刀具磨损知识ppt课件
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高速钢、硬质合金、陶瓷、立方氮化硼和金刚石 刀具都可能因粘结而发生磨损。
硬质合金刀具虽有较高的硬度，但在中等偏低的 切削速度下切削塑性金属时，粘结磨损比较严重。
高速钢刀具有较高的抗剪和抗拉强度，抗粘结磨 损能力强，粘结磨损较慢。
晶粒越小，粘结磨损越慢
温度越小，粘结磨损越慢
YT类粘结磨损小于YG类磨损
16
1.高速钢的扩散磨损
一般用于中低速切削，切削温度较低，扩 散磨损很轻，随着切削速度的提高，在扩 散磨损还没有起主导作用之前，可能就因 塑性变形而使刀具损坏
2.硬质合金的扩散磨损
源自文库
一般用于高速切削，切削温度高，Fe，Co
扩散明显，所以是该类刀具的主要磨损原
因之一。TiC抗扩散能力强，所以多用YT类
10
磨料（粒）磨损
11
2．粘结磨损
切削时切屑、工件与前、后刀面之间，存在着很大 的压力和强烈的摩擦，形成新鲜表面接触而发生冷焊 粘结。
由于摩擦面之间的相对运动，冷焊结破裂被一方带 走，从而造成冷焊磨损。
一般说来，工件材料或切屑的硬度低，冷焊结的破 裂往往发生在工件或切屑这一方。但由于交变应力、 热应力以及刀具表层结构缺陷等原因，冷焊结的破裂 也可能发生在刀具这一方，刀具表面上的微粒逐渐被 切屑或工件粘走，从而造成刀具的粘结磨损。
此外，随着切削速度(温度)的提高，元素的扩 散速率增加，扩散磨损程度加剧。
15
扩散磨损的快慢和程度与刀具材料中化学元素的 扩散速率关系密切。
如硬质合金中，钛元素的扩散速率远低于钴、钨， 故YT类合金的抗扩散磨损能力优于YG类合金；YN 类合金和涂层合金则更佳，硬质合金中添加钽、铌 后形成固溶体，更不易扩散，故具有良好的抗扩散 磨损性能。
月牙洼磨损的形成过程： 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。
19
扩散磨损
20
4．化学磨损
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，如四氧化三钴、一氧化钴、三氧化钨 和二氧化钛等，被切屑或工件擦掉而形成磨损， 这称为化学磨损。
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3．扩散磨损 在切削高温下，刀具表面与切出的工件、
切屑新鲜表面接触，刀具和工件、切屑 双方的化学元素互相扩散到对方去，改 变了原来材料的成分与结构，削弱了刀 具材料的性能，加速磨损过程。
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例如用硬质合金刀具切钢时，从800C开始， 硬质合金中的钴便迅速地扩散到切屑、工件中 去，碳化钨分解为钨和碳后扩散到钢中；而切 屑中的铁会向硬质合金中扩散，形成低硬度、 高脆性的复合碳化物。由于钴的扩散，降低了 硬质相碳化钨、碳化钛的粘结强度。所有这些， 都使刀具磨损加剧。
或涂层TiC。
17
3.金刚石的扩散 切削纯铁或低C钢时，扩散明显，所以不适
合切钢铁 4.CBN的扩散 与钢铁不反应，但与TI合金，扩散明显，所
以不能切钛合金材料。
18
与铁相互扩散强度从大到小： 金刚石>碳化硅> CBN >氧化铝
与钛合金相互扩散强度从小到大： 金刚石>碳化硅> CBN >氧化铝
5
切削温度最高的地方
6
2.后刀面磨损 切削时，工件的新
鲜加工表面与刀具后刀 面接触，相互摩擦，引 起后刀面磨损。后刀面 虽然有后角，但由于切 削刃不是理想的锋利， 而有一定的钝圆，后刀面与工件表面的接触压力很 大，存在着弹性和塑性变形;因此，后刀面与工件实 际上是小面积接触，磨损就发生在这个接触面上。 切削铸铁和以较小的切削厚度切削塑性材料时，主 要发生这种磨损，后刀面磨损带往往不均匀。
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。
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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。
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三、刀具磨损的原因
切削过程中刀具的磨损与一般机械零件的磨损有 显著的不同： ❖ 刀具与切屑、工件间的接触表面经常是新鲜表面； ❖ 前、后刀面上的接触压力很大，有时超过被切材 料的屈服强度； ❖ 接触面的温度也很高，如硬质合金加工钢料时可 达800～l00O℃。
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。
1
一、刀具磨损 1、刀具磨损的形式
正常磨损： （逐渐随）时间增加磨损扩大。 非正常磨损 （突然）
破损
2
刀具正常磨损的形态：
1.前刀面磨损(月牙洼磨损) KT 切塑性材料时,
2.后刀面磨损 VB 切脆性材料时,
3.前刀面和后刀面同 时磨损
切塑性材料时,
3
二.刀具磨损的形态 ➢ 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。 ➢ 磨损的形态：
1)前刀面磨损 2)后刀面磨损 3)边界磨损
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1.前刀面磨损
因此，刀具磨损是机械的、热的和化学的三种作用 的综合结果。
9
1．硬质点磨损
切削时，切屑、工件材料中含有的一些碳化物、 氮化物和氧化物等硬质点以及积屑瘤碎片等，可在 刀具表面刻划出沟纹，这就是硬质点磨损。
硬质点磨损在各种切削速度下都存在，但它是低 速刀具(如拉刀、板牙等)磨损的主要原因。
因为此时切削温度较低，其他形式的磨损还不显 著。高速钢及工具钢刀具的硬质点磨损比较显著； 硬质合金刀具硬度高，发生这种磨损较少。
高速钢、硬质合金、陶瓷、立方氮化硼和金刚石 刀具都可能因粘结而发生磨损。
硬质合金刀具虽有较高的硬度，但在中等偏低的 切削速度下切削塑性金属时，粘结磨损比较严重。
高速钢刀具有较高的抗剪和抗拉强度，抗粘结磨 损能力强，粘结磨损较慢。
晶粒越小，粘结磨损越慢
温度越小，粘结磨损越慢
YT类粘结磨损小于YG类磨损
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1.高速钢的扩散磨损
一般用于中低速切削，切削温度较低，扩 散磨损很轻，随着切削速度的提高，在扩 散磨损还没有起主导作用之前，可能就因 塑性变形而使刀具损坏
2.硬质合金的扩散磨损
源自文库
一般用于高速切削，切削温度高，Fe，Co
扩散明显，所以是该类刀具的主要磨损原
因之一。TiC抗扩散能力强，所以多用YT类
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磨料（粒）磨损
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2．粘结磨损
切削时切屑、工件与前、后刀面之间，存在着很大 的压力和强烈的摩擦，形成新鲜表面接触而发生冷焊 粘结。
由于摩擦面之间的相对运动，冷焊结破裂被一方带 走，从而造成冷焊磨损。
一般说来，工件材料或切屑的硬度低，冷焊结的破 裂往往发生在工件或切屑这一方。但由于交变应力、 热应力以及刀具表层结构缺陷等原因，冷焊结的破裂 也可能发生在刀具这一方，刀具表面上的微粒逐渐被 切屑或工件粘走，从而造成刀具的粘结磨损。
此外，随着切削速度(温度)的提高，元素的扩 散速率增加，扩散磨损程度加剧。
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扩散磨损的快慢和程度与刀具材料中化学元素的 扩散速率关系密切。
如硬质合金中，钛元素的扩散速率远低于钴、钨， 故YT类合金的抗扩散磨损能力优于YG类合金；YN 类合金和涂层合金则更佳，硬质合金中添加钽、铌 后形成固溶体，更不易扩散，故具有良好的抗扩散 磨损性能。
月牙洼磨损的形成过程： 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。
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扩散磨损
20
4．化学磨损
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，如四氧化三钴、一氧化钴、三氧化钨 和二氧化钛等，被切屑或工件擦掉而形成磨损， 这称为化学磨损。
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3．扩散磨损 在切削高温下，刀具表面与切出的工件、
切屑新鲜表面接触，刀具和工件、切屑 双方的化学元素互相扩散到对方去，改 变了原来材料的成分与结构，削弱了刀 具材料的性能，加速磨损过程。
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例如用硬质合金刀具切钢时，从800C开始， 硬质合金中的钴便迅速地扩散到切屑、工件中 去，碳化钨分解为钨和碳后扩散到钢中；而切 屑中的铁会向硬质合金中扩散，形成低硬度、 高脆性的复合碳化物。由于钴的扩散，降低了 硬质相碳化钨、碳化钛的粘结强度。所有这些， 都使刀具磨损加剧。
或涂层TiC。
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3.金刚石的扩散 切削纯铁或低C钢时，扩散明显，所以不适
合切钢铁 4.CBN的扩散 与钢铁不反应，但与TI合金，扩散明显，所
以不能切钛合金材料。
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与铁相互扩散强度从大到小： 金刚石>碳化硅> CBN >氧化铝
与钛合金相互扩散强度从小到大： 金刚石>碳化硅> CBN >氧化铝
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切削温度最高的地方
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2.后刀面磨损 切削时，工件的新
鲜加工表面与刀具后刀 面接触，相互摩擦，引 起后刀面磨损。后刀面 虽然有后角，但由于切 削刃不是理想的锋利， 而有一定的钝圆，后刀面与工件表面的接触压力很 大，存在着弹性和塑性变形;因此，后刀面与工件实 际上是小面积接触，磨损就发生在这个接触面上。 切削铸铁和以较小的切削厚度切削塑性材料时，主 要发生这种磨损，后刀面磨损带往往不均匀。
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。
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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。
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三、刀具磨损的原因
切削过程中刀具的磨损与一般机械零件的磨损有 显著的不同： ❖ 刀具与切屑、工件间的接触表面经常是新鲜表面； ❖ 前、后刀面上的接触压力很大，有时超过被切材 料的屈服强度； ❖ 接触面的温度也很高，如硬质合金加工钢料时可 达800～l00O℃。
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。
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一、刀具磨损 1、刀具磨损的形式
正常磨损： （逐渐随）时间增加磨损扩大。 非正常磨损 （突然）
破损
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刀具正常磨损的形态：
1.前刀面磨损(月牙洼磨损) KT 切塑性材料时,
2.后刀面磨损 VB 切脆性材料时,
3.前刀面和后刀面同 时磨损
切塑性材料时,
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二.刀具磨损的形态 ➢ 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。 ➢ 磨损的形态：
1)前刀面磨损 2)后刀面磨损 3)边界磨损
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1.前刀面磨损
因此，刀具磨损是机械的、热的和化学的三种作用 的综合结果。
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1．硬质点磨损
切削时，切屑、工件材料中含有的一些碳化物、 氮化物和氧化物等硬质点以及积屑瘤碎片等，可在 刀具表面刻划出沟纹，这就是硬质点磨损。
硬质点磨损在各种切削速度下都存在，但它是低 速刀具(如拉刀、板牙等)磨损的主要原因。
因为此时切削温度较低，其他形式的磨损还不显 著。高速钢及工具钢刀具的硬质点磨损比较显著； 硬质合金刀具硬度高，发生这种磨损较少。