2.6刀具磨损和刀具寿命.ppt

1、2.6工具磨损和工具寿命，1。刀具磨损形式和磨损机制在切削过程中，随着切屑的不断产生和去除，刀具本身将逐渐磨损或损坏(如碎裂、断裂和剥落)。裂缝等。)。刀具磨损后，工件的加工精度降低，表面粗糙度增加，切削力和切削温度增加，甚至产生振动，使工件无法继续正常工作。因此，刀具磨损直接影响加工效率、加工质量和成本。1。当以刀具磨损的形式切削时，刀具的前表面和后表面与切屑和加工表面接触，导致严重的摩擦。接触区域的温度和压力相对较高。因此，磨损将发生在前后刀面上。然而，它们的磨损条件具有不同的特征并相互影响：刀具磨损形式如下：前刀面磨损和后刀面磨损边界磨损，(1)当前刀面磨损(月牙洼磨损)用于切削塑性材料

2、时，如果切削速度和切削厚度较大，切屑通常会沿前刀方向研磨成月牙洼。新月形凹陷部分是切削温度最高的部分。新月形凹陷和刀刃之间有一个小边缘。随着工具磨损，新月形凹陷变得越来越大。当新月形凹陷在同一个月扩大到使边缘变窄时，切割边缘的强度降低，这很容易导致边缘塌陷。新月形凹陷的磨损用其深度KT来表示。(2)后刀面磨损由于后刀面和加工表面之间的强烈摩擦，靠近切削刃的后刀面将逐渐被磨削成一个具有零后刀面角的小刃。这种形式的磨损称为侧面磨损。当切削铸铁和塑料材料时，切削厚度越小，切削速度越慢，齿面磨损是主要形式。后刀面上的磨损筋带往往不均匀，由于强度差、散热条件差，刀头附近(C区)磨损严重；中部区域(区域B

3、)的磨损相对均匀，其平均磨损宽度用VB表示。(3)当切削有边界磨损的钢材料时，在主切削刃靠近工件外表面的位置和辅助切削刃靠近刀尖的位置，较深的槽经常磨损。这种磨损称为边界磨损。凹槽位于主切削刃与工件待加工表面接触的部分，辅助切削刃与加工表面接触的部分。2.由于工件材料和刀具材料的不同，刀具磨损的原因也有很大差异，因此刀具磨损的形式也不同，刀具磨损的原因也很复杂。在正常磨损条件下，主要原因包括：机械磨损热磨损化学磨损机械磨损是由工件材料中的硬点擦伤引起的，而热磨损和化学磨损是由粘附、扩散、腐蚀等引起的。(1)硬点磨损这主要是由于工件材料中的杂质、基体结构中包含的碳化物、氮化物和氧化物等硬点以及累

4、积碎片的碎片造成的机械磨损。他们在切割机的表面切割出凹槽。硬点磨损会在各种切削速度下发生，但它是低速下刀具磨损的主要原因。因为此时切割温度较低，其他形式的磨损并不显著。通常认为由硬点磨损引起的磨损量与刀具和工件之间的切削距离或相对滑动距离成正比。(2)结合磨损：由于刀具与工件接触面上有足够的压力和温度，塑性变形形成的新表面与刀具表面之间的原子距离会引起结合现象或结合和冷焊现象。由于相对运动，两个摩擦表面的结合点将被另一个带走，并且晶粒或晶粒组将被剪切或拉动，这是工具结合磨损的原因。(3)扩散磨损由于切削过程中产生的高切削温度以及刀具表面与切屑和工件新表面之间的持续接触和摩擦，它们具有很大的化学

5、活性，因此两个摩擦表面上的化学元素可能相互扩散，从而改变两侧的化学成分，削弱刀具材料的切削性能，从而加速刀具的磨损。扩散(4)化学磨损化学磨损是指在一定温度下，刀具材料与一些周围介质(如空气中的氧气、切削液中的硫和氯等极压添加剂)发生化学反应，在刀具表面形成一层硬度较低的化合物，并被切屑带走，加速刀具磨损；或者因为工具材料被某种介质腐蚀，导致工具磨损。2.工具磨损过程和钝标准1。刀具磨损过程刀具磨损过程的典型磨损曲线可以通过在切削过程中定期(或在固定的切削行程)测量刀具后刀面磨损VB来获得。刀具磨损的过程可分为三个阶段：(1)新磨尖的刀具在磨损的初始阶段刚刚投入使用。背面和工件之间的实际接触面

6、积非常小，单位面积的正压力相对较大。再加上刚刚削尖的背面的微骨，刀具的磨损速度非常快。这个阶段称为刀具磨损的初始阶段。如果在工具被研磨后，研磨表面可以用细粒磨石研磨，则工具的初始磨损可以显著降低。(2)在正常磨损阶段的初始磨损后，刀具背面与工件的接触面积增加，单位面积上的压力逐渐减小，刀具背面的微观粗糙表面变得光滑，因此磨损速度减慢。这个阶段称为工具的正常磨损阶段。这是刀具的有效工作阶段。(3)锐磨阶段当刀具磨损量增加到一定极限时，切削力和切削温度会急剧增加，刀具磨损速度会加快，直至丧失切削能力。这一阶段被称为急剧磨损阶段。让刀具在剧烈磨损阶段继续工作是不值得的，这样不仅可以保证加工质量，还会

7、加速刀具材料的消耗。如果刀刃裂开，损失会更大。在进入剧烈磨损阶段之前，必须更换刀具。2。工具钝标准工具钝标准是指工具磨损的规定极限值或不能连续使用的极限值。在生产中，控制刀具磨损的方法主要是根据切削过程中出现的一些现象来判断刀具是否钝。例如，在粗加工过程中，观察加工表面是否出现亮带，切屑的颜色和形状是否改变，是否出现异常声音和振动。在精加工过程中，可以观察到表面粗糙度的变化，可以测量被加工零件的形状和尺寸的精度。如果发现异常现象，必须及时更换工具。一般来说，刀具的背面磨损，测量相对方便。因此，国际标准ISO统一规定，在切削深度为1/2的齿侧面上测量的磨损带宽VB应作为刀具钝化标准。为了保证工件

8、的尺寸精度，刀具的径向尺寸磨损量常被用作衡量自动化生产中刀具钝度的标准。制定钝切削刀具标准时，不仅要考虑充分发挥刀具的切削能力，还要保证工件的加工质量。精加工时，钝标准取较小值，粗加工取较大值。当工艺系统刚性差时，钝化标准取较小值；当切割难加工的材料时，钝的标准也应该取较小的值。3.工具寿命1。刀具寿命定义了从刀具刃磨到其磨损达到钝切削标准的总切削时间。这实际上是刀具切削性能的一个指标，或者是刀具耐磨性的一个表示，由下面的符号T表示。一把新刀经常在反复打磨后报废。刀具寿命是指磨削之间的切削时间。如果刀具寿命乘以刃磨次数，则获得总刀具寿命。影响刀具磨损的因素很多，但当选择工件材料、刀具材料和刀具

9、几何形状时，耐用度主要与切削参数有关。(2)根据国际标准化组织工具耐久性试验国际标准规定的工具寿命试验方法的经验公式：当切削刃磨损均匀时，VB=0.3mm；如果磨损不均匀，VBmax=0.6mm毫米。固定其他切割条件，采用不同的切割速度v1、v2，这是刀具磨损耐久性曲线。刀具磨损耐久性的直线方程为：logv=-mlogT logC0所以vTm=C0，其中v切削速度(m/min)；T工具寿命(最小)；M指数，表示v和t之间的影响程度：C0系数，它与刀具、工件材料和切削条件有关。进给速度、切削深度和刀具寿命之间的关系被用作V-T曲线的相同方法。在其他切削条件不变的情况下，仅改变进给速度F和切削深度

10、ap，分别获得与V-T的相似关系。即综合速度、进给速度和切削深度，得出切削速度和耐用度之间的一般关系：在公式中，耐用度系数与刀具、工件材料和切削条件有关；x、Y和Z指数分别表示每个切削参数对刀具耐用度的影响程度。用YTl5硬质合金车刀切削b=0.637GPa的碳钢时，切削参数与刀具耐用度的关系如下：从以上公式可以看出，切削速度对刀具耐用度的影响最大，进给量f次之，切削深度ap影响最小，这与三者对切削温度的影响顺序完全一致；这也反映了切削温度对刀具耐久性影响的重要性。切削参数与刀具寿命密切相关。如果刀具寿命T设定得高，切削量就会低。虽然换刀次数少，刀具消耗少，但切削效率会降低，经济效益可能不好。

11、刀具寿命T设定得较低，切削量可以较高，切削效率提高。但是，换刀次数增加，刀具消耗增加，刀具位置的调整需要时间和人力，经济效益不一定好。在生产中，决定工具寿命有两种不同的原则。由最小单件时间原则确定的刀具寿命称为最大生产率刀具寿命，由最小单件加工成本原则确定的刀具寿命称为最小成本刀具寿命。一般来说，应采用最低成本的刀具寿命，当生产任务紧迫或生产节奏不平衡时，可选择生产率最高的刀具寿命。在计算刀具寿命时，还应特别考虑以下几点：1)当刀具结构复杂且制造和刃磨成本高时，刀具寿命应规定得更高。2)多刀车床上的车刀、组合机床上的钻头、丝锥和铣刀、自动机床和白线刀具。因为调整是复杂的，工具寿命应该设置得更高

12、。3)当某一工序的生产成为生产线上的一个瓶子时，刀具的使用寿命应设定得更低，这样可以选择更大的切削量来加快该工序的生产节奏；当某一工序的单位时间生产成本较高时，应规定刀具寿命较低，以便选择较大的切削量来缩短加工时间。4)精加工大型工件时，应提高刀具的使用寿命。合理工具耐久性的确定。最高生产率耐久性-以单位时间内生产最多产品或加工每个零件的最小生产时间来衡量。为了使dtw/dT=0，获得最大生产率耐久性如下：tw-单个加工的工时TM-切削时间tct-加工时间tot-换刀消耗-其他辅助时间；2.最低成本耐久性-基于每种产品(或工艺)最低加工成本的原则制定。为了使dC/dT=0，最低成本耐久性是：在

13、正常情况下，通常采用最低成本耐久性；只有当生产任务紧迫或生产中存在不平衡的薄弱环节时，才选择生产率最高的耐久性。M-整个工厂单位时间的加工费用Ct-刃磨成本，以及刀具使用寿命选择的原则：1)根据刀具的复杂程度，制造和刃磨成本来选择。铣刀、插齿刀、拉刀等结构复杂，制造和刃磨成本高，换刀时间长，因此刀具的使用寿命选择较高。(2)普通机床上使用的车刀、钻头等简单工具，由于刃磨简单、成本低，使用寿命较低。齿轮刀具大约为t=4)精加工大型工件时，为了避免在切削同一表面时更换刀具，刀具的使用寿命应规定为能够完成至少一次进给。5.工具破损。在切削过程中，刀具有时会在短时间内突然损坏，而不经过正常的磨损阶段。

14、这叫做工具破损。损坏也是工具损坏的主要形式之一。损坏与磨损有关。从某种意义上说，破损可以被认为是异常磨损，因为破损和磨损是在切削力和切削热的作用下发生的。磨损是一个逐渐发展的过程，而破损是突然的。损害的突发性很容易在生产过程中造成更大的危害和经济损失。刀具损伤形式分为脆性损伤和塑性损伤。1.脆性损坏的硬质合金工具和陶瓷工具在机械应力和热应力的影响下，通常会以下列形式损坏：(1)切削刃产生小间隙。在连续切割的过程中，缺口会继续扩大，导致更大的损伤。当陶瓷刀具用于切削，硬质合金刀具用于间歇切削时，这种损坏经常发生。(2)断裂的切削刃破碎成小块或大块，因此切削不能继续。这种损坏经常发生在用硬质工作台金属工具和陶瓷工具间歇切割时。(3)剥落发生在刀具的前表面和后表面，通常与切削刃一起剥落，有时在离切削刃很短的距离处。这种损坏经常发生在陶瓷刀具的端铣加工中。(4)裂纹断裂长期间歇切削后疲劳引起的一种断裂。热冲击和机械冲击都会引起裂纹，裂纹的不断扩展和组合会导致切削刃开裂或断裂。前刀面和刀具切屑之间以及前刀面和工件之间的接触面上出现塑性损伤。由于过高的温度和压力的作用，刀具的表面材料将由于塑性流动而失去其切削能力。这是工具的塑料损伤。抵抗塑性损伤的能力取决于工具材料的硬度和耐热性。硬质合金和陶瓷具有良好的