磨损阶段的磨损量，来充分利用刀具材料，减少换刀次数，它适用于粗加工和半精加工；另一种是根据加工精度和表面质量要求确定磨钝标准，此时， VB 值应取较小值，称为工艺磨钝标准。
NB
VB

α
0
当主后面磨损很不均匀时，以VBmax或VC值作磨钝标准比较合理。
国际标准 ISO推荐硬质合金外圆车刀耐用度的磨钝标准，可以是下列任何一种： VB＝0.3mm；如果主后面为无规则磨损，取VBmax＝0.6mm；
第六章
刀具磨损和刀具耐用度
切削加工时，刀具一方面切下切屑，另一方面本身也要发生磨损或局部破损。刀具磨损后，可明显地发现切削力加大，切削温度上升，切屑颜色改变，工艺系统产生振动，加工表面粗糙度值增大，加工精度降低。因此，刀具磨损到一定程度后，必须进行重廓或更换新刀。刀具磨损和耐用度直接关系到切削加工的效率、质量和成本，是切削加工中十分重要的问题之一。刀具磨损主要决定于刀具材料及工件材料的物理机械性能和切削条件。各种条件下刀具磨损有不同的特点。掌握这些特点，才能合理地选择刀具及切削条件，提高切削效率，保证加工质量。
热电磨损

工件、切屑与刀具由于材料不同，切削时在接触区将产生热电势，这种热电势有促进扩散的作用而加速刀具磨损。这种在热电势的作用下产生的扩散磨损，称为“热电磨损”。试验证明，若在工件、刀具接触处通以与热电势相反的电动势，可减少热电磨损。

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。
18
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
15
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。

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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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。

刀具的磨损和刀具的耐用度

而确定v。
1.4加工质量和生产率 1.4.1加工质量
1.加工精度 (1)尺寸精度零件的实际尺寸与理想尺寸相
接近的程度。 (2)形状精度零件的实际形状与理想形状相
接近的程度。 (3)位置精度零件几何要素的实际位置与理
想位置相接近的程度。
2.表面质量
(1)表面粗糙度 1)加工后的残留面积
2)其它影响因素鳞刺积屑瘤振动
目前常用的工件材料，按相对加工性可以分为8级。
相对加工性
3.已加工表面质量
较容易获得好的表面质量的材料，其切削加工性能就较好。
4.切屑控制或断屑的难易
易于断屑的材料，其切削加工性较好。例如，自动机床和深孔钻削就需要断屑容易。
5.单位切削力
在相同切削条件下，切削力较小的材料，其切削加工性好。
(2)工件材料强度和硬度较高，选低的切削速度；反之则选较高的切削速度。
(3)刀具材料的切削性能愈好，切削速度愈高。
1.5材料的切削加工性
工件材料切削加工性是指在一定切削条件下，对工件材料进行切削加工的难易程度。
1.5.1衡量材料切削加工性的指标 1.一定刀具耐用度下的切削速度VT 当刀具耐用度为T时，切削某种材料所允许的
前刀面
(3)边界磨损在主切削刃靠近工件外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。 1)工件材料加工铸、锻件等外皮粗糙的工件。 2)原因在刀刃附近的前、后刀面上，压应力
和剪应力很大，但工件外表面处的切削刃上应力突然下降，形成很高的应力梯度，引起很大的剪应力。 3)度量用VN的宽度。
2)残余应力
残余应力是指没有外力作用的情况下，在物体内部保持平衡而存留的应力。
a.切削温度

刀具的磨损与刀具寿命

刀具的磨损与刀具寿命默克精密工具（常州）有限公司一、刀具磨损切削金属时，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，属正常磨损；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，属非正常磨损。

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。

刀具正常磨损的形式有以下几种：1.前刀面磨损2.后刀面磨损3.边界磨损(前、后刀面同时磨损)从对温度的依赖程度来看，刀具正常磨损的原因主要是机械磨损和热、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的，热、化学磨损则是由粘结（刀具与工件材料接触到原子间距离时产生的结合现象）、扩散（刀具与工件两摩擦面的化学元素互相向对方扩散、腐蚀)等引起的。

(1)磨粒磨损在切削过程中，刀具上经常被一些硬质点刻出深浅不一的沟痕。

磨粒磨损对高速钢作用较明显。

(2)粘结磨损刀具与工件材料接触到原子间距离时产生的结合现象，称粘结。

粘结磨损就是由于接触面滑动在粘结处产生剪切破坏造成。

低、中速切削时，粘结磨损是硬质合金刀具的主要磨损原因。

(3)扩散磨损切削时在高温作用下，接触面间分子活动能量大，造成了合金元素相互扩散置换，使刀具材料机械性能降低，若再经摩擦作用，刀具容易被磨损。

扩散磨损是一种化学性质的磨损。

(4)相变磨损当刀具上最高温度超过材料相便温度时，刀具表面金相组织发生变化。

如马氏体组织转变为奥氏体，使硬度下降，磨损加剧。

因此，工具钢刀具在高温时均用此类磨损。

(5)氧化磨损氧化磨损是一种化学性质的磨损。

刀具磨损是由机械摩擦和热效应两方面因素作用造成的。

1）在低、中速范围内磨粒磨损和粘结磨损是刀具磨损的主要原因。

通常拉削、铰孔和攻丝加工时的刀具磨损主要属于这类磨损。

2）在中等以上切削速度加工时，热效应使高速钢刀具产生相变磨损、使硬质合金刀具产生粘结、扩散和氧化磨损。

【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。

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。

(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。

刀具磨损和刀具耐用度

Hale Waihona Puke 返回本章目录2 刀具磨损过程及磨钝标准
（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
（2）刀具的磨钝标准国际标准规定1/2切削深度处后面上测量的磨损带宽度VB作为刀具的磨钝标准。精加工刀具，以沿工件径向的刀具磨损尺寸作为刀具的磨钝标准，称为刀具的径向磨损量NB。
T
CT
5 0. c f 2.25 asp75
切削速度 v 对刀具耐用度影响最大， c f 进给量次之，背吃刀量asp 最小。
3. 刀具耐用度的经验公式
刀具耐用度的定义为：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经过的总切削时间。刀具耐用度以 T 表示，单位为分钟。刀具寿命是表示一把新刀从投入切削起，到报废止总的实际切削时间。
（1）切削速度与刀具耐用度的关系
vc T m C0
（2）进给量和背吃刀量与刀具耐用度的关系
刀具磨损和刀具耐用度
1 刀具的磨损形式及原因（1）刀具的磨损形式 1）前面磨损前面上形成月牙洼磨损 2）后面磨损后面的磨损形式是磨成后角等于零的磨损棱带。 3）前后面同时磨损或边界磨损
图2-19 刀具磨损的测量位置
（2）刀具磨损的原因 1）硬质点磨损工件材料中的杂质在刀具表面上擦伤，划出一条条的沟纹造成的机械磨损。
f T m1 C1 m2 asp T C2
（3）刀具耐用度的经验公式
T CT
1 Vcm
f
1 m1
1 m a sp 2
令
x
1 1 1 ,y ,z m m m2
则
T
CT
x z vc f a sp

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）。

刀具的磨损与耐用度

切削加工时，刀具一方面切下切屑，另一方面本身也要发生磨损或局部破损。

刀具磨损后，可明显地发现切削力加大，切削温度上升，切屑颜色改变，工艺系统产生振动，加工表面粗糙度值增大，加工精度降低。

因此，刀具磨损到一定程度后，必须进行重廓或更换新刀。

刀具磨损和耐用度直接关系到切削加工的效率、质量和成本，是切削加工中十分重要的问题之一。

刀具磨损主要决定于刀具材料及工件材料的物理机械性能和切削条件。

各种条件下刀具磨损有不同的特点。

掌握这些特点，才能合理地选择刀具及切削条件，提高切削效率，保证加工质量。

第一节切削力的计算和影响因素在切削过程中，切削力直接影响切削热、刀具磨损与耐用度、加工精度和已加工表面质量。

在生产中，切削力又是计算切削功率，设计机床、刀具、夹具以及监控切削过程和刀具工作状态的重要依据。

研究切削力的规律，对于分析切削过程和生产实际都有重要意义。

一、切削力的来源、切削合力及分力、切削功率1．切削力的来源金属切削时，刀具使加工材料变形成为切屑所需的力，称为切削力。

切削力的来源有二方面(1)切削层金属、切屑和工件表面层金属的弹性、塑性变形所产生的抗力。

(2)刀具与切屑、工件表面间的摩擦阻力。

2．切削合力及分力切削力的总和形成作用在车刀上的合力Fr 。

为便于测量和应用，可以将合力Fr 分解成三个互相垂直的分力：1）Fz ——主切削力或切向力。

它垂直于基面，切于切削表面并与切削速度v 的方向一致。

一般，Fz 在分力中最大，是计算切削功率，设计机床零件的主要依据。

2）Fy ——切深抗力，或称背向力、径向力、吃刀力。

它在基面里并与进给方向(即工件轴线方向)垂直。

Fy 约为(O.15～0.7)Fz ，它虽不作功，但能使工件变形或振动，对加工精度和己加工表面质量影响较大。

3）Fx ——进给抗力，或称轴向力、走刀力。

它在基面里并与进给方向(即工件轴线方向)相平行。

Fx 约为(0.1～0.6)Fz ，是设计走刀机构时所必需的数据。

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。