切削过程基本规律

1、LOGO机制教研室机制教研室第二节第二节 切削过程基本规律切削过程基本规律第三章第三章 金属切削过程基本规律及其应用金属切削过程基本规律及其应用切削力切削力一一切削热与切削温度切削热与切削温度二二刀具磨损与刀具寿命刀具磨损与刀具寿命二二一一三三本本节节教教学学内内容容第二节第二节 切削过程基本规律切削过程基本规律（1 1）熟知切削力的概念、会利用手册使用经验公）熟知切削力的概念、会利用手册使用经验公式计算切削力、切削功率，熟知影响切削力的因素；式计算切削力、切削功率，熟知影响切削力的因素； （2 2）熟知切削热、切削温度的概念及影响切削温）熟知切削热、切削温度的概念及影响切削温度的因素；度的因

2、素；（3 3）熟知刀具磨损形式、原因、磨损过程、磨钝）熟知刀具磨损形式、原因、磨损过程、磨钝标准、刀具寿命的概念及影响刀具寿命的因素。标准、刀具寿命的概念及影响刀具寿命的因素。本本节节教教学学要要求求第二节第二节 切削过程基本规律切削过程基本规律（1 1）切削力、切削功率的计算；）切削力、切削功率的计算；（2 2）影响切削力的因素；）影响切削力的因素；（3 3）影响切削温度的因素；）影响切削温度的因素；（4 4）刀具寿命的概念及影响寿命的因素。）刀具寿命的概念及影响寿命的因素。本本节节教教学学重重点点难难点点（1 1）影响切削力的因素；）影响切削力的因素；（2 2）影响切削温度的因素；）影响切

3、削温度的因素；（3 3）影响刀具寿命的因素。）影响刀具寿命的因素。第二节第二节 切削过程基本规律切削过程基本规律 切削过程中，切削过程中，使使工件上的切削层材料发生变工件上的切削层材料发生变形形形成切屑形成切屑所需的力，称为所需的力，称为切削力切削力。切切削削力力第二节第二节 切削过程基本规律切削过程基本规律一、切削力一、切削力 切削力是设计机床、刀具、夹具的主要依据，在目前自切削力是设计机床、刀具、夹具的主要依据，在目前自动化生产，精密加工中，常利用切削力来检测和监控加工表动化生产，精密加工中，常利用切削力来检测和监控加工表面质量，加工精度和刀具磨损程度，因此，研究切削力的变面质量，加工精度

4、和刀具磨损程度，因此，研究切削力的变化规律，对生产实际有重要的指导意义。化规律，对生产实际有重要的指导意义。切削热切削热的产生的产生工艺系统的强度和刚度工艺系统的强度和刚度 加工质量加工质量切削切削温度温度刀具磨损刀具磨损刀具刀具寿命寿命切削力切削力的影响的影响工件热变形工件热变形 三个变形区产生的弹、塑性三个变形区产生的弹、塑性变形抗力变形抗力 切屑、工件与刀具间切屑、工件与刀具间摩擦力摩擦力切切削削力力 作用在前刀面上作用在前刀面上的弹、塑性变形抗力的弹、塑性变形抗力 Fn 和摩擦力和摩擦力 Ff , ,合力为合力为Fr ； 总的合力为总的合力为 Fr。（1 1）直角自由切削的分力与合力）

5、直角自由切削的分力与合力 作用在后刀面上作用在后刀面上的弹、塑性变形抗力的弹、塑性变形抗力 Fn 和摩擦力和摩擦力 Ff，合力为合力为Fr 。切切削削力力rFcFrFpFfpFfFfpFf pvfvc（2）直角非自由切削时切削力的分力与合力）直角非自由切削时切削力的分力与合力FcFr切削合力主切削力Fp吃刀抗力Ff进给抗力切切削削力力 为了便于分析切削力的作用和测量、计算切削力的大小，为了便于分析切削力的作用和测量、计算切削力的大小，通常将合力通常将合力 Fr 在按主运动速度方向、背吃刀量方向和进给方在按主运动速度方向、背吃刀量方向和进给方向向分解为三个互相垂直的分力：分解为三个互相垂直的分力

6、： Fc 主切削力主切削力，与切削速度方向一致。，与切削速度方向一致。 Ff 进给力进给力，与进给方向平行，车外圆时称为轴向力。，与进给方向平行，车外圆时称为轴向力。 Fp 背向力背向力( (吃刀抗力吃刀抗力) )，与进给方向垂直，车外圆时又称径，与进给方向垂直，车外圆时又称径向力。向力。 直角非自由切削时，由于受到副切削刃上刀尖处变形抗力直角非自由切削时，由于受到副切削刃上刀尖处变形抗力和摩擦力的影响和摩擦力的影响, ,改变了合力改变了合力 Fr 的作用方向。的作用方向。切切削削力力22222fpcpfcrFFFFFF rpfpFFcos rpffFFsincFF）（7 . 015. 0 p

7、cFF）（6 . 01 . 0f式中式中 Fpf 合力合力Fr在基面上的分力。在基面上的分力。 一般情况下，主切削力一般情况下，主切削力Fc最大，最大，Fp、Ff小一些。随着刀小一些。随着刀具几何参数、刃磨质量、磨损情况和切削用量的不同，具几何参数、刃磨质量、磨损情况和切削用量的不同，Fp、Ff相对于相对于Fc的比值在很大的范围内变化：的比值在很大的范围内变化： ；切切削削力力 进给抗力进给抗力Ff 消耗总功率消耗总功率5%5%左右，它是验算机床进给左右，它是验算机床进给系统主要零、部件强度和刚性的依据。系统主要零、部件强度和刚性的依据。 主切削力主切削力Fc最大，消耗切削总功率的最大，消耗切

8、削总功率的95%95%左右，是设左右，是设计与使用刀具的主要依据，并用于验算机床、夹具主要零部计与使用刀具的主要依据，并用于验算机床、夹具主要零部件的强度和刚度以及机床电动机功率。件的强度和刚度以及机床电动机功率。 背向力背向力Fp 不消耗功率，但在机床不消耗功率，但在机床工件工件夹具夹具刀刀具所组成的工艺系统刚性不足时，是造成振动的主要因素。具所组成的工艺系统刚性不足时，是造成振动的主要因素。切切削削力力切切削削力力ffFfFfFfppFpFpFpccFcFcFcFzcyxpFFzcyxpFFzcyxpFKvfaCFKvfaCFKvfaCF fpc式中式中 影响系数，它的大小与实验条件有关；

9、影响系数，它的大小与实验条件有关； fPcFFFCCC、fPcFFFxxx、fPcFFFyyy 、fPcFFFKKK、背吃刀量背吃刀量ap对切削力对切削力Fc、Fp、Ff的影响指数的影响指数; ; 进给量进给量f 对切削力对切削力Fc、Fp、Ff的影响指数的影响指数; ; 切削速度切削速度vc对切削力对切削力Fc、Fp、Ff的影响指数的影响指数; ; 考虑切削速度、刀具几何参数、刀具磨损考虑切削速度、刀具几何参数、刀具磨损等因素影响的修正系数之积，可以根据切削条等因素影响的修正系数之积，可以根据切削条件从工艺手册中查处。件从工艺手册中查处。fPcFFFzzz、式中系数指数式中系数指数 切除单位

10、切削层面积所产生的的主切削力，用切除单位切削层面积所产生的的主切削力，用p（单（单位为位为Nmm2）表示。）表示。wcccccaaFfaFAFpp 单位切削力单位切削力p可从手册相关表中查出，则可由上式求可从手册相关表中查出，则可由上式求出出Fc，切削条件不同时，再乘以相关修正系数即可。求出，切削条件不同时，再乘以相关修正系数即可。求出Fp、Ff时，时， 用用Fc再乘以相应的比例系数和修正系数再乘以相应的比例系数和修正系数。 在同一切削条件下，用单位切削力算出的切削力与用在同一切削条件下，用单位切削力算出的切削力与用指数公式算出的切削力基本相同。指数公式算出的切削力基本相同。 切切削削力力式中

11、式中 Fc 主切削力主切削力（N）；）； vc 主运动速度主运动速度（m/min）。）。 60103ccFPc 切削功率切削功率Pc是主切削力是主切削力Fc和进给抗力和进给抗力Ff消耗的功率之和。消耗的功率之和。由于由于Ff消耗的功率所占比例很小，约消耗的功率所占比例很小，约15，通常略去不计通常略去不计，于是，于是Pc （单位为（单位为kW）为）为在切削过程中消耗的功率。在切削过程中消耗的功率。式中式中 机床传动效率，通常机床传动效率，通常= 0.750.85。 cPEP切切削削力力单位时间内切除单位体积的金属所消耗的功率。单位时间内切除单位体积的金属所消耗的功率。WcEPpckW（mm3s

12、-1） 601000cpfaEw6cp3cp10100010pfafappc式中式中 Ew 金属切除率。金属切除率。 则有则有 从有关手册表中可查出单位切削功率从有关手册表中可查出单位切削功率pc，即可求出切，即可求出切削功率削功率Pc。切切削削力力 对于塑性材料，硬度、强度越高，材料的剪切对于塑性材料，硬度、强度越高，材料的剪切屈服强度屈服强度s越高，切削力越大。材料的塑性或韧性越高，切削力越大。材料的塑性或韧性越高，切屑不易折断，使切屑与前刀面间摩擦增加，越高，切屑不易折断，使切屑与前刀面间摩擦增加，故切削力越大。故切削力越大。 对于脆性材料，如铸铁、黄铜等，由于塑性变对于脆性材料，如铸铁

13、、黄铜等，由于塑性变形小，切屑与前刀面的摩擦小，故切削力小。形小，切屑与前刀面的摩擦小，故切削力小。 （1 1）工件材料的影响）工件材料的影响切切削削力力ap1 1倍倍aw 、Ac1 1倍倍变形抗力和摩擦力变形抗力和摩擦力1 1倍倍 Fc 1 1倍倍ap对对Fc的影响指数的影响指数（2）切削用量的影响）切削用量的影响1cFxf1 1倍倍Ac1 1倍倍变形抗力和摩擦力变形抗力和摩擦力 Fc 不到不到1 1倍倍 ac 1 1倍倍切削变形切削变形f 对对Fc的影响指数的影响指数1cFy背吃刀量对切削力影响背吃刀量对切削力影响进给量对切削力影响进给量对切削力影响切切削削力力切削速度对切削力影响切削速度

14、对切削力影响加工条件：加工条件：工件材料：工件材料：45钢；钢；刀具材料：刀具材料：YTl5；切削用量：切削用量：ap= 4mm，f =0.3mmr切削速度切削速度vc对切削力对切削力Fc 、Fp、Ff的影响的影响切切削削力力l在积屑瘤增长阶段在积屑瘤增长阶段 vc h积积变形程度变形程度F l在积屑瘤减小阶段在积屑瘤减小阶段 vc h积积变形程度变形程度F l在无积屑瘤阶段在无积屑瘤阶段vc温度温度摩擦系数摩擦系数变形程度变形程度 F 速度速度vc 对对F 的影响分为有积屑瘤和无积屑瘤两种情况的影响分为有积屑瘤和无积屑瘤两种情况切切削削力力o o 3030或高速切削时，或高速切削时， o o

15、对对 F F 影响不显著。影响不显著。（3）刀具几何参数的影响）刀具几何参数的影响前角前角o o 的影响的影响前角对切削力的影响前角对切削力的影响加工塑性材料时加工塑性材料时o o变形变形F F 摩擦摩擦 F加工脆性材料时，加工脆性材料时， 变形、摩擦很小，变形、摩擦很小，o o对对 F F 影响不显著影响不显著切切削削力力主偏角主偏角r的影响的影响主偏角主偏角r r对切削力的影响对切削力的影响 lr r对对F Fc c影响较小影响较小r在在3060内内增大，由于增大，由于ac的影的影响起主要作用，故响起主要作用，故Fc减小；减小；r约在约在6090内增大，刀尖圆弧内增大，刀尖圆弧的影响更为突

16、出，的影响更为突出，故故Fc增大。增大。 一般情况下，主偏角一般情况下，主偏角r=6075时，时，Fc最小。最小。（3）刀具几何参数的影响）刀具几何参数的影响切切削削力力Fp Ffp cosrFf Ffp sinrr Fp Ff 主偏角主偏角r对切削力的影响对切削力的影响 lr r对对F Fp p、 F Ff f影响较大影响较大（3）刀具几何参数的影响）刀具几何参数的影响切切削削力力ls对对F Fc c影响很小影响很小ls对对Fp、 Ff影响较大影响较大s Fp 、Ff 刃倾角刃倾角s s对切削力的影响对切削力的影响刃倾角刃倾角s的影响的影响 ，主切削刃的工，主切削刃的工作长度作长度 ，摩擦，

17、摩擦 ，但但rn ，切削刃锋利性，切削刃锋利性 ，切削变形，切削变形，上述作上述作用的结果，使用的结果，使Fc变化变化很小。很小。 s（3）刀具几何参数的影响）刀具几何参数的影响切切削削力力负倒棱负倒棱b b11的影响的影响b1 与与f 之比增大之比增大, ,切削力随之增大切削力随之增大。当切钢当切钢b1/f 5或或切铸铁切铸铁b1/f 3时时，切切削力趋于稳定，接近削力趋于稳定，接近于负前角的状态。于负前角的状态。正前角负倒棱车刀的切屑流出情况正前角负倒棱车刀的切屑流出情况（3）刀具几何参数的影响）刀具几何参数的影响切切削削力力刀尖圆弧半径刀尖圆弧半径r r的影响的影响r对对Fc影响很小影响

18、很小r Fp Ff 刀尖圆弧半径刀尖圆弧半径r r增大时切削刃曲线部分长度增大增大时切削刃曲线部分长度增大（3）刀具几何参数的影响）刀具几何参数的影响切切削削力力 后刀面平均磨后刀面平均磨损带宽度损带宽度VB 越越大，摩擦越强烈，大，摩擦越强烈，切削力也越大。切削力也越大。 VB对背向力对背向力Fp影响最显著影响最显著（4）刀具磨损的影响）刀具磨损的影响切切削削力力（6）刀具材料的影响）刀具材料的影响 刀具材料不同，刀具与工件之间的摩擦系数不刀具材料不同，刀具与工件之间的摩擦系数不同，对力的影响也不同。按立方氮化硼、陶瓷、涂同，对力的影响也不同。按立方氮化硼、陶瓷、涂层、硬质合金、高速钢顺序，

19、切削力依次增大。层、硬质合金、高速钢顺序，切削力依次增大。（5）切削液的影响）切削液的影响 切削液润滑作用越好，力减小越显著，低速时切削液润滑作用越好，力减小越显著，低速时更突出。更突出。切切削削力力切削热和由此产生的切削温度是切削过程中产生切削热和由此产生的切削温度是切削过程中产生的又一重要的物理现象。它们直接影响刀具的磨损和的又一重要的物理现象。它们直接影响刀具的磨损和刀具寿命，并影响工件的加工精度和表面质量。刀具寿命，并影响工件的加工精度和表面质量。二、切削热与切削温度二、切削热与切削温度 切削热是由切削过程中产生的切削功和摩擦功切削热是由切削过程中产生的切削功和摩擦功转变而来的。转变而

20、来的。 一是切削层发生的弹、塑性变形功；一是切削层发生的弹、塑性变形功； 二是切屑与前刀面、工件与后刀面间消耗的摩二是切屑与前刀面、工件与后刀面间消耗的摩擦功。擦功。 具体在三个变形区内产生。具体在三个变形区内产生。1.切削热切削热切切削削热热与与切切削削温温度度切削热的来源与传出 切屑切屑Qch 、刀具刀具Qc、工件工件Qw、周围介质（周围介质（切削液、空气切削液、空气) )Qf切削热产生与传出的关系为切削热产生与传出的关系为 剪切区的变形功转变的热剪切区的变形功转变的热Qp；切屑与前刀面的摩擦功转变的热切屑与前刀面的摩擦功转变的热Qf；已加工表面与后刀面的摩擦功转变的热已加工表面与后刀面的

21、摩擦功转变的热Qf。 fwcchaffrpQQQQQQQccvFQ 1.切削热切削热切切削削热热与与切切削削温温度度750刀具2.切削温度切削温度二维切削中的温度分布二维切削中的温度分布 工件材料：低碳易切钢工件材料：低碳易切钢 刀具：刀具： o=30 ， o=7 ； 切削用量：切削用量：ap=0.6mm， vc =0.38m/s； 切削条件：干切削，切削条件：干切削， 预热预热611 C切切削削热热与与切切削削温温度度切削脆性材料时切削脆性材料时最高温度区域最高温度区域后刀面靠近刀后刀面靠近刀尖处尖处切削塑性材料时最高切削塑性材料时最高温度区域温度区域前刀面前刀面靠近刀尖处靠近刀尖处切削温度

22、一般指切削区（切屑与切削温度一般指切削区（切屑与前刀面接触区）的平均温度前刀面接触区）的平均温度3.影响切削温度的因素影响切削温度的因素影响切削温度的因素主要有两个方面：影响切削温度的因素主要有两个方面：切削热的产生与传出切削热的产生与传出（1 1）切削用量的影响）切削用量的影响 式中式中 前刀面接触区的平均温度前刀面接触区的平均温度( C)； C 与工件、刀具材料和其它切削参数有关的修正系与工件、刀具材料和其它切削参数有关的修正系数；数； z、y、x vc、f、ap 的影响指数。的影响指数。经验公式经验公式KafCxypzc切切削削热热与与切切削削温温度度刀具材料加工方法高速钢车削14017

23、00.350.450.20.30.080.10铣削80钻削150硬质合金车削320f (mm/r)0.10.410.150.050.20.310.30.26切削温度的系数及指数3.影响切削温度的因素影响切削温度的因素切削用量切削用量切削温度切削温度 vc对对影响最大，进给量影响最大，进给量 f 的影响比的影响比vc小，背吃刀量小，背吃刀量ap的的影响很小。影响很小。切切削削热热与与切切削削温温度度（2 2）刀具几何参数的影响）刀具几何参数的影响 前角前角o增大，变形增大，变形和摩擦减小，因此和摩擦减小，因此产生的热量少，切产生的热量少，切削温度下降。削温度下降。 但前角但前角o增大到增大到一定

24、值后，如果前一定值后，如果前角角o再增加，楔角再增加，楔角o减小，将使刀具散减小，将使刀具散热变差，切削温度热变差，切削温度又会上升。又会上升。 前角前角o对切削温度对切削温度的影响的影响切切削削热热与与切切削削温温度度3.影响切削温度的因素影响切削温度的因素主偏角主偏角r r对切削温度对切削温度的影响的影响主偏角主偏角r增大，增大，切削厚度切削厚度ac增大增大，产生的热量减，产生的热量减少。但主偏角增少。但主偏角增大，刀尖角大，刀尖角r减减小，切削宽度小，切削宽度aw减小，刀具的散减小，刀具的散热能力降低，切热能力降低，切削温度升高。削温度升高。 切切削削热热与与切切削削温温度度3.影响切削

25、温度的因素影响切削温度的因素 刀尖圆弧半径刀尖圆弧半径r增大，刀具切削刃的平均主偏角增大，刀具切削刃的平均主偏角rc减小，切削宽度减小，切削宽度aw增大，刀具散热能力增强，增大，刀具散热能力增强，切削温度降低。切削温度降低。切切削削热热与与切切削削温温度度3.影响切削温度的因素影响切削温度的因素强度硬度、强度硬度、塑性和韧性塑性和韧性越大，切削越大，切削力越大，切力越大，切削温度升高。削温度升高。 导热率大，导热率大，散热快，温散热快，温度下降度下降（3 3）工件材料的影响）工件材料的影响切切削削热热与与切切削削温温度度3.影响切削温度的因素影响切削温度的因素 后刀面磨损增大，切削温度升高后刀

26、面磨损增大，切削温度升高; ; VB达一定值影响加达一定值影响加剧剧; ; vc越高刀磨损对越高刀磨损对影响越显著。影响越显著。 浇切削液对浇切削液对切削温度切削温度刀具磨损刀具磨损加工质量有明显效加工质量有明显效果。果。 热导率比热容和流量越大，本身温度越低冷却效果越热导率比热容和流量越大，本身温度越低冷却效果越显著显著（4 4）刀具磨损的影响）刀具磨损的影响（5 5）切削液的影响）切削液的影响切切削削热热与与切切削削温温度度3.影响切削温度的因素影响切削温度的因素 工件和刀具材料不同，组成热电偶两极，切削时刀具与工件和刀具材料不同，组成热电偶两极，切削时刀具与工件接触处的高温产生温差电势，

27、通过电位差计测得切削区工件接触处的高温产生温差电势，通过电位差计测得切削区的平均温度。的平均温度。切切削削热热与与切切削削温温度度 利用红外辐射原理，借助热敏利用红外辐射原理，借助热敏感元件，测量切削区温度。可测量感元件，测量切削区温度。可测量切削区侧面温度场。切削区侧面温度场。 用不同材料、相互绝缘金属丝用不同材料、相互绝缘金属丝作热电偶两极。作热电偶两极。mV人工热电偶工件刀具金属丝小孔 可测量刀具或工件指定点温度可测量刀具或工件指定点温度，可测最高温度及温度分布场。，可测最高温度及温度分布场。切切削削热热与与切切削削温温度度三、刀具磨损和刀具寿命三、刀具磨损和刀具寿命1.1.刀具磨损的形

28、式刀具磨损的形式正常磨损正常磨损刀具在设计与使用合理、制造与刃磨质量符合刀具在设计与使用合理、制造与刃磨质量符合要求的情况下，在切削过程中逐渐产生的磨损。要求的情况下，在切削过程中逐渐产生的磨损。非正常磨损非正常磨损（破损（破损 ）刀刀具具磨磨损损前刀面磨损前刀面磨损后刀面磨损后刀面磨损前后刀面同时磨损前后刀面同时磨损刀具在切削过程中突然或过早产生的损坏现象。刀具在切削过程中突然或过早产生的损坏现象。脆性破损脆性破损塑性破损塑性破损刀刀具具磨磨损损与与刀刀具具寿寿命命刀刀面面磨磨损损形形态态刀刀具具磨磨损损与与刀刀具具寿寿命命1.1.刀具磨损的形式刀具磨损的形式车刀正常磨损形式示意图车刀正常磨

29、损形式示意图a a）前刀面月牙洼磨损断面形状）前刀面月牙洼磨损断面形状 b b）前刀面月牙洼磨损形状）前刀面月牙洼磨损形状 c c）后刀面磨损区的形状）后刀面磨损区的形状刀刀具具磨磨损损与与刀刀具具寿寿命命1.1.刀具磨损的形式刀具磨损的形式 切削塑性材料，切削塑性材料，vc和和ac较大时，较大时， 在前刀面上形成月牙在前刀面上形成月牙洼磨损，以最大深度洼磨损，以最大深度KT 表示，表示，（1 1）前刀面磨损）前刀面磨损刀刀具具磨磨损损与与刀刀具具寿寿命命1.1.刀具磨损的形式刀具磨损的形式 切削铸铁或切削铸铁或vc 和和ac较小切塑性较小切塑性 材料时，主要发生这种材料时，主要发生这种磨损。

30、磨损。（2 2）后刀面磨损）后刀面磨损 后刀面磨损带不后刀面磨损带不均匀，刀尖部分磨损均匀，刀尖部分磨损严重，最大值为严重，最大值为VC；中间部位磨损较均匀，中间部位磨损较均匀，平均磨损宽度以平均磨损宽度以VB表表示；边界处磨损严重，示；边界处磨损严重，以以VN表示。常用表示。常用VB表示刀面磨损的大小。表示刀面磨损的大小。刀刀具具磨磨损损与与刀刀具具寿寿命命1.1.刀具磨损的形式刀具磨损的形式 切削之后，刀具上同时出现前刀面磨损和后刀面磨损。在切削之后，刀具上同时出现前刀面磨损和后刀面磨损。在中等切削速度和中等进给量下切削塑性金属时，常出现这种磨中等切削速度和中等进给量下切削塑性金属时，常出

31、现这种磨损形式。损形式。（3 3）前、后刀面同时磨损）前、后刀面同时磨损刀刀具具磨磨损损与与刀刀具具寿寿命命1.1.刀具磨损的形式刀具磨损的形式 切钢料时，主刃、副刃与工件待加工表面或已加工表切钢料时，主刃、副刃与工件待加工表面或已加工表面接触处磨出沟纹，称为边界磨损。边界处的加工硬化层、面接触处磨出沟纹，称为边界磨损。边界处的加工硬化层、硬质点、较大的应力梯度和温度梯度所造成。硬质点、较大的应力梯度和温度梯度所造成。（4 4）边界磨损）边界磨损刀刀具具磨磨损损与与刀刀具具寿寿命命1.1.刀具磨损的形式刀具磨损的形式（1）磨料磨损）磨料磨损 切屑或工件表面上的硬质点（碳化物、氧化物等）对刀具切

32、屑或工件表面上的硬质点（碳化物、氧化物等）对刀具表面刻划作用造成的机械磨损。表面刻划作用造成的机械磨损。 低速切削时，磨料磨损是刀具磨损的主要原因低速切削时，磨料磨损是刀具磨损的主要原因(HSS(HSS刀刀) )。（2）粘结磨损）粘结磨损 刀具与切屑、工件间存在高温高压和强烈摩擦，达到原刀具与切屑、工件间存在高温高压和强烈摩擦，达到原子间结合而产生粘结现象，又称为冷焊。相对运动使粘接点子间结合而产生粘结现象，又称为冷焊。相对运动使粘接点破裂而被工件材料带走，造成粘结磨损。破裂而被工件材料带走，造成粘结磨损。 中速切削形成不稳定积屑瘤时，磨损严重；刀具工件材中速切削形成不稳定积屑瘤时，磨损严重；

33、刀具工件材料硬度比小，亲合力大时磨损严重；刀具刃磨质量差磨损严料硬度比小，亲合力大时磨损严重；刀具刃磨质量差磨损严重。重。2.2.刀具磨损的原因刀具磨损的原因刀刀具具磨磨损损与与刀刀具具寿寿命命（3）扩散磨损）扩散磨损 刀具与切屑、工件接触处由于高温作用，双方化学元素在刀具与切屑、工件接触处由于高温作用，双方化学元素在固态下互相扩散，使刀具材料的成分、结构改变造成的磨损。固态下互相扩散，使刀具材料的成分、结构改变造成的磨损。 切削温度越高扩散越快；刀具工件材料亲合力越大，扩散切削温度越高扩散越快；刀具工件材料亲合力越大，扩散越快；高速切削时扩散磨损是刀具磨损的主要原因。越快；高速切削时扩散磨损

34、是刀具磨损的主要原因。a a）元素分布）元素分布 b b）WC+CoWC+Co扩散扩散 c c）Ti+Ta+ WC +CoTi+Ta+ WC +Co扩散扩散 刀刀具具磨磨损损与与刀刀具具寿寿命命2.2.刀具磨损的原因刀具磨损的原因（4）相变磨损）相变磨损 当刀具上最高温度超过刀具材料的相变温度时，刀具表面金当刀具上最高温度超过刀具材料的相变温度时，刀具表面金相组织发生变化，如马氏体组织转变为奥氏体，使硬度下降，相组织发生变化，如马氏体组织转变为奥氏体，使硬度下降，磨损加剧。磨损加剧。 工具钢刀具在高温时易产生相变磨损。它们的相变温度为：工具钢刀具在高温时易产生相变磨损。它们的相变温度为：合金工

35、具钢为合金工具钢为300350，高速钢为，高速钢为550600。相变磨损。相变磨损严重时会造成刀面的塌陷和切削刃卷曲。严重时会造成刀面的塌陷和切削刃卷曲。（5）氧化磨损）氧化磨损 当切削温度达当切削温度达700800时，空气中的氧便与硬质合金时，空气中的氧便与硬质合金中的中的CoCo及及WCWC、TiCTiC等发生氧化作用，产生较软的氧化物（如等发生氧化作用，产生较软的氧化物（如CoCo3 3O O4 4、CoOCoO、TiOTiO2 2等），被切屑或工件擦掉而形成磨损。等），被切屑或工件擦掉而形成磨损。刀刀具具磨磨损损与与刀刀具具寿寿命命2.2.刀具磨损的原因刀具磨损的原因温度对磨损的影响温

36、度对磨损的影响1-1-粘结磨损粘结磨损 2-2-磨粒磨损磨粒磨损 3-3-扩散磨损扩散磨损 4-4-相变磨损相变磨损 5-5-氧化磨损氧化磨损刀刀具具磨磨损损与与刀刀具具寿寿命命2.2.刀具磨损的原因刀具磨损的原因积屑瘤脱落时引起大面积剥落；积屑瘤脱落时引起大面积剥落；刀具材料硬度低、韧性差；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理导致切削力过刀具几何参数和切削用量选择不合理导致切削力过大、切削温度过高；大、切削温度过高；在焊接或刃磨时因骤冷骤热而产生内应力或裂纹；在焊接或刃磨时因骤冷骤热而产生内应力或裂纹；操作、保管不当等。操作、保管不当等。（6）刀具非正常磨损原因）刀具非正

37、常磨损原因主要是由于机械冲击力或热效应作用造成的。主要是由于机械冲击力或热效应作用造成的。 非正常磨损使刀具寿命大大降低，甚至报废。非正常磨损使刀具寿命大大降低，甚至报废。因此，应及时找出原因，并采取措施加以解决。因此，应及时找出原因，并采取措施加以解决。刀刀具具磨磨损损与与刀刀具具寿寿命命2.2.刀具磨损的原因刀具磨损的原因4.4.刀具磨损过程和磨钝标准刀具磨损过程和磨钝标准（1 1）刀具磨损过程）刀具磨损过程初期磨损阶段（初期磨损阶段（I段段） 与刀具刃磨质量有关与刀具刃磨质量有关正常磨损阶段正常磨损阶段（段）段） VB VB与切削时间近与切削时间近似正比斜率表示磨损似正比斜率表示磨损强度

38、。强度。急剧磨损阶段急剧磨损阶段（段）段） 切削力、温度急切削力、温度急升，刀具磨损加剧，升，刀具磨损加剧，之前换刀。之前换刀。刀具磨损过程曲线刀具磨损过程曲线刀刀具具磨磨损损与与刀刀具具寿寿命命 在使用刀具时，应该控制刀具在产生急剧磨损在使用刀具时，应该控制刀具在产生急剧磨损前必须重磨或更换新切削刃。这时刀具的磨损量称前必须重磨或更换新切削刃。这时刀具的磨损量称为为磨钝标准磨钝标准或或磨损限度磨损限度。 由于由于后刀面磨损后刀面磨损最常见，且易于控制和测量。最常见，且易于控制和测量。因此，规定将后刀面上均匀磨损区平均磨损量允许因此，规定将后刀面上均匀磨损区平均磨损量允许达到的最大值达到的最大

39、值VBVB作为刀具的磨钝标准。加工条件不作为刀具的磨钝标准。加工条件不同，磨钝标准同，磨钝标准VBVB值也不同。使用时可参考有关手册值也不同。使用时可参考有关手册选取。选取。 （2 2）刀具磨损标准）刀具磨损标准刀刀具具磨磨损损与与刀刀具具寿寿命命4.4.刀具磨损过程和磨钝标准刀具磨损过程和磨钝标准小厂、有经验工人根据一些现象来判断刀具是否磨钝；小厂、有经验工人根据一些现象来判断刀具是否磨钝；ISO标准规定以标准规定以1/2 ap处的处的VB值作为刀具的磨钝标准；值作为刀具的磨钝标准；自动化精加工刀具，以径向磨损量自动化精加工刀具，以径向磨损量NB作为磨钝标准。作为磨钝标准。刀具磨钝标准的选择

40、刀具磨钝标准的选择刀刀具具磨磨损损与与刀刀具具寿寿命命4.4.刀具磨损过程和磨钝标准刀具磨损过程和磨钝标准刀具磨钝标准的选择刀具磨钝标准的选择刀刀具具磨磨损损与与刀刀具具寿寿命命4.4.刀具磨损过程和磨钝标准刀具磨损过程和磨钝标准 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。切削难加工材料（如高温合金、不锈钢、钛合金等）一般切削难加工材料（如高温合金、不锈钢、钛合金等）一般应取较小的应取较小的VB值，加工一般材料，可取值，加工一般材料，可取VB值大些。值大些。系统刚性差时，取较小系统刚性差时，取较小VB值。值。高速钢刀具高速钢刀具VB值较大；

41、硬质合金刀具值较大；硬质合金刀具VB值较小。值较小。加工精度和表面质量要求高时，取较小的加工精度和表面质量要求高时，取较小的VB值。值。加工大型工件时，为避免频繁换刀，取较大的加工大型工件时，为避免频繁换刀，取较大的VBVB值。值。 刀具刃磨后开始切削到磨损量达到磨钝标准为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。止的切削时间。 4.4.刀具寿命刀具寿命（1 1）刀具寿命）刀具寿命T 刀具从开始使用到报废为止的总切削时间。刀具从开始使用到报废为止的总切削时间。 刀具总寿命刀具寿命刀具总寿命刀具寿命刃磨次数刃磨次数（2 2）刀具总寿命）刀具总寿命刀刀具具磨磨损损与与刀刀具具寿寿命命经实验得到的切削用量与刀具寿命的关系式：经实验得到的切削用量与刀具寿命的关系式：T = CT vc1/m f 1/n ap1/p1/m1/n1/p用用YT5车削车削b