刀具应用技术培训_图文

1、杨晓切削技术网站刀具在国民经济中的地位与作用现代化生活离不开工具行业上至航空航天,小到每天看到的日常用品,其背后都与刀具密切相关。背后都与刀具密切相关。如移动电话运动鞋空调机床发展与刀具发展互为依赖世界主要制造业大国的工业增加值数据来源:山高刀具德国日本美国中国6648246834.037326.67052.65776138%6648.245642.123.10%4.10%5.80%-3.70%-20%全球汽车产量520.210.12%441.6451.6472.4459.3-2%4.61%市场规模(波音和空客的飞机交付量数据主要来源:山高刀具2003-2010年全球新增风电装机容量来源:GW

2、EC、世纪证券研究所欧洲, 59.4, 45%北美自由贸易区,19.8, 15%亚太地区, 46.2,35%其他, 6.6, 5%25%25%10%25%7.50%7.50%汽车航空航天能源模具通用机械其他2004全球刀具市场份额铣削3,328 百万美元车削4,328 百万美元钻削2,265 百万美元刀柄系统10%铣削25%10%,铰削609 百万美元刀柄系统1,313 百万美元整硬立铣1,375 百万美元车削33%钻削17%铰削合计13,280 百万美元2,453 百万美元719 百万美元27%1,156 百万美元4,328 百万美元螺纹加工17%ISO 车削平面铣削2%方肩铣削、玉米铣削1

3、,203 百万美元1,328 百万美元469 百万美元仿形铣削方肩铣削3,328 百万美元266 百万美元62 百万美元可转位钻头17%整硬钻头49%硬质刀头钻34%8%模块化刀柄8%其他刀柄84%5%6%多刃可换头铰刀机夹刀片式铰刀64%PCD 50%低含量高含量1379.11826.47207234.2325.12444.3507.1571728888961.5514.13%12.60%21.98%8.28%32.44%产量主机塔架叶片2010中国风电装机量1320281510.751910986.111320.28营业收入(亿元国内重点行业的经济形势铁路行业建设客运专线1.2万公里以上,

4、客车速度目标值达到每小时200公里及以上。“四纵”客运专线:北京上海北京上海北京武汉广州深圳北京沈阳哈尔滨(大连杭州宁波福州深圳“四横”客运专线:徐州郑州兰州杭州南昌长沙青岛石家庄太原南京武汉重庆成都产值(亿元国内重点行业的经济形势军工行业中国国防费(亿元35554178400045001208144217081908220024752979100015002000250030003500200020012002200320042005200620072008 52.965.219.021.323.729.811.815.620.424.128.7出口进口高速钢62.00%

5、5.05%9.37%8.85%钻削刀具52.66%螺纹刀具13.40%其它刀具刀具具条具500001000001500002000002500002008国内消费2009国内消费FY2005CY2004141CY2004图纸现代生产方式原料工件公称尺寸切削材料采购条件订货号刀具数量编号描述等级刀具材料刀具补偿实际尺寸价格使用费用仓库地点可用性切削速度进给刀具寿命状况清单供应商消耗量使用频率专用工具交货文件切削参数数控程序工件刀具使用交货时间刀具历史接口槽形设置表实际加工时间2011-4-23 平均时速 上海磁浮列车示范运营线的 速度 全程长度 30km 最高速度 431km/h 全程运行约 7

6、25” 加速段运行时间：317“ 全速段运行时间：40” 全速段/全程 时间比：8.99% 实际平均时速 242.7 km/h 2002机床产量 250000 200000 150000 100000 50000 0 总产量 数控机床产量 降低制造成本的几个途径 费用降低 降低刀具费用30%，约 可降低单件制造成本1% 延长刀具寿命 延长刀具寿命50% ，约 约 可降低单件制造成本1% 降低制造成本 增加利润 为新品开发提供资金支持 为股东更多盈利 吸引优秀员工为企业服务 为社会贡献更多 提高加工效率的目的 就业机会 税收 社会公益 就业机会，税收，社会公益 活动 缩短制造周期 快速制造，为客

7、户创造价值 成为客户供应链中可信赖的环节 加快资金周转，降低财务费用 增加切削参数 增加切削参数20 % ， 约可降低单件制造成本 15% 提高加工效率的几个途径 切削加工的三个要素 切削速度 进给量 切削深度 削 度 材料去除率Qw 主轴功率P 主轴功率 主轴功率P 高性能切削(HPC 序 号 1 刀 具 No.528 Yi Hua Road.Pudong 切 削刀具 Customer 工 艺 表 C Tool Shank 其它 Total BT50 号 刀具描述 Jinqiao Export Processin Zone Tel: 0086-021-* 材质 HSS 切 削刀具 材质 HS

8、S HSS 壳体 Operation No. 传统工艺 哈尔滨汽轮机有限公司 刀具直径 Dwg No. 60.00 Part Material Hardness 切削 线速度 m/min 75.00 10 主轴 转速 RPM 53 mm/rev 0.30 Equipment 时间 时间 Spindle Max.Speedsec Spindle Power (Kw sec 3000rpm 2560.8 ATC 时间 其它 时间 30KW 12Kg Total 时间 sec 2560.8 T1 60毫米HSS钻头 Part Name 刀 具 300.0 切削 时间 Fax: 0086-021-*

9、Tool Max Weight (Kg 工 艺 内 容 进给速度 mm/min 16 切削 长度 mm 600 切削 位置 Holes 1 T2 号 刀具描述 75毫米HSS钻头 T1 60毫米HSS钻头 刀具直径 60.00 300.0 sec 3126.0 sec sec 2260.8 300.0 切削力Fz 加工D60mm,深600mm孔 2 加工D75mm,深600mm孔 T3 90毫米HSS钻头 T3 T2 75毫米HSS钻头 HSS HSS HSS 75.00 90.00 10 42 0.30 13 600 1 2826.0 300.0 3691.2 3126.0 300.0 30

10、0.0 3691.2 三者的交互作用 3 加工D90mm,深600mm孔 90毫米HSS钻头 90.00 10 35 0.30 11 600 1 3391.2 4 加工D105mm,深600mm孔 T4 105毫米HSS钻头 HSS T4 105毫米HSS钻头 HSS T5 120毫米HSS钻头 HSS 105.00 105.00 10 10 300.0 30 0.30 9 600 1 3956.4 4256.4 300.0 4256.4 减少辅助加工时间 复合加工 虚拟制造 表面精度 表面精度 高速切削(HSC 切削速度Vc 每齿进给fz 5 加工D120mm,深600mm孔 120.00

11、27 0.30 8 600 1 4521.6 300.0 4821.6 300.0 300.0 4821.6 6 加工D140mm,深600mm孔 T5 120毫米HSS钻头 T6 140毫米HSS钻头 HSS HSS 140.00 120.00 10 23 0.30 7 Total Machining Time (MIN Total Machining Time (Hour 600 1 5275.2 5575.2 400.5 300.0 5575.2 6.7 减少装夹时间 T6 140毫米HSS钻头 HSS 140.00 400.5 6.7 加工一个孔需要6.7小时 11 2011-4-23

12、 使用高效钻头替代传统加工方式 此钻头加工直径140 毫米,有效加工深度 600毫米 模块化组合钻头 HTS钻头结构 锁紧螺 钉 基础柄 驱动环 钻削头 内刀片座 Part Name 刀 Customer Operation No. Part Name 刀 序 号 1 No.528 Yi Hua Road.Pudong Jinqiao Export Processin Zone Tel: 0086-021-* Fax: 0086-021-* 工 艺 壳体 表 Hardness Equipment g BT50 哈尔滨汽轮机有限公司 传统工艺 壳体 Dwg No. Part Material 具

13、 号 切 削刀具 切 削刀具 材质 硬质合金 刀具直径 140.00 切削 Tool Shank Spindle Max.Speed Spindle Power (Kw 主轴 切削 位置 其它 时间 sec ATC 300.0 sec 时间 Total 时间 sec Total 时间 sec 3000rpm 30KW 12Kg 其它 时间 sec Hardness 切削 主轴 转速 线速度 Tool Max Weight (Kg 转速 刀具直径 mm/rev 0.10 工 艺 内 容 刀具描述 号 刀具描述 具 T1 材质 m/min 100 线速度 进给速度 mm/min 23 切削 切削

14、时间 RPM 227 m/min 长度 mm 600 RPMsec Holes 1 1882.6 1882.6 31.4 加工D140mm,深600mm孔 140毫米HTS钻头 T1 140毫米HTS钻头 硬质合金 1582.6 300.0 Total 140.00 Machining Time (MIN 100 Total Machining Time (Hour 227 31.4 0.5 0.5 外刀片座 HSS定心钻 可转位刀片 加工效率对比 通孔 材料: 直径: 刀具规格: 中心钻规格: 钻深 钻深: 线速度: 进给率: 合金钢 130-140 mm 3.76130R070V DFT0

15、6T308HP KC7140 B510S25000 AS3 600 mm vc: 100 M/min f: 0,1 mm/r 刀具管理的范围 设计, 工程 数控编程 材料和资源计划 HSS6.7小时 HTS0.5小时 时间节省93% 工具库/调试 装配 / 预调 测量 12 2011-4-23 刀具外包管理 定义 刀具管理 接管客户的刀具供给链，整个加工过程都提供技术专家支持，负责所有与 刀具相关的事宜。 新项目工程 流程优化 供应链优化 再锐化 培训 肯纳整包服务 不同的服务级别刀具管理方案。 可以通过以下形式定价: 刀具使用 固定服务费& 刀具使用 CPU (单件价格 机床提供者

16、优化专家 再锐化中心 产品补充和服务 整 标准品 客户解决方案 包 服 务 商业支持 工程应用 通过改进价值链给客户提供支持: 很多客户只关注刀具费用，但在实际生产中，刀具平均只占总加 工费用的大约3%。刀具管理通过帮助客户改进整个生产过程，可 以为您实现更大的成本削减。 价值建议: 通过肯纳金属整包服务，达到制造者的竞争优势 肯纳金属的整包服务通过直接和全面介入您的产品流程和工程 研发，最大限度地优化刀具和流程。 全球性 制造业 服务 服务菜单 >单件成本项目 >精益制造 >交钥匙解决方案 >刀具库管理 客户紧密程度水平 连续的、住现场的优化 刀具库的管理 库的管 刀

17、具调整 工厂现场的后勤保障 单件成本报告 与新产品或新工程研发同步 培训和鉴定 卓越 生产力 服务 >工件设计协调 >客户费用预算支持 >机床 / 流程选择 >总体流程分析 >工件设计协调 >客户费用预算支持 >机床 / 流程选择 >总体流程分析 知识及 刀具管理 服务 >培训 >流程优化建议和软件 >刀具管理系统 >重磨服务 >24小时技术支持 >图纸支持 >问题解答 >刀具选择和应用软件和服务 >24小时技术支持 >培训 >流程优化建议和软件 >刀具管理系统 >重磨

18、服务 >24小时技术支持 >培训 >流程优化建议和软件 >刀具管理系统 >重磨服务 >24小时技术支持 肯纳最佳 等级 服务 >图纸支持 >问题解答 >刀具选择和应用软件和 服务 >图纸支持 >问题解答 >刀具选择和应用软件和 服务 >图纸支持 >问题解答 >刀具选择和应用软件和 服务 >肯纳金属按期交货 水平 1 >肯纳金属按期交货 水平2 >肯纳金属按期交货 水平3 >肯纳金属按期交货 水平4 为特殊的客户度身定制专门方案 电子数据交换 培训 清单 库存损耗 刀具管理系统 原料

19、差异 局部处理 图纸支持 用户 界面 刀具重磨 刀具返回 交货至机床商或客户 集中冷却 刀具破损 刀具问题解答 修磨 过多的启动成本 机床维护 质量 周转时间 产量 降低成本 ATMS 采购 预调 刀具储存 刀具装配 分发 13 2011-4-23 两种商业模式的差异 间接模式: 刀具 制造商 发行 渠道 零件 制造商 装配 发行 渠道 客户 团队协作 刀具返回 交货至机床商或客户 直接模式 延伸的 企业 零件 制造商 装配 发行 渠道 客户 修磨 肯纳金属单件成本模式: 刀具和零件 制造商 装配 发行 渠道 客户 刀具问题解答 ATMS 采购 对准共同的目标 追求良性发展 预调 在单件成本流

20、程中, 必须把费用 从原来的系统中分离，以获得成功! 生产力才是创造价值的真正源泉 刀具装配 分发 刀具储存 知识就是力量 工具库管理 Best Practice Inventory Management Utilize KATMS Utilize onsite Cutting tool inventory managed by Kennametal Manpower invoicing 预调 Parameter Mgmt, Repeatable Quality Site staff to support and complete On site preset management staff

21、ing Manpower invoicing 驻厂服务 Right Place, Right Time, Line Uptime Cutting tool inventory managed and owned by Kennametal 信息= 信息= 机会 整包服务程序 单件成本管理 Replenishment based on production schedule Utilization of Kennametal enterprise brands Cost Down Opportunity Identification Yearly cost down Yearly product

22、ivity improvement Partnership agreement CPU monthly invoicing 应用工程 Continuous Productivity Optimization On site tool engineer Manpower invoicing 培训教育 认证 In House Expertise (Selection, Application Kennametal University attendance Competency Recognition Implementation for internal candidates 通过制造流程管理系

23、统取得即时的刀具数据。 待服务的刀具 数据输出 刀具分解 单件成本大纲 刀具 零件生产 刀具寿命 刀具的生产力 破损刀具的价值 预调费用 存货成本 管理员工 服务的员工 其它成本 刀具存货 刀具身份数据 刀具修磨 刀具清理 刀具调整室 刀具调整中 待发货刀具 刀具发货 单件成本 Capturing critical tooling data throughout the value chain to manage risks during the manufacturing process 14 2011-4-23 电子数具交换 培训 清单 库存损耗 刀具管理系统 原料差异 局部处理 图纸支持

24、 刀具数据管理的好处 刀具重磨 全面服务 集中冷却 刀具破损 过多的启动成本 机床维护 质量 周转时间 产量 降低成本 由一个数据库系统管理公司所有的刀具和刀具 经验 管理由不同的刀具制造商提供的刀具数据 快速和准确地组合刀具 透明化地管理清单、定位、可用性、刀具用法 和费用 改善机床利用率和可能的 提前了解刀具使用概况 设计和结构 市场地位 Data 服务增加了价值 刀具数据管理的收益 设计和数控编程 刀具管理和生产 刀具采购和管理 刀具数据 管理费用 15 - 35 % 10 - 25 % 15 - 25 % 主讲联系信息 手机：139* E-mail：yang 网站：http:/www.

25、e- 论坛： 视频： http:/v.e- 人工组织 长期的效益 刀具数据管理组织 年份 投资 投资回报 15 2011-4-23 刀具应用技术基础 切削基本概念 杨晓 切削技术网站 首席执行官 总体了解 切削基本概念 待加工表面-工件上有待切除的表 面。 已加工表面-工件上经刀具切削后 产生的表面。 过渡表面(同义词：加工表面 工 过渡表面(同义词：加工表面-工 件上由切削刃形成的那部分表面， 它将在下一个行程，刀具或工件的 下一转里被切除，或者由下一个切 削刃切除。 切削用量三要素 1 2011-4-23 V Vc 主切削运动 切削运动 Vf 通常由机床主轴的旋转形成 衡量参数: (主切削

26、速度Vc 进给运动 刀具与工件之间附加的相对运动 配合主运动依次地或连续不断地维持切削 衡量参数: 进给速度Vf 合成运动 由主切削运动和进给运动按矢量方式叠加 衡量参数: 合成切削速度V 2 2011-4-23 切削运动 切向力-FC 进给力-Ff 径向力-Fp 合力-R R = FC2 + Fp2 + Ff2 运动合成 转速： 切削速度计算(以车削为例 n= 1000 × Vc ×d 而切削 度 而切削速度： Vc = ×d ×n 1000 进给速度： Vf = n× f Vc切削速度，m/min f 进给量，mm/r n 转速，r/min

27、 d 工件直径，mm V Vc 例1： 直径D=100mm D Vc=250 m/min 100.0 0.5 f=0.2 mm/r 0.2 nmax=3000 r/min 切削速度计算 Vc f 250 0.2 250 0.2 250 0.2 n 795.8 3000.0 3000.0 Vf 159.155 600.000 600.000 Vc' 250.00 4.71 1.88 V 250 5 2 sita 0.0365 7.2561 17.6568 切削速度计算 D 68.0 Vc 250 f 12 n 1170.3 Vf 14043.083 Vc' 250.00 V 25

28、0.39 sita 3.2151 例2： V 当直径为0.5mm时，情况如何？ 当直径为0.5mm时，情况如何 当直径为0.2mm时，情况又如何？ V 直径D=68mm Vc Vc Vc=250 m/min f=12 mm/r (3mm螺距，4头 D Vf Vf 3 2011-4-23 切削层参数 材料去除率 铣削材料去除率MRR (Metal Remove Rate MRR = ap×aw×f ×Z×n hD = f sin k r bD = ap sin k r 切削层公称横截面A=hD×bD = ap×f ap ，切深 aw，切

29、宽 f ，每齿进给 Z ，刀具齿数 n 主轴转速，r/min 刀具结构要素 前刀面A 切屑流出时经过的刀面 主后刀面 A 与加工表面相对的 刀面 副后刀面 A 与已加工表面相对 与已加工表面相对 的刀面 主切削刃S 前刀面A与主后刀面 A的交线 副切削刃S前刀面A与副后刀面 A的交线 刀尖主、副切削刃的交点 刀具结构要素 前面(同义词：前刀面 -刀具上切屑流过的表面。 后面(同义词：后刀面 与工件上切削中产生的表面相 对的表面。 主后面(同义词：主后刀面 -对着过渡表面。 副后面(同义词：副后刀面 -它对着已加工表面 主切削刃 起始于切削刃上主偏角为零的点，并至少有一段切削刃拟用来在工件上切出

30、 过渡表面的那个整段切削刃。 副切削刃 切削刃上除主切削刃以外的刃，亦起始于切削刃上主偏角为零的点，但它向 背离主切削刃的方向延伸。 刀具角度参考系 基面Pt通过切削刃选定点垂直于合成切削速度 方向的平面。 在刀具静止参考系中，它垂直于假定的主运动 方向。 切削平面与切削刃相切并垂直于基面的平面。 切削平面 与切削刃相切并垂直于基面的平面 主切削平面Ps与主切削刃相切并垂直于基面的 平面。它是由切削速度与切削刃切线组成的平面。 副切削平面与副切削刃相切并垂直于基面的平 面。 主平面Po垂直于基面及主切削平面 法平面Pn通过切削刃选定点并垂直于切削刃的 平面。 车刀的标注角度 前角-前面与基面间

31、的夹角。 后角-后面与切削平面间的夹角。 楔角-前面与后面间的夹角。 主偏角r-主切削平面与假定工作平 面间的夹角，在基面中测量。 副偏角 r -副切削平面与假定工 作平面间的夹角，在基面中测量。 刀尖角-主切削平面与副切削平面 间的夹角，在基面中测量。 刃倾角-主切削刃与基面间的夹角 ，在主切削平面中测量。 4 2011-4-23 圆车刀 切断刀 大走刀强力车刀 宽刃刀 铣刀的标注角度 前角-前面与基面间的夹角。 后角-后面与切削平面间的夹角。 楔角-前面与后面间的夹角。 主偏角r-主切削平面与假定工作平面 主切削平面与假定工作平面 间的夹角，在基面中测量。 副偏角 r -副切削平面与假定工

32、作平 面间的夹角，在基面中测量。 刀尖角-主切削平面与副切削平面间的 夹角，在基面中测量。 刃倾角-主切削刃与基面间的夹角，在 主切削平面中测量。 切削刃选定点 麻花钻的标注角度 前角-前面与基面间的夹角。 后角-后面与切削平面间的夹角。 假 定进 给 方 向 楔角-前面与后面间的夹角。 主偏角r-主切削平面与假定工作 平面间的夹角，在基面中测量。 面间的夹角 在基面中 量 副偏角 r -副切削平面与假定 工作平面间的夹角，在基面中测量。 刀尖角-主切削平面与副切削平 面间的夹角，在基面中测量。 刃倾角-主切削刃与基面间的夹 角，在主切削平面中测量。 切削参数对刀具角度的影响 D 100.0

33、0.5 0.2 Vc f 250 0.2 250 0.2 250 0.2 n 795.8 3000.0 3000.0 Vf 159.155 600.000 600.000 Vc' 250.00 4.71 1.88 V 250 5 2 sita 0.0365 7.2561 17.6568 车刀安装高度对刀具角度影响 5 2011-4-23 切削参数对刀具角度的影响 D 68.0 Vc 250 f 12 n 1170.3 Vf 14043.083 Vc' 250.00 V 250.39 sita 3.2151 车刀安装方向对刀具角度影响 几段切削过程视频 切削过程分析 为研究切削过

34、程而设置 切削条件 高速钢刀具 刀具前角o=20° 后角o=6° 切削速度Vc =5m/min 切削深度ap=0.30mm 紫铜的切削过程 低碳钢的切削过程 6 2011-4-23 钛合金的切削过程 球墨铸铁的切削过程 灰口铸铁的切削过程 光弹模拟试验 光弹模拟试验 切削刃的传统加工状态 刀具 切削角 工件 7 2011-4-23 切削刃的加工状态 切削层金属各部分的滑移线 刀具 切削角 工件 前刀面M1OM2均匀场 后刀面M3OM4均匀场 切削刃M2OM3扇形场 切屑外侧AE自由边界 各个区域变形互相联系（牵制），形成统一滑移线场 45钢塑性变形后的金相照片 45钢塑性变

35、形后的金相照片(有倒圆 切屑的类型 切屑类型 1. 2. 3. 3 带状 纺纱形或螺旋形 螺旋形或缠绕形(3 转 不超过 75mm 螺旋形或缠绕形 (1 1/2 或 2 转 “C”形 崩紧; 不超过2个皱纹 超过2个皱纹 带状切屑 外形连续 不断呈带 状。切削 塑性金属 材料，例 如碳素钢、 合金钢、 铜和铝合 金时常出 现这类切 屑。 挤裂(节状切屑 外形也呈带状， 但在切屑上与 前刀接触的一 面较光洁，其 背面局部开裂 成节状。切削 黄铜或低速、 较大走刀切钢 易得到这类切 屑。 单元(粒状切屑 切下切屑断 裂成均匀的 颗粒状。切 削铅或用很 低速度、大 走刀切削钢 可得到这类 切屑。 崩

36、碎切屑 在切削脆性 金属时，例 如铸铁、黄 铜等材料， 得到的是呈 不规则的细 粒状切屑。 4. 5. 6. 7. 8 2011-4-23 切屑形状二维分析 两种基本形状 向上卷曲 横向卷曲 ap 切屑控制技术 f 切屑卷曲的示意原理图 切屑形状三维分析 三种基本卷曲 向上卷曲(绕x轴 横向卷曲(绕z轴 扭卷(绕y轴 倒锥左旋 管形左旋 切屑折断机理 y 折断方式 工件阻碍 螺旋型 后刀面阻碍 横向卷曲型 管形 管螺旋形 管螺 倒锥螺旋形 卷曲组合 锥螺旋形 (+,+,+ 环形 (0,0,+ 管形 (+,0,0 倒锥螺旋形 (+,+,- 倒锥左旋 (+,-,+ 管螺旋形 (+,+,0 其他组合

37、 环形 锥螺旋形 折断条件 材料力学的两类断裂强度 最大应力(脆性材料 最大应变(塑性材料 环螺旋形 x z 切屑卷曲的示意原理图 一个折断周期切屑折断过程模拟图 山高M5槽形改进 改进前后槽形剖面 改进前后刀-.屑接触示意 9 2011-4-23 磨损三个阶段 刀具的磨损 （段）初期磨损 （段）正常磨损 （段）急剧磨损 阶段 阶段 在开始 随着切 阶段 磨损量 切削的短时间 削时间增长， 达到一定数值 内，磨损较快。 磨损量以较均 后，磨损急损 这是由于刀具 匀的速度加大。 匀的速度加大 加速、继而刀 加速 继而刀 表面粗糙不平 这是由于刀具 具损坏。这是 或表层组织不 表面磨平后， 由于切

38、削时间 耐磨引起的 接触面增大， 过长，磨损严 压强减小所致。 重，切削温度 剧增，刀具强 度，硬度降低 所致。 I II III C B 磨损量VB VBB VB VBA A t 切削时间tm 刀具磨损的形式 1. 后刀面磨损 2. 前刀面磨损 C区：在近刀尖 处是磨损较大的 区域，这是由于 温度高、散热差 而造成的。其磨 而造成的 其磨 损量用高度VC表 示。 后刀面磨损 后刀面磨损 B区：在C、N区 间较均匀的磨损 区。磨损量用 VB表示。其中 局部出现的划痕、 深沟的高度用 Vbmax 表示。 N区：近待加工表面， 约占全长14的区 域。在它的边界处磨 出较长沟痕，这是由 于表面氧化皮

39、或上道 工序留下的硬化层等 原因造成的。它亦称 边界磨损，磨损量用 VN表示。 后刀面磨损 10 2011-4-23 前刀面磨损 切屑在前刀面上流出时，由于摩擦、高温和高压作用，使前刀 面上近切削刃处磨出月牙洼。前刀面的磨损量用月牙洼深度KT 表示。月牙洼的宽度为KB。 原因是切屑与前刀面完全是新鲜表面相互接触 摩擦 化学 原因是切屑与前刀面完全是新鲜表面相互接触、摩擦，化学 活性很高，反应很强烈。宽度变化不明显，深度不断增大， 深度最大处即为切削温度最高的地方。一定程度后，易发生 破损。 （高速、大进给 量，切削塑性金 属时常见） 前、后刀面同时磨损 经切削后刀具上同时出现前刀面和后刀面磨损

40、。这是在切削 塑性金属时，采用大于中等切削速度和中等进给量时较常出 现的磨损形式。 多数情况，两者皆有。 磨损限度或磨钝标准 磨钝标准-后刀面上均匀上磨损区的宽度VB值 在ISO标准中，供作研究用推荐的高速钢和硬质合金刀具磨 钝标准为： 1. 后刀面均匀磨损VB0.3mm； 2. 后刀面非均匀磨损VBmax0.6mm； 3. 月牙洼深度标准：KT0.06+0.3f, (f为mm/r； 4. 精加工时根据需达到的表面粗糙度等级确定。 经济磨损限度 粗加工磨钝标准应根据加工要求制订：粗加工磨钝标准是根据能使刀具切削 时间与可磨或可用次数的乘积长为原则定的，从而能充分发挥刀具的切削性 能 该标准亦称

41、为 济磨损限度 能，该标准亦称为经济磨损限度。 精加工磨钝标准是在保证零件加工精度和表面粗糙度条件下制订的，因此VB 值较小。该标准亦称为经济磨损限度。 生产中，以加工面亮度，切屑颜色形状、声音、振动等为根据，判断是否重 磨 （一）磨粒磨损 硬质点磨损 切屑底层和切削表面材料中含有 高速钢：磨粒磨损的作用较明显。 硬质合金：这种磨损较少。Co含 量越低，越不易磨损。 在低速时 其他磨损不明显 因而 在低速时，其他磨损不明显，因而 磨粒磨损显得比较突出。 刀具磨损的原因 硬元素 氧化物（SiO、Al2O3等） 碳化物（Fe3C、TiC等） 氮化物（Si2N4、AlN等） 粘附着积屑瘤的碎片 锻造

42、表皮和铸件表面上残留 的夹砂 11 2011-4-23 （二）粘结磨损 切屑与前刀面、加工表面与后刀面之间 在正压力和温度作用下，接触面间吸附膜被挤破，形成了新鲜 表面接触，当接触面间达到原子间距离时就产生粘结。 粘结磨损就是由于接触面滑动时在粘结处产生剪切破坏造成的。 粘结磨损就是 接 面滑动 在粘结 产 剪切 坏 成 通常剪切破坏在较软金属一方，但 刀面受到摩擦、压力和温度连续作 用下使强度降低，也会破坏。此外， 当前刀面上粘结的积屑瘤脱落后， 带走了刀具材料也形成粘结磨损。 粘结磨损的程度与压力、温度和材 料间亲合程度有关。 刀具表面的粘结破损形貌 粘结磨损表现 低速：切削温度低，故粘结

43、是在正压力作用下接触点处产生塑性变形所致， 亦称为冷焊。 中速：切削温度较高，促使材料软化和分子间的热运动，更易造成粘。 用YT类硬质合金工加工钛合金或钛不锈钢，在高温作用下钛元素之间的亲 合作用，也会产生粘结磨损。 所以，低、中速切削时，粘结磨损是硬质合金刀具的主要磨损原因。 积屑瘤 1 积屑瘤的概念 在一定切削速度范围内，加 工钢材、有色金属等塑性材 料时，在切削刃附近的前刀 面上会出现一块高硬度的金 属，它包围着切削刃，且覆 盖着部分前刀面，可代替切 削刃对工件进行切削加工， 这块硬度很高（约为工件材 料硬度23倍）的金属称为 积屑瘤。 2 积屑瘤的形成 切削过程中，由于金属的挤压和强烈

44、摩擦，使切屑与前 刀面之间产生很大的应力和很高的切削温度。 当应力和温度条件适当时，切屑底层与前刀面之间的摩 擦力很大，使得切屑底层流出速度变得缓慢，形成 一层很薄的“滞流层”，当滞流层与前刀面的摩擦 阻力超过切屑内部的结合力时，滞流层的金属与切 屑分离而粘附在切削刃附近形成积屑瘤. 3 积屑瘤的产生与成长 形成粘结和 加工硬化是 积屑瘤成长 的必要条件。 图中数值为硬度值 12 2011-4-23 4 积屑瘤的脱落与消失 不同刀具材料的积屑瘤 5 积屑瘤对切削加工的影响 有利方面 保护刀具：积屑瘤硬度比高速钢 更高，可代替高速钢刀具的切削 更高 可代替高速钢刀具的切削 刃进行切屑，减少刀具的

45、磨损 增加工作前角：积屑瘤的存在， 使刀具的实际工作前角增大，可 减小切削变形和切削力，使切削 轻快 5 积屑瘤对切削加工的影响 不利方面 影响工件尺寸精度：积屑瘤的顶 端突出于切削刃之外，使实际的 切削深度不断变化 引起振动：积屑瘤时大时小，时 有时无，使切削力产生波动而引 起振动 影响工件表面粗造度：积屑瘤破 裂后会划伤表面，加快刀具磨损； 会形成硬点和毛刺，使工件表面 粗造度值增大 造成硬质合金刀具破碎 6 积屑瘤的控制 工件材料 影响积屑瘤的 因素 切削用量 刀具角度 切削液等 要避免在中温、中速加工塑性材料 控制措施 增大前角可减小切削变形，降低切削温度， 减小积屑瘤的高度 采用润滑

46、性能优良的切削液可减少甚 至消除积屑瘤 （三）扩散磨损 硬质合金扩散磨损 扩散温度 在高温作用下，接触面间分子活动能量大，造成了合 K类硬质合金：850900 P类硬质合金：9001000 扩散磨损是硬质合金的主要磨损形式。 硬质合金中W、Co和C原子向钢中扩散，然后被切屑和加工表 面带走。 硬质合金中失去W后，在结晶组织中出现空穴。 失去了Co 后削弱了粘结强度。 材料中Fe原子向刀具中扩散，刀面表层形成了新材质。 再经摩擦作用，刀具容易被磨损 经相互扩散的结果，降低了刀具表面的强度和硬度。 金元素相互扩散置换 使刀具材料机械性能降低 是一种化学磨损。 采用细颗粒硬质合金或添加稀有金属硬质合

47、金，采用TiC、TiN 涂层刀片，对于提高刀具耐磨性和化学稳定性、减少扩散磨损 均可起良好作用 13 2011-4-23 金刚石扩散磨损 结晶溶解，C扩散 900 （四）相变磨损 当刀具上最高温度超过材料相变温度时，刀具表面金相组织发生 变化，如马氏体组织转变为奥氏体，使硬质相下降、磨损加剧。 因此，工具钢刀具在高温时均属此类磨损，它们的相变温度为： 10S 开始扩散 1S 明显扩散 1000 1300 合金工具钢 300350 高速钢 550600 相变磨损造成了刀面塌陷和刀刃卷曲。 0.1S C全部溶化到Fe中 （五）氧化磨损 氧化磨损是一种化学性质的磨损。在一定温度下，刀具材料与 某些周

48、围介质（ O2、切削液中的S、Cl）起化学反应，在刀具 表面形成一层硬度较低的化合物，被切屑带走。 （六）热电磨损 在切削区高温作用下，刀具与工件之间形成热电偶，产生电势， 刀具工件之间有电流通过，加速扩散。 刀具磨损是由机械摩擦和热效应两方面造成的 刀具磨损是由机械摩擦和热效应两方面造成的。 切削速度对刀具磨损强度的影响 （七）刀具非正常磨损原因 使用硬质合金刀具或硬度高、抗弯强度较低的刀具在铣削、刨削、重型切削、 对难加工材料切削和在带冲击载荷工作中，破损已成为较常见的磨损形式。 破损原因主要有 1. 机械冲击力 热内应力 积屑瘤脱落 刀具材料硬度低、韧性差 刀具几何参数和切削用量选择不合

49、理 焊接或刃磨时产生内应力或裂纹 操作、保管不当等。 2. 3. 4. 5. 6. 7. 磨料磨损 磨损强度 扩散磨损 氧化磨损 粘结磨损 切削速度(切削温度 14 2011-4-23 刃口磨损实例 前刀面磨损实例 月牙洼磨损实例 积屑瘤实例 刃口崩碎实例 梳状裂纹实例 15 刀刃破损实例刀刃处理断屑槽刃的强度和切削金属性能。锋刃钝圆毛口切削力切削力T形倒棱切削力带钝圆的T形倒棱切削力CVD 涂层刀片必须钝化PVD 涂层刀片可以钝化也可以保持锋利刀刃处理术语刀刃钝化钝圆真正圆弧钝圆瀑布形钝圆T型倒棱刀片切削力的产生克服被加工材料对弹性变形的抗力克服被加工材料对塑克服被加材料对塑性变形的抗力克服

50、切屑对刀具前刀面的摩擦力和刀具后刀面对过渡表面和已加工表面间的摩擦力弹性力塑性力摩擦力切削力的分解与合成切向力-F CF进给力-F f径向力-F p合力-R222fpCFFFR+=影响切削力的因素1.工件材料的影响2.切削用量的影响111.切削深度和进给量的影响2.切削速度的影响0.6250.3刀具几何参数的影响1.前角的影响2.主偏角的影响3.切削液润滑作用越减按立方氮化硼、陶瓷、涂层硬质合金高刃倾角的影响4.刀尖圆弧半径的影响5.后刀面磨损量的影响6.切削液的影响7.刀具材料的影响好,力减小越显著,低速时更突出。涂层、硬质合金、高速钢顺序,切削力依次减小。 切削热能的分布热能的分布取决于加

51、工条件:切削速度切削厚度刀片的几何形状刀片的磨损程度Q ch+Q w+Q a+Q f2011-4-23 切削温度分布 切削最高温度并不在 刀刃，而是离刀刃有 一定距离。 定距离 后刀面温度的分布与 前刀面类似，最高温 度也在切削刃附近， 不过比前刀面的温度 低。 对较高速的切削，大约 80%90%的热量被切屑 带走。 对工件来讲有三个热源， 剪切面、切屑从工件上 剪切面 切屑从工件上 断裂所做的功、后刀面 的摩擦。这些热源占切 削总热量的5%15%。 切削热的分配 切屑形态反映I区温度 45钢在不同切削速度下的切屑形态 两种冷却方式的比较 连续切屑 150m/min 单元切屑 800 m/mi

52、n 冷却液遍布整个大的区域对切屑没有影响 冷却只对切削刃的温度和刀具的磨损有小的 影响 高压的喷射冷却液直接喷到切削点 喷射冷却液转移和打碎它们成为碎屑 喷射冷却减少了切削刃的温度和刀具的 磨损 工件材料对切削热的影响 材料的强度、硬度高，切削时消耗的切削功率 越多，产生的切削温度也高。如加工合金钢产 生的切削温度较加工45钢高30%； 材料的导热系数越低，切削区散热越慢，切削 温度越高。不锈钢导热系数较45钢小60%，故 切削时产生的切削温度多于45钢40%。 加工脆性金属材料时，由于切屑呈崩碎状，与 前面的摩擦较小，切削变形也较小，故产生的 切削温度较低。 切削用量对切削温度影响 切削用量

53、中对切削温度影响最大的是切削速度Vc，其次是进给量f， 切削深度ap影响最小。 因为当切削用量 Vc 、f、 ap增大时，变形和摩擦加剧，切削功率 增大，所以切削温度升高。 Vc增高 虽然使切削力略为减少 但切屑与前刀面接触长度减短 增高，虽然使切削力略为减少，但切屑与前刀面接触长度减短， 散热条件较差。实验得出，当切削速度增大一倍时，切削温度约 增高20%30%。 f增大，切屑与前刀面接触长度增加，切屑变形减小，切屑带走的热 量也增加，散热条件有所改善；当进给量f增加一倍，切削温度增 高10%左右。 ap增大后，主切削刃参加切削的长度以相同比例增加，显著改善了 散热条件；当ap增加一倍时，切

54、削温度增高约4%。 21 2011-4-23 可转位刀片的ISO符号标记 A P H W 200460 T R -A27 可转位刀片的ISO符号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 12 ISO1832 -NM4 C N M G 120408 1 2 3 4 5 6 7 8 12 T 010 20 10 11 刀片形状1 边特性 相等 不相等 圆形 后角2 相 等 角 特 性 不 相 等 刀片公差3 刀尖角60° 刀尖角=55° 刀尖角=35° 内切圆基本尺寸 d值允许偏差 m值允许偏差 4.76 5.56(6.0 0.08 0.05 6.35 0.11 0.15

55、 7.94(8.0 9.525(10.0 12.7(12.0 0.13 0.15 0.2 0.08 15.875(16.0 15 875(16 0 0.15 0.18 0.27 0.1 19.05(20.0 - 镗孔-避免过大初期磨损 I II III C B 磨损量VB VBB 25.4(25.0 31.75(32.0 0.18 0.2 0.13 0.15 VB VBA A t 切削时间tm 22 2011-4-23 铣削-保证刃口高度一致性 SZ 刃口高度差> 0 A1 A2 A3 A4 A1 总高度差 切削及夹紧特征4 表示刀片的固定方式及有无断屑槽 无断屑槽 有断屑槽 单面 双面 无固定孔 圆形固定孔 单面 SZ 刃口高度差= 0 A1 A2 A3 A4 A1 40°-60° 固定沉孔 双面 单面 70°-90° 固定沉孔 双面 刀片的刃长5 刀片的厚度6 01 T1 02 T2 03 T3 04 05 06 07 09 S=1.59 S=1.98 S=2.38 S=2.78 S=3.18 S=3 18 S=3.97 S=4.76 S=5.56 S=6.35 S=7.94 S=9.52 S=10.00 S=12.00 表示刀片主切削刃到刀 片定位面的距离，用两 位数代表