机械制造技术基础课件 第二章-10-12

2.7.1刀具磨损的形态2.7.2刀具磨损的原因2.7.3刀具磨损过程及磨钝标准2.7.4刀具耐用度的经验公式2.7.5合理刀具耐用度的选用原则2.7.6刀具的破损2.7刀具磨损、破损与刀具耐用度1）前刀面磨损、2）后刀面磨损、3）边界磨损1）硬质点磨损、2）粘结磨损、3）扩散磨损、4）化学磨损1）刀具的磨损过程、2）刀具的磨钝标准1）切削速度与刀具耐用度的关系2）进给量与背吃刀量与刀具耐用度的关系3）刀具耐用度的分布4）刀具耐用度的试验方法1）最高生产率耐用度、2）最低成本耐用度2.7.5合理刀具耐用度的选用原则常用的刀具耐用度刀具耐用度选用原则切削用量与刀具耐用度有密切关系。制订切削用量时，首先选用合理的刀具耐用度。合理的刀具耐用度应根据优化的目标而定。一般分为最高生产率耐用度和最低成本耐用度两种，前者根据单件工时最少的目标确定，后者根据工序成本最低的目标确定。1）最高生产率耐用度以单位时间生产最多数量产品或加工每个零件所消耗的生产时间最少来衡量。

单件工序的工时tw为2）最低成本耐用度（经济耐用度）以每件产品（或工序）的加工费用最低为原则衡量。每个工件的工序成本C为最低成本耐用度Tc

大于最高生产率耐用度Tp。通常多采用最低成本耐用度Tc

，只有当需要紧急提高生产效率时，才选用最高生产率耐用度Tp。M-----该工序单位时间内所分担的全厂开支；Ct-----磨刀成本（刀具成本）刀具耐用度选用原则根据刀具复杂程度、制造和磨刀成本来选择。复杂和精度高的刀具耐用度，应选得比单刃刀具高些。例如普通高速钢车刀和硬质合金车刀的耐用度取为60min，齿轮刀具的耐用度则取为200-400min。对于机夹可转位车刀和陶瓷刀具，由于换刀时间短，为了充分发挥其切削性能，提高生产率，耐用度可选得低一些。一般取15-30min。对于装刀、换刀和调刀比较复杂的多刀机床、组合机床和自动化加工刀具，耐用度应选得高一些。车间内某一工序的生产率限制了整个车间的生产率提高时，该工序的刀具耐用度要选得低一些；当工序单位时间内所分担的全厂开支较大时，刀具耐用度也应选得低一些。大件精加工时，为了保证至少完成一次走刀，避免切削时中途换刀，刀具耐用度应按零件精度和表面粗糙度来确定。此外，在柔性加工时，要保证刀具的可靠性和刀具材料切削性能的可预测性，应根据多目标优化后的综合经济效果来选定刀具耐用度。2.7.6刀具的破损刀具的破损和磨损一样，也是刀具主要损坏形式之一。（交变的机械应力和热应力、高温高压）刀具的破损有早期破损和后期破损两种。早期破损：切削刚开始或短时间切削后即发生的破损。这时前后刀面尚未形成明显的而磨损。用脆性大的刀具材料切削高硬度材料或者断续切削时，最常出现这种破损。后期破损：加工一定时间后，刀具材料因疲劳而引起的破损。脆性破损：刀具在切削过程中受机械和热冲击作用，发生崩刃、碎断、剥落、裂纹等脆性破坏。硬质合金50～60%、陶瓷刀具等。塑性破损：切削过程中的高温高压，使刀具前、后刀面发生塑性变形（塌刃）而丧失切削能力。与刀具材料和工件材料的硬度比相关，高速钢刀具易发生。破损的分类2.8.1工件材料的切削加工性2.8.2刀具几何参数的选择2.8.3切削用量的选择1）切削加工性的概念和衡量指标2）影响工件材料切削加工性的因素3）改善切削加工性的途径2.8工件材料的切削加工性及刀具几何参数和切削用量选择121）前角和倒棱的选择2）后角的选择3）主偏角和副偏角的选择4）刃倾角的选择1）选择切削用量的原则2）切削用量的选择工件刀具(选择)机床切削用量(选择)切削变形切削力切削温度刀具磨损加工车间切削机理多大尺寸？什么材料？老马，我们公司有根轴，想拿到你们那里加工。技术要求多高？可以做，但这料费刀，加工费比较高？f400x700HK30奥氏体不锈钢型面公差0.04，表面粗糙度1.6王经理马师傅工件材料的切削加工性工件材料切削加工性是什么？工件材料切削加工性怎样衡量？工件材料切削加工性的影响因素？工件材料切削加工性改善途径？工件材料切削加工性是什么？工件材料切削加工性是指在一定切削条件下，对工件材料进行切削加工的难易程度。（好/不好加工、好/不好干、难加工材料）概念

machinability概念的理解相对概念，与加工要求和切削条件有关。粗加工、精加工；普通机床、自动化机床；单件小批量、大批量等。工件材料切削加工性怎样衡量？衡量标准、衡量方法（1）以加工质量衡量切削加工性一般零件精加工，采用表面粗糙度衡量，容易获得低表面粗糙度的工件材料，其切削加工性好。对一些特殊精密零件以及有特殊要求的零件，则以已加工表面变质层的深度、残余应力和硬化程度来衡量其切削加工性。

是比较通用的衡量指标，这其中包括：在保证相同的刀具耐用度前提下，考察切削某种工件材料所允许的切削速度的高低。在保证相同的切削条件下，看切削某种工件材料时刀具耐用度数值的大小。在保证相同的切削条件下，看切削某种工件材料时达到刀具磨钝标准时所切除的金属体积的多少。（2）以刀具耐用度衡量切削加工性（3）以单位切削力衡量切削加工性（4）以断屑性能衡量切削加工性对于工件材料断屑性能要求很高的机床或工序，应采用这种衡量指标。自动化机床、自动生产线深孔钻削、盲孔镗削在机床动力不足或机床-夹具-刀具-工件工艺系统刚性不足时，常用这种衡量指标。在保证相同刀具耐用度的前提下，切削这种工件材料所允许的切削速度，以vT表示。它的含义是：当刀具耐用度为T（min）时，切削该种工件材料所允许的切削速度值。vT越高，则工件材料的切削加工性越好。一般情况下可取T=60min，记为v60，对于一些难切削材料，T=30min或T=15min，对于机夹可转位刀具，T可以取的更小。最常用的的衡量指标基准：切削强度σb=0.637GPa的正火45钢时，所允许的最大切削速度表示为(v60)j。其他各种材料的v60与(v60)j的比值，称为相对加工性。即

Kv＝v60/(v60)j目前常用的工件材料，按相对加工性可分为8级，如下表所示。Kv越大，切削加工性越好；Kv越小，切削加工性越差。相对加工性Kv（衡量方法）工件材料切削加工性的影响因素？①工件材料的硬度同类材料中硬度高的加工性差。（材料硬度高，切削温度增高和刀具磨损加剧。工件材料硬度过高时，甚至引起刀尖的烧损及崩刃。）

工件材料中硬质点愈多，形状愈尖锐，分布愈广，则工件材料的切削加工性愈差。工件材料的加工硬化性能愈高，则切削加工性愈差。②工件材料的强度切削加工性随工件材料强度的提高而降低。工件材料的强度愈高，切削力就愈大，切削温度增高，刀具磨损增大。合金钢和不锈钢的常温强度与碳素钢相差不大，但高温强度却比较大，所以合金钢和不锈钢的切削加工性低于碳素钢。工件材料的塑性愈大，切削加工性愈差。同类材料，强度相同时，塑性大的材料切削力较大，切削温度较高，易与刀具粘结，刀具磨损大，已加工表面也粗糙。塑性太小时，切屑与前刀面的接触长度缩短太多，使切削力和切削热都集中在刀刃附近，促使刀具磨损加剧。因此，塑性过大或过小都使切削加工性下降。材料的韧性对切削加工性的影响与塑性相似。韧性对断屑的影响比较明显，在其它条件相同时，材料的韧性愈高，断屑愈困难。③工件材料的塑性和韧性导热系数大的材料，切削加工性都比较好；导热系数小的材料，切削加工性都差。但导热系数高的工件材料，在加工过程中温升较高，会对控制加工尺寸造成一定困难。Cr、Ni、V、Mo、W、Mn等元素能提高钢的强度和硬度，Si和Al等元素容易形成氧化铝和氧化硅等硬质点使刀具磨损加剧。这些元素含量较低时（一般以0.3%为限），对钢的切削加工性影响不大，超过这个含量水平，对钢的切削加工性不利。④工件材料的导热系数⑤工件材料的化学成分工件材料的成分相同，但组织不同时，其力学物理性能也不同，自然也使切削加工性不同。纯铁（含碳量极低）是完全的铁素体，由于塑性太高，其切削加工性很差。高碳钢的组织为马氏体、回火马氏体和索氏体时，硬度很高，其切削加工性也很差。⑥工件材料的金相组织工件材料切削加工性改善途径？零件使用性能与零件材料的切削加工性之间通常相互抵触。前提：满足零件使用性能要求。考虑工件材料力学性能（强度，硬度，韧性，塑性等）和物理性能（热导率，膨胀系数等）等因素的影响，通过合理途径，改善工件材料的切削加工性。1）调整化学成分在大批量生产中，通过调整工件材料的化学成分来改善切削加工性。（易切钢S、Pb）2）采用热处理方法金属组织能影响工件材料切削加工性，通过热处理可以改变工件材料金相组织和物理力学性能，因此能改善其切削加工性。高碳钢和工具钢的硬度偏高，具有较多的网状和片状渗碳体组织，较难切削。（球化退火）低碳钢的塑性过高，也不好切削。（冷拔或正火）。工件材料的切削加