刀具磨损与刀具耐用度.ppt

1、知识回顾,切削热的产生与传出 切削区温度的测定方法 影响切削温度的因素：切削用量、刀具几何角度、刀具磨损、工件材料、切削液,3.4刀具磨损和刀具使用寿命,一、刀具磨损的概念 刀具磨损是金属切削研究中的重要课题之一，其与工件效率和加工成本有直接的影响 。 刀具磨钝后会产生一些变化，例如已加工表面光洁面恶化或在工件上出现挤亮的表面；切屑的形状和颜色发生变化；切削的声音发生变化，产生一种沉重的感觉，甚至出现振动等等。 在刀具上，切削刃钝圆半径增大，后刀面上出现磨损带，前刀面上可能出现月牙状的凹坑。,1、刀具磨损的形式 刀具失效的形式有正常磨损和非正常磨损两类。 （1）正常磨损 正常磨损是指随着切削时

2、间增加，磨损逐渐扩大的磨损。 1） 前刀面磨损(月牙洼磨损) 前刀面磨损主要发生在前刀面上。磨损后在前刀面离开主切削刃一小段距离处形成月牙洼。磨损程度用月牙洼的深度KT、宽度KB表示。 前刀面磨损一般在切削厚度比较大的塑性金属材料时发生。,2）后刀面磨损 后刀面磨损主要发生在与切削刃毗邻的后刀面上，后刀面磨损时，刀具后角形成趋向于零度的棱面。磨损程度用棱面高度VB表示 一般在切削脆性金属材料和厚度较小的塑性金属材料时，均会发生后刀面磨损。,3）前、后刀面同时磨损 这是介于前刀面磨损和后刀面磨损两种形式之间的磨损形式，前刀面的月牙洼和后刀面的磨损棱面同时产生。一般在加工塑性材料，切削厚度为0.1

3、0.5mm的情况下发生。,（2）非正常磨损 在生产中，常会出现刀具突然崩刃、卷刃或刀片碎裂的现象，被称为非正常磨损。 1）破损 在切削刃或刀面上产生裂纹、崩刃或破碎的现象称破损。一般在硬质合金刀片上产生。 2）卷刃 切削加工时，切削刃或刀面产生塌陷或隆起的塑性变形现象称为卷刃，这是由于切削时的高温造成的。,2、刀具磨损的原因 （1）硬质点磨损（磨粒磨损 ） 工件材料中含有一些氧化物，碳化物及氮化物等硬质点。这些硬质点的硬度如果超过了刀具材料基体的硬度，当进入刀、屑接触面时，就会象磨料一样在刀具表面上划出一条条沟槽，称为磨粒磨损。 这种磨损存在于任何切削速度的切削加工中。但对于低速切削的刀具（如

4、：拉刀、板牙等）而言，磨料磨损是磨损的主要因素。这种磨损不但发生在前刀面上，后刀面上也会发生。一般是软刀具材料（高速钢、YG类高Co刀具）的主要磨损形式。,（2）粘结磨损 在切削塑性金属材料时，切屑与前刀面，工件与后刀面在较大的压力和适当的切削温度作用下，会产生材料分子之间的吸附作用，使刀具表面局部强度较低的微粒被切屑或工件粘结带走，从而产生磨损。 这种磨损主要发生在中、低速切削速度范围内。用YT类硬质合金加工钛合金或含钛不锈钢等难加工材料时也会发生粘结磨损。 降低切削温度，改善刀具表面粗糙度和润滑条件都能减少刀具的粘结磨损。,（3）扩散磨损 在切削高温下，使工件与刀具材料中的合金元素在固态下

5、相互扩散置换造成的刀具磨损，称为扩散磨损。 扩散磨损是硬质合金刀具磨损的主要形式，是加剧刀具磨损的一种原因。常与粘结磨损同时产生。,（4）相变磨损 当刀具上的最高温度超过材料的相变温度时，刀具表面金相组织发生变化，使硬度下降，磨损加剧并使刀具迅速失去切削能力的现象。 工具钢在高温时均发生此类磨损。,各种磨损原因可归纳成下列几点： （1）高速钢刀具的耐热性及硬度比硬质合金低，粘结磨损及磨粒磨损占的比例大，而扩散磨损占的比例不大。当用高速钢切削高温合金等难切削材料时，应选用提高耐热性与提高硬度的高性能高速钢。 （2）刀具与工件材料粘结强烈，则粘结磨损占的比例增大。 （3）工件中硬质点数增加，则磨粒

6、磨损占的比例增大。 在多数原因中都是随着切削温度的升高而加剧磨损，所以切削温度是确定磨损快慢的一个重要指标。当达到一定温度后，温度越高，磨损越快 。,切削速度对刀具磨损强度的影响 1-硬质点磨损； 2-粘结磨损；3-扩散磨损；4-相变磨损,二、刀具磨损过程及磨钝标准,1、刀具磨损过程的三个阶段 （1）初期磨损 磨损过程较快，时间短。通常磨损量为V0.050.1mm）。后即稳定下来，磨损速度减慢。 （2）正常磨损 刀具表面经前期的磨损，峰点基本被磨平，表面的压强趋于均衡，刀具的磨损量随时间的延长而均匀地增加。该阶段切削力和切削温度随磨损量的增加而逐渐加大，这一阶段是刀具工作的有效时间，使用刀具时

7、，不应超过这一阶段。 3.剧烈磨损 当正常磨损达到一定限度后，刀刃已变钝，摩擦力、切削温度急剧升高，刀具切削性能急剧下降，磨损量剧增，刀具很快失效。切削时应该避免这一阶段。,6.3.2刀具磨钝标准 刀具磨钝达一定限度就不能继续作用，而应进行重磨，这个磨损限度成为刀具的磨钝标准。一般以后刀面磨损值VB达到一定数值作为磨钝标准。磨钝标准的具体数值可从切削用量手册中查得。 规定磨钝标准的两点标准： 粗加工的磨钝标准定是以刀具切削时间与可磨或可用次数的乘积最长为原则确定，从而充分发挥刀具的切削性能，该标准称为经济磨损限度。, 精加工磨钝标准是在零件加工精度和表面粗糙度条件下制定的，当加工开始达不到要求

8、时，刀具就应该重磨了。 刀具磨损后将恶化加工零件的表层质量，降低尺寸精度，故半精加工与精加工的磨钝标准一般低于粗加工的，并且应根据零件表层质量及精度的要求确定。对表层质量要求严格（特别是防止出现过大的残余拉应力或避免在表层出现微裂纹等缺陷）的重要零件，对后刀面的磨损量应该严格控制。,三、刀具耐用度,1、刀具耐用度的概念（刀具的使用寿命） （1）刀具刃磨后，从开始投入切削至达到磨钝标准的净切削时间称为刀具耐用度，记为 T。不包括对刀、测量、回程等非切削时间。 （2）刀具总寿命:新刀从开始切削至报废的总切削时间，包括多次重磨。等于刀具耐用度与刃磨次数的乘积。 刀具寿命可以作为衡量材料的可加工性的标

9、准；衡量刀具材料切削性能的标准；衡量刀具几何参数合理性的标准。,2、影响刀具耐用度的各种因素 （1）工件材料 工件材料的强度、硬度越高，导热性越小，则刀具磨损越快，刀具耐用度T越低。 （2）刀具材料 刀具材料是影响刀具耐用度T的主要因素。一般情况下，刀具材料的高温硬度越高、越耐磨，耐用度也越高。 （3）刀具几何参数 刀具几何参数对耐用度有较显著的影响。合理选择刀具几何参数是确保刀具耐用度的重要途径。 前角增大，耐用度提高，但前角太大，耐用度反而降低 主偏角减小，耐用度提高。 适当减小副偏角和增大刀尖圆弧半径，耐用度提高。,（4）切削用量 切削用量对刀具耐用度的影响规律如同对切削温度的影响规律。即v、f、ap的增大，使切削温度升高，刀具耐用度降低，影响最大， f次之， ap最小。 根据计算：切削速度提高一倍，刀具耐用度约降至1/30；进给量增大一倍，刀具耐用度约降至1/4；而背吃刀量增大一倍时，刀具耐用度约降至1/2。,3、合理选择刀具耐用度的基本原则 （1）刀具耐用度要有一个合理的数值，并非越高越好。在工件材料和刀具材料都已经确定的情况下，如果T选择太大，势必选用较小的切削用量，会降低生产率和提高加工成本；而如果T选择