机械制造技术基础B--第三章-第4节-刀具磨损和耐用度

控制、第三章切削过程和第四节刀具的磨损和耐久性，在切削加工过程中，刀具磨损会产生切削力增大、切削温度上升、切屑颜色变化、工艺系统振动、加工表面粗糙度增大等现象。 刀具磨损主要取决于刀具材料和工件材料的物理机械性能和切削条件。 本节主要论述刀具磨损形态、刀具磨损原因、刀具磨损过程和钝感标准、刀具耐久性和经验公式、刀具耐久性的选择。 本节主要介绍掌握不同条件下刀具磨损的特点合理选择刀具和切削条件提高切削效率和保证加工质量的方法。 控制、第三章切削过程和第四节刀具的磨损和耐久性，一是刀具磨损的形态，一是前刀面的磨损(月牙磨损)，在切削塑性金属时，如果切削速度和切削厚度大，则在刀具前刀面的切削温度最高的地方发生月牙磨损。 月牙和刃之间有边缘。 如果曲柄的宽度扩展到边缘变窄，则切削刃的强度变弱，产生崩刀。 控制、第三章切削过程和第四节刀具的磨损和耐久性，2 .后刀面磨损，切削过程中有“加工面-后刀面”的强摩擦，因此后刀面与切削刃相邻处，后刀角为零的小棱面会立即磨光。 一般加工脆性金属或以低速、薄厚度切削塑性金属，主要产生后刀面磨损。 控制、第三章切削过程和第四节刀具的磨损和耐久性，在后刀面磨损带，刀尖部分和主切削刃接近工件外表面，磨损严重。 中间部分，磨损比较均匀。 控制、第三章切削过程和第四节刀具的磨损和耐久性，3 .切削边界磨损、钢材工件或切削铸造、锻造等外皮粗糙工件时，主切削刃接近工件外层，副切削刃接近刀尖的后刀面多挖深槽。 控制、第三章切削过程和第四节刀具的磨损和耐久性，第二、刀具磨损的原因，为了减少和控制刀具磨损，必须研究刀具磨损的原因和本质。 切削过程中，刀具磨损具有刀具与切屑、工件接触面始终保持新鲜的特点。 接触压力非常大，可能超过被切削材料的屈服强度。 接触面温度高，硬质合金工具可达80010000C，高速钢工具可达3006000C。 刀具磨损是机械、热和化学三大作用的综合结果，产生“硬点磨损、冷焊磨损、扩散磨损和氧化磨损”。 控制、第三章切削过程和第四节刀具的磨损和耐久性，1 .硬点磨损、切削过程中，切屑、工件材料中所含碳化物、氮化物和氧化物等硬点和堆屑的碎片，在刀具表面刻槽引起硬点磨损。 硬质点磨损以各种切削速度存在，这是低速工具(拉刀、板齿等)磨损的主要原因。 高速钢工具的耐磨性低于硬质合金、陶瓷等，因此其硬质点磨损所占的比重较大。 结论：控制了、第三章切削过程和第四节刀具的磨损和耐久性，2 .粘接磨损(冷焊磨损)，切削时，切屑、工件与前刀面之间存在较大的压力和较强的摩擦，产生了冷焊。 摩擦面之间的相对运动使冷焊产生裂纹。 由于交变应力、热应力和工具表层结构缺陷，工具表面的颗粒粘附在切屑和工件上，形成了工具前倾面的冷焊孔。 粘接磨损是高速钢刀具正常工作的切削速度和硬质合金刀具较低的切削速度，所占比重较大。 脆性金属比塑性金属具有更高的耐粘性。 控制、第三章切削过程和第四节刀具的磨损和耐久性，3 .扩散磨损、产生机理在高温切削时，在切屑、工件与刀具接触的过程中，两种化学元素均以固体相互扩散，改变材料的原始成分和结构，使刀具表层脆弱，加剧刀具磨损。硬质合金刀具切削钢时，8000C开始，刀具中的钴迅速扩散到切屑、工件中，WC分解成碳和钨扩散到钢中，在合金表面产生贫碳、贫钨现象。 结晶相钴的减少会降低合金中硬质相(WC、TiC )的结晶强度。 切屑、工件中的铁、碳扩散到硬质合金中，形成低硬度、高脆性的复合碳化物。 控制、第三章切削过程和第四节工具的磨损和耐久性，扩散磨损多与粘结磨损、硬点磨损同时发生，此时磨损率较高。 前刃面的月牙磨损为高温扩散磨损。 高速钢刀具工作温度低，切屑、与工件扩散缓慢，其扩散磨损所占比重远小于硬质合金刀具。 金刚石刀具切削钢、铁材料，切削温度超过7000C时，金刚石中的碳原子迅速移动到工件表面形成新的铁碳合金，使刀具表面石墨化，形成严重的扩散磨损。 控制、第三章切削过程和第四节刀具的磨损和耐久性，4 .氧化磨损、切削高温达到7008000C时。 空气中的氧与硬质合金中的钴、碳化钨、碳化钛等发生氧化作用，比较柔软的氧化物(例如WO3、TiO2等)会被切屑和工件磨损。 刃材氧化膜的粘接强度越低，氧化磨损越快。 一般的氧化磨损主要是在副切削刃的工作边界最容易形成，在后刀面和后刀面加深槽。 控制、第三章切削过程和第四节刀具的磨损和耐久性，结论：对于一定的刀具、工件材料，切削温度对刀具磨损有决定性的影响。 高温时，扩散和氧化磨损最大的中低温时，冷焊磨损占主要地位的硬质点的磨损存在于不同的温度。 用硬质合金加工钢材时，不同切削温度下的各种磨损比重如下：第三章控制切削过程和第四节刀具的磨损和耐久性，第三、刀具的磨损过程和钝感基准，硬质合金刀具的磨损量VB随切削时间变化的过程： (1)初始磨损阶段是刀刃磨削后新的刀刃面和加工表面的实际初期磨损量为VB=0.050.1mm。 控制、第三章切削过程和第四节刀具的磨损和耐久性，(2)正常磨损过程中刀具经过初期磨损，后刃面磨损窄棱面，压力减小，磨损量增加缓慢，稳定。 (3)经过严重磨损阶段正常磨损阶段后，切削刃明显变钝，切削力增大，切削温度上升。 此时，工具磨损引起质量变化进入剧烈磨损。 控制、第三章切削过程和第四节刀具的磨损和耐久性，2 .刀具的磨损基准考虑到磨损对加工精度的影响和测量方便，刀具的钝化基准是后刀面磨损带中间部分的平均磨损量允许的最大值，用VB表示。 制定钝感基准应考虑的因素工艺系统刚性差时，VB切削工件材料，例如高温合金或不锈钢时，VB。 加工要求高时，VB。 加工大型工件，VB。 控制、第三章切削过程和第四节刀具的磨损和耐久性，第四、刀具的耐久性和经验公式、刀具的耐久性是重要参数，切削使用量是影响耐久性的主要因素。 1、研究刀具耐久性的定义、耐久性的意义比较不同刀具材料的切削性能。 比较工件材料的切削加工性。 判断刀具的几何角度是否合理。 控制、第三章和第四节刀具的磨损和耐久性，2 .切削使用量对刀具耐久性的影响，(1)切削速度和耐久性的关系，(2)进给量、后刀具量和耐久性的关系，b、c-常数n、p-分别表示f、ap对t的影响程度。 控制、第三章切削过程和第四节刀具的磨损和耐久性，切削使用量三要素与刀具耐久性的关系，CT与工件材料，刀具材料和其他有关切削条件的系数。用YT15硬质合金刀具切削的碳钢的情况下，v、f和ap与t的关系是，切削速度v对刀具耐久性t的影响最大，进给量f次，咬边量ap最小。、第三章切削过程和第四节刀具的磨损和耐久性，第五、刀具的耐久性的选择，在实际生产中，刀具的耐久性与最大生产效率和最低加工成本的关系，以及与之相适应的切削速度。 1 .最大生产性耐久性Tp、最大生产性耐久性Tp是根据单体工时的最短原则制定的。 控制、第三章切削过程和第四节刀具的磨损和耐久性，2 .最低成本Tc，一般刀具的耐久性可从工艺设计书中查阅。 选择原则是一般情况，必须采用最低成本的耐久性。 在任务紧迫或生产中发生不平衡环节时，可以采用最大的生产效率耐久性。 最低成本耐久性Tc是以工程成本最低的原则制定的。 根据完成一个工序所需的费用c，控制、第三章的切削过程和第四节的刀具磨损和耐久性，3 .选择应考虑刀具耐久性的要素，(1)刀具的复杂性、大小和制造、再研磨费用。 (2)工具的安装、调整的复杂性。 (3)自动在线工作的特点(即工具的耐久性应定为1级或2级，以便在换班时间内可以更换)。 (4)精加工尺寸大的工件(也就是说，工具的耐久性取决于零件精度和表面粗糙度的要求)。 控制、第三章切削过程和第五节工件材料的切削加工性，本节的主要内容是：一，材料切削加工指标是二，改善材料切削加工性的途径是控制、第三章切削过程和第五节工件材料的切削加工性，而材料切削加工指标是材料切削加工性的材料切削加工难度。 1 .用工具的耐久性t或切削速度v测定加工性时，Kr1的材料加工性比45钢好，Kr1的加工性比45钢差。 vT或Kr是最常见的加工性指标。 以正火状态45钢的T=60min的vT为基准，与其他材料的v60相比，得到的比率Kr称为相对加工性。 即，控制、第三章切削过程和第五节工件材料的切削加工性，在相同的切削条件下加工不同的材料时，切削力大、切削温度高的材料难以加工，切削加工性差，相反，切削加工性好。 2、用切削力或切削温度测量加工性，粗加工或机床刚性、动力不足时，以切削力为切削加工性指标。 控制、第三章切削过程及第五节工件材料的切削加工性，切削时容易得到良好的加工表面品质的材料，切削加工性好，反而差。 3 .以工件表面质量测定加工性，精加工时，始终以工件表面质量作为切削加工性的指标。 4 .通过切屑的控制和切屑的难易度来测定加工性，切削时，容易控制切屑的材料和切屑性能好的材料加工性好，相反差。 在自动机床中，往往把切屑难易度作为切削加工性的指标。 控制、第三章切削过程和第五节工件材料的切削加工性，第二、改善材料切削加工性的途径，第五.铸铁材料一般在切削前进行退火，降低表层硬度，消除内应力。 4 .马氏体不锈钢塑性高。 调质处理可以降低塑性。 1、高碳钢、工具钢硬度高，含渗碳体组织多，加工困难。 采用球化退火可以降低硬度。 2、热轧中碳钢组织不均匀，表皮有硬皮； 采用正火，可以使组织和硬度均匀。 3 .低碳钢塑性过高。 采用