刀具磨损、破损与耐用度必考知识范例

机械制造工工程学第六章刀刀具磨损损、破损和和刀具耐用用度刀具磨损主主要决定于于刀具材料料、工件材材料和切削削条件。各各种刀具材材料的磨损损和破损有有不同的特特点，本章章的学习目目的是要掌掌握这些特特点，明确确其发生的的原因与发发展的规律律。6．1必必备知识识和考试要要点1．．了了解解刀刀具具磨磨损损的的形形态态及及条条件件。。2．．深深入入了了解解刀刀具具磨磨损损的的各各种种原原因因。。3．．理理解解刀刀具具磨磨钝钝标标准准的的概概念念，，了了解解刀刀具具磨磨损损的的过过程程。。4．．理理解解刀刀具具使使用用寿寿命命(刀刀具具耐耐用用度度)的的概概念念，，掌掌握握刀刀具具使使用用寿寿命命经经验验公公式式建建立立的的方方法法。。深深刻刻理理解解刀刀具具材材料料、、切切削削参参数数对对刀刀具具使使用用寿寿命命的的影影响响规规律律。。6．．2典典型型范范例例和和答答题题技技巧巧[例例6．．1]什什么么叫叫刀刀具具磨磨钝钝标标准准?刀刀具具磨磨钝钝标标准准和和哪哪些些因因素素有有关关?[答答案案]刀刀具具磨磨损损到到一一定定限限度度就就不不能能继继续续使使用用，，这这个个磨磨钝钝限限度度称称为为磨磨钝钝标标准准。。磨磨钝钝标标准准与与工工件件的的加加工工质质量量、、工工件件材材料料切切削削加加工工性性、、加加工工条条件件和和刀刀具具类类型型有有关关。。[例例6，，2]什什么么叫叫刀刀具具使使用用寿寿命命?刀刀具具使使用用寿寿命命和和哪哪些些因因素素有有关关?[答答案案]刀刀具具由由刃刃磨磨后后开开始始切切削削，，一一直直到到磨磨损损量量达达到到刀刀具具磨磨钝钝标标准准所所用用的的切切削削时时间间。。通通常常用用T表表示示。。刀刀具具使使用用寿寿命命与与切切削削用用量量、、刀刀具具材材料料、、工工件件材材料料、、刀刀具具几几何何参参数数、、加加工工条条件件、、刀刀具具结结构构形形式式等等因因素素有有关关。。[例6．．3]刀刀具具磨损原原因有哪哪几种?分析其其产生的的原因。。[答案]刀刀具磨损损的原因因主要有有：硬质质点磨损损、粘结结磨损、、扩散磨磨损和化化学磨损损。(1)硬硬质点磨磨损。硬硬质点磨磨损主要要是由于于工件材材料中的的杂质、、材料基基体组织织中可含含的碳化化物、氮氮化物和和氧化物物等硬质质点以及及积屑瘤瘤的碎片片等所造造成的机机械磨损损。低低速刀具具易产生生硬质点点磨损。。工具钢钢(包括括高速钢钢)刀具具这种磨磨损比较较显著，，而硬质质合金刀刀具不易易出现此此类磨损损。加工工冷硬铸铸铁、夹夹砂的铸铸件表层层等材料料时，易易出现此此类磨损损。[例6．．3]刀刀具具磨损原原因有哪哪几种?分析其其产生的的原因。。(2)粘粘结磨损损。粘结结是刀具具和工件件材料接接触到原原子间距距离时所所产生的的结合现现象。是是在刀具具和工件件材料实实际接触触摩擦面面上，由由于有足足够大的的压力和和温度，，产生塑塑性变形形而发生生的所谓谓冷焊现现象。两两摩擦面面的粘结结点因相相对运动动，晶粒粒或晶群群受剪或或受拉而而被对方方带走，，是造成成粘结磨磨损的原原因。高速钢、、硬质合合金、陶陶瓷刀具具、立方方氧化硼硼和金刚刚石刀具具都会产产生粘结结磨损。。在在高高速切削削塑性金金属材料料时容易易产生粘粘结磨损损。[例6．．3]刀刀具具磨损原原因有哪哪几种?分析其其产生的的原因。。(3)扩扩散磨损损。由于于切削时时切削区区温度很很高，且且刀具表表面始终终与被切切出的新新鲜表面面相接触触，有巨巨大的化化学活泼泼性，所所以两摩摩擦面的的化学元元素有可可能互相相扩散到到对方去去，改变变了两者者的化学学成分，，削弱了了刀具材材料的性性能，加加速磨损损过程。。扩散磨损损在高速速切削的的条件下下容易产产生，速速度愈高高，扩散散磨损愈愈严重。。扩散磨磨损和刀刀具材料料有很大大关系，，一般YT类硬硬质合金金抗扩散散磨损的的能力要要强于YG类硬硬质合金金。高速速钢刀具具由于常常在较低低速度下下切削，，扩散磨磨损比较较轻。金金刚石刀刀具切削削碳钢时时，扩散散磨损非非常严重重。[例6．．3]刀刀具具磨损原原因有哪哪几种?分析其其产生的的原因(4)化化学磨损损。化学学磨损是是在一定定温度下下，刀具具材料与与某些周周围介质质(如空空气中的的氧、切切削液中中的硫、、氯等)起化学学反应，，在刀具具表层形形成一层层硬度较较低的化化合物，，而被切切屑带走走，造成成刀具磨磨损，或或者因为为刀具材材料被某某种化学学介质腐腐蚀，造造成刀具具磨损。。由此可可见，化化学磨损损在高温温下容易易发生，，在常温温时，如如果接触触腐蚀性性较强的的化学介介质也易易产生化化学磨损损。[例6．．4]切切削削用量对对刀具耐耐用度有有何影响响?在vTm=Co关系式中中，指数数m的物物理意义义是什么么?不同同刀具材材料的m值为什什么不同同?[答案]切切削用量量三要素素中，切切削速度度v对刀刀具耐用用度影响响最大，，其次是是进给量量f，背背吃刀量量p对耐用度度的影响响最小。。关系式式vTm=Co中的指数数m反映映速度对对耐用度度的影响响程度，，m值越越小，则则速度对对耐用度度影响显显著，反反之则不不明显。。m值和和刀具材材料有关关，硬度度高和耐耐热性好好的刀具具材料，，m值就就大，否否则m值值则小。。如高速速钢刀具具的m值值一般为为0．1～0．．125，硬质质合金刀刀具的m值一般般为0．．2～0．3，，而陶瓷瓷刀具的的阴值约约为0.4。m值大的的刀具材材料，说说明在很很高切削削速度下下仍然有有较高的的耐用度度。[例题6．5]何何为最高高生产率率耐用度度和最低低成本耐耐用度?粗加工工和精加加工可选选用的耐耐用度是是否相同同?为什什么?[答案]最最高生产产率耐用用度是根根据单件件加工工工时最少少或单位位时间生生产最多多数量产产品来衡衡量的。。最低成成本耐用用度是以以每件产产品或工工序的加加工费用用最低为为原则来来制定的的。粗加加工时，，主要考考虑生产产效率，，可以按按最大生生产率选选取耐用用度。另另外粗加加工时，，工时费费用较低低。精加加工时，，工时费费用较高高，选择择耐用度度时，主主要以最最低成本本为目标标。[例6．．6]刀刀具磨损损过程分分几个阶阶段?各各阶段的的特点是是什么?[答案]刀刀具磨损损过程分分三个阶阶段，即即初期磨磨损、正正常磨损损和急剧剧磨损，，如例图图6．1所示。。[例6.7]初期磨损损的特点点是刀具具磨损较较快；正正常磨损损的特点点是磨损损比较缓缓慢均匀匀；急剧剧磨损的的特点是是磨损速速度增加加很快、、表面粗粗糙度增增加、切切削力和和切削温温度迅速速升高。。[例6.7]温温度是影影响磨损损的主要要因素这这种说法法是否正正确，为为什么?[答案]除除了在低低速下工工作的刀刀具外(拉削、、手动工工具等)，一般般刀具都都在接近近所允许许的极限限温度范范围工作作，这时时温度是是影响正正常磨损损的主要要因素。。[例6．．8]已已知公式式：T=Cf/v5p0.75而，求当当v和p分别增加加1倍时时，耐用用度T有有何变化化规律，，为什么么?[答案]当v增加1倍时，，T2v=Cf/(2v)5p0.75=0.031T;当当p增加1倍倍时，T2p=Cf/v5(2p)0.75=0.6T。v增加1倍时，，耐用度度丁降低低97％％，而p增加1倍倍时，耐耐用度T降低40％，，显然速速度对耐耐用度影影响大。。这是因因为速度度v增加加，切削削功率增增加，产产生的热热量增加加，切屑屑带走的的热量减减小，切切削区温温度升高高，加剧剧了刀具具的磨损损，使刀刀具耐用用度急剧剧下降；；而背吃吃刀量增增加，容容热体积积成倍增增加，因因此虽然然热量有有所增加加，但温温度并没没有明显显增加，，刀具磨磨损程度度并没有有明显增增加，所所以对刀刀具耐用用度影响响不大。。[例6．．9]刀刀具具磨损的的形态有有几种?它们各各自易发发生的切切削条件件是什么么?[答