刀具磨损、破损与耐用度必考知识范例(ppt 14页)
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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。wenku.baidu.com
[例6．3] 刀具磨损原因有哪几种?分析其 产生的原因
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6．3] 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。
[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6．4] 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。
(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。
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。
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。
(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
[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6．9] 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?
[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6，2] 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。
[例6．3] 刀具磨损原因有哪几种?分析其 产生的原因
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6．3] 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。
[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6．4] 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。
(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。
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。
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。
(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
[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6．9] 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?
[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6，2] 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。