刀具磨损和刀具寿命讲解
§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。
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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
■ 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。
机械加工刀具磨损与寿命研究
机械加工刀具磨损与寿命研究1.引言机械加工是现代工业中不可或缺的一环，而刀具作为机械加工的重要工具之一，直接影响着加工质量和效率。
然而，在长期使用中，刀具会出现磨损现象，导致切削效果下降，甚至失效。
因此，研究机械加工刀具的磨损与寿命变得至关重要。
2.切削刀具的分类切削刀具是机械加工中常用的工具，其种类繁多。
根据形状和用途的不同，可以将切削刀具分为多种类型，例如刀片、立铣刀、钻头等。
每种切削刀具在使用过程中都会产生不同程度的磨损。
3.刀具的磨损原理切削刀具在加工过程中主要受到磨粒、热量和机械应力的影响，导致刀具表面产生磨损。
磨粒是加工材料中形成的硬颗粒，会与刀具表面发生摩擦和冲击，造成刀具磨损。
热量的产生会引起切削刀具的热膨胀和冷却不均，使刀具表面受到热弹性变形和热疲劳，从而导致刀具磨损。
机械应力由于切削力和切削阻力引起，会加剧切削刀具的磨损。
4.常见的刀具磨损类型（1）切削刃磨损：刀具的切削刃直接与工件接触，在加工过程中容易产生磨损。
切削刃的磨损主要有刀面磨损、刀刃磨损和刀尖磨损等。
（2）刀柄磨损：刀柄在加工过程中也会受到切削力和机械应力的影响，从而产生磨损。
刀柄的磨损会影响刀具的稳定性和加工精度。
（3）涂层磨损：一些刀具表面常涂覆一层涂层以增强其硬度和耐磨性。
然而，长时间的使用会导致涂层磨损，降低刀具的使用寿命。
5.刀具寿命的评定方法刀具寿命的评定方法有很多种，常见的有经验评定法、检测法和数学模型法。
（1）经验评定法：通过工人的经验和感觉判断刀具的磨损情况，从而确定刀具寿命。
这种方法简单直观，但是受主观因素的影响较大。
（2）检测法：利用仪器设备对刀具磨损进行定量检测，以此来评定刀具的寿命。
这种方法可以较精确地判断刀具磨损程度，但是设备成本较高。
（3）数学模型法：通过建立数学模型，结合实验数据和理论计算，预测刀具寿命。
这种方法可以较准确地预测刀具寿命，但需要依赖大量的实验和数据处理。
6.提高刀具寿命的方法为了延长刀具的寿命，可以采取以下措施：（1）选择适当的刀具材料：不同材料的刀具具有不同的硬度和耐磨性，选择合适的刀具材料可以降低磨损速度。
刀具磨损规律与刀具寿命评估方法分析
刀具磨损规律与刀具寿命评估方法分析刀具在加工过程中会因为磨损而导致寿命的下降，因此了解刀具的磨损规律以及寿命的评估方法对于工业生产具有重要意义。
本文将分析刀具磨损规律及常用的刀具寿命评估方法。
刀具磨损规律是指刀具在使用过程中由于与工件的摩擦而逐渐失去原有形状和尺寸的情况。
刀具磨损规律可分为初期磨损、稳定磨损和临界磨损三个阶段。
初期磨损是指刀具在加工初期由于与工件的直接接触而对刀具进行微小的磨损。
这一阶段刀具的寿命损失较小，几乎没有什么影响。
稳定磨损阶段是指刀具在加工一段时间后，磨损速度和寿命损失较快，这是由于刀具与工件材料间的摩擦和热量的积累所导致的。
在这一阶段，刀具的寿命逐渐减少，但是磨损速度相对较慢。
临界磨损阶段是指刀具磨损到一定程度后，磨损速度急剧增加，寿命迅速降低。
在这一阶段，刀具的寿命已经接近尽头。
在刀具寿命评估方法方面，常用的方法有经验法、数值法和试验法。
经验法是基于经验和观察得出的一种刀具寿命评估方法。
根据加工工艺参数和工件材料的选择，结合工作经验和过去的实际情况，预测刀具的寿命。
这种方法简单易行，但是缺乏科学性和准确性。
数值法是利用数学模拟和仿真技术对刀具寿命进行预测和评估的方法。
该方法基于刀具的磨损规律以及刀具材料和工件材料的特性，通过建立数学模型和计算方法，对刀具寿命进行仿真和预测。
这种方法准确性较高，能够提供具体的数值结果，但是需要大量的实验数据和计算工作，对于一些特殊情况的刀具可能不适用。
试验法是通过实验和测试来评估刀具的寿命。
在实际的工业生产中，通过实验室设备和实际生产环境，对刀具进行测试和观察，通过刀具的磨损情况和工件的质量来评估刀具的寿命。
这种方法最直接、最真实，能够提供实际的刀具寿命情况，但是需要耗费时间和资源，并且在某些情况下可能不适用。
综上所述，刀具磨损规律与刀具寿命评估方法的分析对于工业生产具有重要意义。
深入了解刀具的磨损规律能够帮助我们更好地选择和使用刀具，减少刀具的寿命损失，提高加工效率和产品质量。
刀具磨损与刀 具寿命
各种刀具的寿命值参考下列原则来制订，例如： 1）简单刀具的制造成本低，故它的寿命较复杂刀具
的寿命可规定低些； 2）可转位刀具的切削刃转位迅速、更换刀片简便、
故刀具寿命可规定低些； 3）精加工刀具的寿命应制订得较高些； 4）自动线刀具、数控刀具应制订较高刀具寿命。
在生产中是根据切削条件和技术要求首先确定一个 合理的刀具寿命T值，然后以它为依据选择切削速度， 并计算切削效率和核算生产成本。
通常选择刀具合理寿命有两种方法：最高生产率寿命 和最低生产成本寿命。
（1）最高生产率寿命 （2）最低生产成本寿命
它是根据切削一个零件所花 费的时间最少或在单位时间内加 工出的零件最多而定的刀具寿命。
1）磨料磨损（又称机械磨损）——在工件材料中含有氧化物、碳 化物和氮化物等硬质点，在铸、锻工件表面上存在着硬夹杂物和在切屑、 加工表面上粘附着硬的积屑瘤残片，这些硬质点在切削时似同“磨粒” 对刀具表面产生摩擦和刻划作用致使刀面磨损。低速切削时是最主要的 磨损原因。
2）粘结磨损（亦称冷焊磨损）——切削区存在着很大的压力和强 烈的摩擦，切削温度也较高，在切屑、工件与刀具前、后面之间的吸附 膜被挤破，形成新的表面紧密接触，因而发生粘结（冷焊）现象。使刀 具表面局部强度较低的微粒材料被切屑带走或使得切削刃和前面产生小 块剥落。它是一种物理—化学性质的磨损。
（1）刀具磨损的原因（续）
3）扩散磨损——是由于在高温作用下，使工件与刀具材料中 合金元素相互扩散置换造成的。其结果是改变了原来刀具材料中 的化学成分的比值，降低了刀具的切削性能，加快了刀具的磨损， 因而降低了刀具的粘结强度和耐磨性。扩散磨损是一种化学性质 的磨损。
切削过程刀具磨损分析与刀具寿命预测
切削过程刀具磨损分析与刀具寿命预测引言切削加工是制造业中常见的加工方法之一，它通过刀具与工件之间的相对运动，将工件上的材料去除，从而达到加工的目的。
然而，在切削加工过程中，刀具的磨损是不可避免的现象，它直接影响着工件的加工精度和切削质量。
因此，研究切削过程中刀具的磨损分析与刀具寿命预测，对提高生产效率和降低成本具有重要意义。
一、刀具磨损的分类与原因刀具磨损可以分为刀尖磨损、侧刃磨损、刀柄磨损等多种类型。
不同类型的磨损会导致刀具的不同失效形式。
刀尖磨损主要是由于切削过程中刀尖与工件间的摩擦，而侧刃磨损则是由于侧面刀刃与工件间的切削力引起的。
刀具磨损的原因主要有以下几点：一是切削过程中的高温对刀具材料的影响，高温会使刀具材料的硬度降低，导致刀具易于磨损；二是切削液的作用，切削液能够减少刀具与工件之间的摩擦，减缓刀具的磨损速度；三是工件材料的硬度与表面粗糙度，硬度大和表面粗糙度大的工件会加剧刀具的磨损。
二、刀具磨损分析的方法刀具磨损分析是通过对刀具表面形貌和材料组织的观察，结合工件的加工状态和磨损特征，来确定刀具的磨损情况和失效形式。
刀具磨损分析的方法有很多，下面介绍两种常用的方法。
一种方法是光学显微镜观察法，通过放大刀具表面的形貌，可以观察到切削留痕、磨损痕迹等磨损特征。
这种方法简单易行，但只能观察到表面的磨损情况，不能深入了解刀具内部的磨损程度。
另一种方法是电子显微镜分析法，通过扫描电子显微镜（SEM）观察样品表面的形貌和微观结构，可以直观地观察到刀具的磨损情况，同时还可以对刀具的失效机理进行深入研究。
这种方法具有高分辨率、观察范围广等优点，但需要专业的设备和技术支持。
三、刀具寿命预测的方法刀具寿命预测是指在切削过程中，通过对刀具的磨损特征和工件的加工状态进行实时监测和分析，以确定刀具的寿命和更换时机。
刀具寿命预测的方法有很多，下面介绍两种典型的方法。
一种方法是基于经验公式的预测方法，根据生产实践和经验总结出的刀具寿命公式，结合刀具的使用状态和磨损情况，来估计刀具的剩余寿命。
刀具磨损与刀具寿命
（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
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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。
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。
刀具磨损和刀具寿命讲解
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。
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。
三．进给量和切削深度与刀具耐用度的关系
用作v一T曲线相同的方法，可以在固定其它切削条件，只变化进给 量f和切削深度ap，分别得到与v一T类似的关系；即
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。
刀具磨损和刀具寿命
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
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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
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）
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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。
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（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
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：
ห้องสมุดไป่ตู้
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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
刀具使用寿命名词解释
刀具使用寿命名词解释
刀具使用寿命是指刀具在长时间使用后仍然能够保持锋利和有效切割的能力。
以下是与刀具使用寿命相关的一些名词解释:
1. 磨损:刀具表面的磨损是指刀具表面的平滑度下降,出现锯齿状或坑洼不平的情况。
磨损通常是由于刀具在与硬物摩擦或受到压力时发生的。
2. 锋利度:锋利度是指刀具在切割时的锋利程度,它是刀具性能的一个重要指标。
如果刀具的锋利度下降,它将变得不锋利,无法有效地切割。
3. 使用寿命:刀具的使用寿命是指刀具在长时间使用后仍然能够保持锋利
和有效切割的能力。
一般来说,刀具的使用寿命取决于多种因素,包括刀具的材料、制造质量、使用频率、切割材料等。
4. 维护:维护是指对刀具进行定期的修剪、清洁和保养,以确保其保持良好的工作状态。
维护有助于减少刀具的磨损,提高其使用寿命。
5. 保养:保养是指对汽车、摩托车或其他机械设备进行定期的维护和修理,以确保其正常运行和延长使用寿命。
刀具保养也同样重要,可以帮助延长刀具的使用寿命。
刀具使用寿命的影响因素有很多,包括使用频率、切割材料、刀具材料、维护等。
通过定期的维护和保养,可以延长刀具的使用寿命,提高其切割效率和性能。
高速数控冲床的刀具磨损与寿命分析
高速数控冲床的刀具磨损与寿命分析引言：高速数控冲床是一种精密的机械设备，常用于金属材料的冲剪、成形和模具加工。
在冲床操作过程中，刀具是承担着重要任务的关键部件之一。
刀具的磨损与寿命直接影响到加工质量和效率。
因此，对高速数控冲床的刀具磨损与寿命进行分析十分必要。
一、刀具的磨损与寿命1. 刀具磨损的原因刀具的磨损主要有三种类型：刀尖磨损、刃口磨损和刀具断裂。
刀尖磨损是指由于切削力和热量的影响，导致刀尖的破损和变形。
刃口磨损是指刀刃的前端变钝和切面磨损。
刀具断裂则是由于刀具受力过大或切削力集中导致刀具破裂。
2. 刀具寿命的影响因素刀具寿命的主要影响因素有材料、刀具结构、切削参数、刀具磨损情况、润滑和冷却方式等。
材料的硬度、强度和耐磨性会直接影响刀具的寿命。
刀具的结构设计能够影响刀具受力和热量分布，从而影响刀具的磨损情况。
切削参数包括进给速度、切削速度和切削深度等，这些参数会使得刀具受到不同程度的热烧伤和机械磨损，进而影响其寿命。
二、刀具磨损分析方法1. 刀具磨损表面观察分析通过对刀具磨损表面进行观察和分析，可以了解刀具磨损的类型、程度和磨损机制。
常用的观察方法有光学显微镜、扫描电子显微镜等。
2. 切削力测量与分析刀具的磨损与切削力密切相关。
通过测量切削力的大小和变化趋势，可以推测刀具的磨损情况。
常用的测量方法有力量传感器和功率分析仪等。
3. 切削温度检测与分析切削温度会直接影响刀具的磨损和寿命。
通过测量和分析刀具附近的切削温度，可以推测刀具的受热程度和磨损情况。
常用的测量方法有红外测温仪和热电偶等。
三、刀具寿命延长的方法1. 选用合适的刀具材料选择具有较高硬度、强度和耐磨性的刀具材料，可以延长刀具的寿命。
常用的刀具材料有硬质合金、高速钢和陶瓷刀具等。
2. 合理设计刀具结构合理的刀具结构设计能够减少刀具受力和热量的集中，从而减缓刀具的磨损速度。
采用合适的刃角、刃尖半径和刃口弧度等参数，可以增加刀具的使用寿命。
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。
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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。
2.刀具磨钝标准
刀具的磨钝标准即指所规定的刀具磨损量的极限值， 或不能继续使用的限度。
生产中，控制刀具磨损量的方法，主要是根据切削中 发生的一些现象来判断刀具是否已经磨钝。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 是否出现不正常的声音和振动现象等。精加工时可观察加工表 面粗糙度变化，以及测量加工零件形状和尺寸的精度等。如发 现异常现象就要及时换刀。
带走，加速刀具磨损；或者因为刀具材料被某种介质腐蚀，造 成刀具磨损。
二、刀具磨损过程及磨钝标准 1.刀具的磨损过程
对切削过程中刀具后刀面磨损量VB进行定时(或定切削行程)测量可得 刀具磨损过程的典型磨损曲线。刀具磨损过程可分为三个阶段：
(1)初期磨损阶段 新刃磨的刀具刚投入使用,后刀面与工件 的实际接触而积很小，单位面积上承受的正压力较大，再加 上刚刃磨后的后刀面微观凸凹不平，刀具磨损速度很快,此 阶段称为刀具的初期磨损阶段。刀具刃磨以后如能用细粒度 磨粒的油石对刃磨面进行研磨,可以显著降低刀具的初期磨 损量。
巨大的化学活动性，所以两摩擦面的化学元素有可能相 互扩散，因而使双方的化学成分都发生变化，削弱 刀具材料的切削性能，从而加速刀具的磨损。扩散速度
随切削温度升高而加快。
（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、切削液中的极压添加剂硫，氯等)起 化学作用，在刀具表面形成一层硬度较低的化合物而被切屑
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：
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 。
(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
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）粘结磨损
由于刀具与工件之间接触面上存在足够大的压力和温度， 塑性变形所形成的新鲜表面与刀具表面接触到原子间距离，
将产生结合现象或粘结、冷焊现象，两摩擦表面的 粘结点因相对运动，晶粒或晶粒群受剪或受拉而被 对方带走，是造成刀具粘结磨损的原因。
（3）扩散磨损
由于切削过程中产生的切削温度高，而且刀具表面始终 与被切出的切屑和工件的新鲜表面相接触和摩擦，它们具有