第六讲刀具磨损和刀具寿命new

1、1 刀具磨损和刀具耐用度刀具磨损和刀具耐用度 刀具在切削过程中与切屑、工件之间产生剧烈的挤压、摩擦，刀具在切削过程中与切屑、工件之间产生剧烈的挤压、摩擦， 从而产生磨损。刀具磨损后，会缩短刀具的使用时间，降低从而产生磨损。刀具磨损后，会缩短刀具的使用时间，降低 表面质量，增加刀具材料的损耗，因此，刀具磨损是影响生表面质量，增加刀具材料的损耗，因此，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。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单位切削力可达到每平方毫米200公斤；公斤； 硬质合金刀具切削温度可达到硬质合金刀具切削温度可达到800度以上；度以上； 2 一

2、、刀具的磨损形态一、刀具的磨损形态 一般来说，刀具失效形式分为：一般来说，刀具失效形式分为： 1. 破损破损：突发的破坏，如崩断，卷：突发的破坏，如崩断，卷 刃等。刃等。 2. 磨损磨损：正常工作时逐渐产生的损：正常工作时逐渐产生的损 耗；耗； l前刀面的磨损；前刀面的磨损； l后刀面的磨损；后刀面的磨损； l边界磨损边界磨损 l刃口的磨损；刃口的磨损； l刀尖的磨损；刀尖的磨损； 3 前刀面的磨损前刀面的磨损 2. 前刀面的磨损值：用月牙洼的深度前刀面的磨损值：用月牙洼的深度KT表示。表示。 注意：注意：当月牙洼与刀刃之间的距离很短时，刀刃强度将急当月牙洼与刀刃之间的距离很短时，刀刃强度将急

3、 剧下降，易发生崩刃现象。剧下降，易发生崩刃现象。 可 通 过 合可 通 过 合 理选择切削用理选择切削用 量和切削液减量和切削液减 少或消除月牙少或消除月牙 洼磨损。洼磨损。 1. 前刀面的磨损形态：月牙洼。前刀面的磨损形态：月牙洼。 4 切削过程中，后刀切削过程中，后刀 面不可避免会发生一定面不可避免会发生一定 量的磨损。量的磨损。 5 6 二、刀具磨损的原因和机理二、刀具磨损的原因和机理 1、机械磨损（又称硬质点磨损）、机械磨损（又称硬质点磨损） 现象：在后刀面上刻划出许多微小沟纹。 磨损机理：工件材料中的微小硬颗粒（ TiC、TiN 等）不 断刻划后刀面所造成的磨损。 低速切削、刀材较

4、软时，磨料磨损是刀具磨损的主低速切削、刀材较软时，磨料磨损是刀具磨损的主 要原因。要原因。 2、粘结磨损、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，带走了刀具材料表 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。磨损严重。 7 二、刀具磨损的原因和机理二、刀具磨损的原因和机理 3、扩散磨损、扩散磨损 磨损机理：高速切削时，切削温度较高，刀屑摩擦副 中的某些金属元素相互扩散到对方材料中去，使刀具材料 表面的硬度下降，从而加快了刀具的磨损。 l

5、切削温度越高扩散越快；刀工材料亲合力越大扩散越快；切削温度越高扩散越快；刀工材料亲合力越大扩散越快； l 高速切削时扩散磨损是刀具磨损的主要原因高速切削时扩散磨损是刀具磨损的主要原因。 4、氧化磨损、氧化磨损 磨损机理：当切削温度在7000C以上时，空气中的氧与刀具 材料中的WC、TiC、C氧化而产生较软的氧化物，切削过 程中被切屑带走而造成的刀具磨损。 高速切削时扩散磨损是刀具磨损的主要原因高速切削时扩散磨损是刀具磨损的主要原因。 8 切削速度对刀具磨损强度的影响切削速度对刀具磨损强度的影响 1-硬质点磨损；硬质点磨损； 2-粘结磨损；粘结磨损；3-扩散磨损；扩散磨损；4-化学磨损化学磨损

6、9 三、刀具磨损过程及刀具磨钝标准三、刀具磨损过程及刀具磨钝标准 刀具磨损过程刀具磨损过程 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：增加，但磨损强度不同： 10 刀具磨损过程刀具磨损过程 刀具磨损可分为三个阶段：刀具磨损可分为三个阶段： l初期磨损阶段初期磨损阶段-新刃磨的刀具，刀刃和刀面都不够平整，新刃磨的刀具，刀刃和刀面都不够平整， 所以刀具磨损较快。所以刀具磨损较快。 l正常磨损阶段正常磨损阶段-磨损缓慢而均匀。磨损缓慢而均匀。 l急剧磨损阶段急剧磨损阶段-由于刀刃磨钝，摩擦加剧，切削力切削由于刀刃磨钝，摩擦加剧，切削力

7、切削 温度急剧上升，磨损增加很快。温度急剧上升，磨损增加很快。 为了合理使用刀具，保证加工表面的质量，在急剧为了合理使用刀具，保证加工表面的质量，在急剧 磨损阶段之前，应及时更换刀具。磨损阶段之前，应及时更换刀具。 11 刀具磨钝标准刀具磨钝标准 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刀具磨钝以后必须重新磨刀 12 刀具磨钝标准的选择原则刀具磨钝标准的选择原则 对于粗加工刀具：应尽快切除工件毛坯上的加工余量， 故可采用较大的磨钝标准，来延长刀具的耐用度； 对于精加工刀具：加工余量不大，但加工精度要求较高， 切削时需要具有

8、锋利刀刃的刀具，故应选用较小的磨钝标 准。 l在不同的加工条件下，磨钝标准的具体数值是不同的。在不同的加工条件下，磨钝标准的具体数值是不同的。 粗车碳素钢粗车碳素钢0.60.8 mm 粗车铸铁粗车铸铁0.81.2 mm 粗车合金钢粗车合金钢0.40.5 mm 精车碳钢精车碳钢0.10.3 mm 13 四、刀具耐用度四、刀具耐用度T 磨钝标准是用测量后刀面上中间区段的平均磨损高度的 大小来控制刀具磨损的程度，这对于研究刀具的磨损机理 是有用的，但应用于生产实际操作，显得非常不便。故在 生产中常用刀具耐用度（时间）来控制刀具的磨损程度。 刀具耐用度的概念：刀具耐用度的概念： 刀具重新刃磨后，从开始

9、切削直到后刀面中间区段的 平均磨损量（高度） 达到磨钝标准时总的切削时间（用分 钟或小时计算） 。 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。 14 刀具寿命与刀具耐用度的关系刀具寿命与刀具耐用度的关系 l刀具耐用度：刀具耐用度：刀具刃磨后开始切削到磨损量达刀具刃磨后开始切削到磨损量达 到磨钝标准为止的切削时间。到磨钝标准为止的切削时间。 l刀具总使用寿命：刀具总使用寿命：刀具从开始使用到报废为止刀具从开始使用到报废为止 的总切削时间。的总切削时间。 l 刀具总使用寿命刀具耐用度刀具总使用寿命刀具耐用度刃磨次数刃磨次数 15 各种切削速度下的刀具磨损曲线各种切削

10、速度下的刀具磨损曲线 16 影响刀具寿命的因素影响刀具寿命的因素 刀具几何参数刀具几何参数 合理选择刀具几何参数能提高合理选择刀具几何参数能提高 刀具寿命。刀具寿命。 刀刀 具具 材材 料料 刀具材料是影响刀具寿命的重刀具材料是影响刀具寿命的重 要因素，合理选用刀具材料，采用涂层刀具材料和要因素，合理选用刀具材料，采用涂层刀具材料和 使用新型刀具材料，改善和提高刀具的切削性能，使用新型刀具材料，改善和提高刀具的切削性能， 是提高刀具寿命和提高切削速度的重要途径之一。是提高刀具寿命和提高切削速度的重要途径之一。 工工 件件 材材 料料 工件材料的物理力学性能也是工件材料的物理力学性能也是 影响刀具寿命的重要因素，工件材料的强度、硬度影响刀具寿命的重要因素，工件材料的强度、硬度 和韧性越高，延伸率越小，切削时均能使切削温度和韧性越高，延伸率越小，切削时均能使切削温度 升高，刀具寿命降低。升高，刀具寿命降低。 切切 削削 用用 量量 17 刀具耐用度的选用刀具耐用度的选用 刀具寿命对生产率和加工成本的影响：刀具寿命对生产率和加工成本的影响： 18 刀具耐用度的选用原则刀具耐用度的选用原则 通过比较可知：通